计算机组成原理学习笔记(二)

本文详细介绍了计算机存储器的层次结构,包括缓存与主存的作用和速度差距,以及主存的技术指标如存储容量、速度和带宽。探讨了内存对齐的原因,对比了RAM和ROM的区别,并解析了存储器容量扩展的方式。此外,还深入讲解了Cache的工作原理,如命中率、写操作策略和地址映射方法。

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存储器

----主存储器----

存储器分类

按在计算机中的作用分类

存储器层次

存储器层次体现在CPU与主存、主存与辅存之间
缓存-主存层次解决CPU与主存运算速度差距大的问题
主存-辅存层次解决计算机容量小的问题
缓存-主存层次通过计算机硬件控制
主存-辅存层次通过软硬件结合方式控制

数据存储方式

  • 大端方式:高位地址存放高位字节,低位地址存放低位字节
  • 小端方式:低位地址存放高位字节,高位地址存放低位字节

下图为0x12345678分别以两种方式存储于主存中

主存技术指标

  1. 存储容量:存放二进制代码的总位数
  2. 存储速度:存取时间和存取周期
    • 存取时间:存储器的访问时间(读出时间,写入时间)
    • 存取周期:连续两次独立的存储器操作(读或写)所需的最小间隔时间
  3. 存储器带宽:位/秒

内存对齐原因

让数据尽可能与物理边界内存对齐,假如主存使用2K*8位芯片,如果有一个4位数据没对齐,那么就有可能导致CPU耗费两个存取周器从两个存取单元中读取一个数据,导致cache提取目标数据时,目标数据不完整,cache命中率下降

半导体芯片

  • 基本存储结构
  • 译码驱动方式
    线选法

重合法

随机存取存储器(RAM)

  • 静态RAM
  • 动态RAM
    刷新方式:集中刷新、分散刷新、异步刷新(前两种方式结合)
  • 动态RAM与静态RAM比较
区别 动态RAM 静态RAM
单元电路 简单 复杂
集成度
引脚数
功耗
价格
速度
刷新 需要 不需要

只读存储器ROM

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