【连载】计算机组成原理 --- 第三章存储系统_请利用多片1k x 4位的sran芯片设计一个1k x 16位的存储器。需要用到多少sram-优快云博客

本章主要内容：

（一）存储器的分类

（二）存储器的层次结构

（三）半导体随机存取存储器

SRAM，DRAM存储器

只读存储器，Flash存储器

（四）主存储器与CPU的连接

（五）双口RAM和多模块存储器

（六）高速缓冲存储器（Cache）

Cache的基本工作原理

Cache和主存之间的映射方式

Cache中主存块的替换算法

Cache中写策略

（七）虚拟存储器

虚拟存储器的基本概念，页式虚拟存储器

段式虚拟存储器，段页式虚拟存储器，TLB（快表）

3.1存储器的层次结构

3.1.1存储器的分类

根据存储材料的性能及使用方法的不同，存储器可以有各种不同的分类方法。

1．按存储介质分

存储介质必须满足两个基本要求：

（1）必须有两个明显区别的状态，分别表示二进制代码0和1；

（2）两个物理状态的改变速度要快，它直接影响存储器的读写速度。

目前使用的存储介质主要是半导体器件、磁存储介质和光存储介质。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器，如计算机主存；用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，它通过磁头和磁记录介质的相对运动完成读出和写入，如磁盘、磁带；利用激光技术在光存储介质上写入和读出信息的存储器称为光盘存储器，如只读型光盘（CD-ROM、DVD-ROM）、可读写光盘（CD-RW，DVD+RW）、一次性光盘等。

2．按存取方式分

如果任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关，则这种存储器称为随机存储器，如半导体存储器；如果存储单元的内容只能按某种顺序来存取，存取时间与存储单元的物理位置有关，取决于访问存储单元的地址顺序，则这类存储器称为顺序存储器，如磁带存储器。与顺序存储器相比，随机存储器的存取速度快得多，但每一位的价格也要高很多。

3．按存储器的读写功能分

有些半导体存储器中存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入，通常用来存放固定不变的程序、汉字字型库等，在制造芯片时由厂家预先写入，这类半导体存储器称为只读存储器（ROM）；既能读出内容又能写入新内容的半导体存储器称为随机读写存储器（RAM），用来存放正在执行的程序和正在访问的数据。

4．按信息的可保存性分

断电后信息就消失的存储器称为非永久记忆存储器，如半导体存储器RAM；断电后仍能保存信息的存储器称为永久记忆存储器，如磁介质存储器、光盘存储器。

5．按在计算机系统中的作用分

根据在计算机系统中所起的作用，存储器可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。

3.1.2存储器的性能指标 ：速度价格容量

其中速度包括存取时间，存取时间，主存带宽

3.2 存储器的层次化结构

图3-1体现的是辅存、主存和缓存的三级存储系统结构，一般来说，“Cache－主存”层次用来弥补主存速度的不足；“主存－辅存”层次用来弥补主存容量的不足。

3.3 半导体随机存储器

3.3.1SRAM DRAM存储器

静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持^[1]。（其利用双稳态触发器）相对之下，动态随机存取存储器（DRAM）里面所储存的数据就需要周期性地更新。然而，当电力供应停止时，SRAM储存的数据还是会消失（被称为volatile memory），这与在断电后还能储存资料的ROM或闪存是不同的。

动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）是一种半导体内存，主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0（电容上电荷的有无）。由于在现实中电容会有漏电的现象，导致电位差不足而使记忆消失，因此除非电容经常周期性地充电，否则无法确保记忆长存。由于这种需要定时刷新的特性，因此被称为“动态”内存。相对来说，静态内存（SRAM）只要存入数据后，纵使不刷新也不会丢失记忆。

SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗较大，一般用来组成高速缓冲存储器。

DRAM具有容易集成，位价低，容量大和功耗低等优点。但是存取速度比SRAM慢，一般用来组成大容量的主存系统。

3.4 主存与CPU的连接

建议：http://media.njude.com.cn/vclass/Courses/15201A/pdf/ch4_4.pdf

http://www.kaoyan.com/kaoyan/19/330174/