计算机存储器分级结构,存储器

1. 存储器

1.1 概念

位(bit)：位是存储器中存储信息的最小单位。

8位二进制数为一个字节(Byte)，字(word)是由一个或若干个字节组成。

存储单元的遍号称为地址。

1.2 分类

1.2.1 按存储介质分类

磁心存储器

半导体存储器

磁表面存储器

光存储器

1.2.2 按信息的可保存性分类

易失性

非易失性

1.2.3 按在计算机系统中的作用分类

1.3 存储器的分级

三级存储体系结构

构成：“Cache-主存-辅存”三个层次，如下图：

Cache-主存层次：解决CPU与主存之间的速度匹配问题，完全由硬件实现。

主存-辅存层次：解决了内存容量不足的问题。

2. SRAM存储器

2.1. 分类

静态读写存储器(SRAM)—>Cache

动态读写存储器(DRAM)

2.2. 动态刷新

动态刷新：需要每隔一定时间，对存储内容重写一遍，即对存1的电容重新从点，称为动态刷新。

2.3. DRAM的刷新

2、DRAM的刷新

①刷新的原因: DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储，这个电荷量随着时间和温度而减少，因此必须定期地刷新，以保持它们原来记忆的正确信息。

②刷新的定义:为维持DRAM存储单元的存储信息，通常每隔一个最大刷新周期就必须对存储体中所有记忆单元的电容补充一次电荷，即使许多记忆单元长期未被访问也是如此,这个过程称为刷新。

③刷新方法:采用“读出”方式单管DRAM刷新过程:存储器芯片本身有读出后重写的再生功能。以行为单位，读出一行中全部单元的数据，经信号放大后同时全部写回。即设置刷新地址寄存器，提供刷新地址(刷新的行号)，发送行选通信号RAS给读命令, 即可刷新一行。然后，刷新地址计数器加1，每个计数循环对芯片各行刷新一遍。

④刷新方式：

集中式刷新：优点是刷新时间固定,存储器读/写周期时间不受影响,存取速度较高;缺点为在集中刷新操作”期间不能访问存储器,称其为“死时间”。

分散式刷新：优点是控制简单，主存工作没有死时间;缺点是没有充

分利用所允许的最大刷新时间间隔,刷新过于频繁,主

存利用率低,工作速度约降低一半.

异步式刷新

2.4. 动态RAM和静态RAM的比较

3. 只读存储器PROM(U盾)

3.1 定义

出厂时，所有记忆单元均制成“0”或"1"，对PROM的写入是不可逆的，一次性写入。

3.2 图解

3.3 闪速存储器(Flash Memory)

电可擦除，非挥发性存储器(U盘)

3.4 小结

4. 高速缓存存储器

4.1 定义

避免CPU“空等”的现象

4.2 Cache的读写操作

4.3 Cache的读操作

4.4 Cache的命中率

定义：CPU访存时，信息恰巧在Cache中的概率

设 Nc为Cache完成存取的总次数，Nm为主存完成存取的总次数，h为命中率

公式：h=Nc/(Nc+Nm)

平均访问时间 ta：若tc=命中时的Cache访问时间，tm=未命中时的主存访问时间，1-h=未命中率

公式：ta=htc+(1-h)tm

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