存储器概述

存储器概述

1. 存储器

• 存储器是计算机中常用来存储程序和数据的部件，分为内部存储器和外部存储器和高速缓存器 ；
• 内部存储器又称主存储器，通常由半导体组成CPU可以直接对其进行访问
• 外存储器又称辅助存储器，外存中的程序要通过接口电路输入到内存后才可以供CPU 处理

2. 存储器性能指标

   1. 存储容量
   • 指的是存储器所能容纳的最大存储位数
   • 由于存储单元一般较大，因而常以 KB(1024 B , 2 的 10 次方) ，MB，GB 为单元
   • 计算方式：
   • 存储器 芯片容量 = 存储单元数 * 位数
   • 存储器 芯片容量 = 2 的地址线数次方 * 数据线数
   • 存储器芯片的地址线决定存储单元数( 字数，纵的次数 )，数据线决定位数(横的次数)
   • 1KB = 2 的 10 次方 B = 1024 B = 1024 * 8b (位)
   • 1MB = 2 的 10 次方 KB = 1024 KB = 1024 * 1024 * 8b (位)
   • 1 B(字节) = 8 b(位)
   • 1 KB = 2 的 10 次方 * 8 b
   2. 存取速度：存储器一次完整的读入或写入数据的时间
   3. 可靠性
   4. 功耗
   5. 性价比

3. 存储器的三级结构

   • 

4. 存储器芯片与其构成的存储容量计算

• 位扩展：存储器的字数满足要求，而位数不够，需要对位数进行扩展
• 字扩展：存储器芯片的位数满足要求，而字数不够，需要对芯片字数扩展
• 字，位同时扩展：存储器芯片字数，位数都不满足要求，需要同时扩展
• 芯片数量 = 构成存储容量 / 所采用的芯片容量

5. 存储器种类

• RAM 随机存储器

  1. SRAM 静态存储器
  • MOS 型静态RAM 存储器
  • 由 6 个 MOS 场晶体管构成
  • 用作 chche（高速缓冲器） 较多
  • 速度较快
  • 容量较小 ，所以行 和 列 的地址可以 一次性送入
  2. DRAM 动态存储器
  • 存储信息具有时效性，超过一定时间信息就会失效
  • 位了使数据时常有效，就会在存有信息的单元，进行周期性刷新 （重写）
  • 用作内存比较多
  • DRAM 则需要将 行 和 列 的地址分别送入

• ROM 只读存储器

  1. MROM 掩模只读存储器
  • 在出厂时就已经写入信息，这种信息，就是永久性存储
  • 使用时只能读出不能写入
  2. PROM 可编程只读
  • 在出厂时没有写入信息
  • 但在使用时，开始写入信息
  • 但这些信息是一次性的，只读不可在写
  3. EPROM 可擦 可编程 只读存储器
  • 可以使用 特定的 紫外线 对存储器进行擦除
  • 可以重复进行编程，可多次该写所写内容
  4. EEPROM 电可擦 可编程 只读存储器
  • 使用时让电流只通过指定的存储单元把其中的一个字 或 字节进行擦去

• PROM 只能够写入一次数据，一次性写入数据

• 

6. 高速缓存器(CACHE)

• 高速缓存器主要位于 主存 与 CPU 之间一级缓冲器

• 主要由 讲台存储器芯片 SRAM ，容量比较小但速度比 主存 快得多

• 与 CPU 的速度相近

• 他与主存储器一起构成一级的存储器

• 高速缓冲器 和 主存储器之间信息的调度 和 传送是由硬件自动进行的

• 某些机器甚至有 二级三级 缓存，没级缓存比前一级缓存速度慢并且容量大

• 统一编址和独立编址

• CUP 可以与内存 与 外设 进行数据传输

• 所以 为了区分 内存 与 外设 进行区分进行两种编址

• 统一编址

  • I/O接口与内存单元进行统一编址，既把 I/O 接口 看作 内存进行处理

  • 既在内存中分配出一部分空间来存储I/O接口

  • 例图：

  • 

  • 对于 CPU 来说，内存 与 IO 的唯一不同就是 地址不同

  • 优点：

  1. I/O 端口 数目几乎不受限制
  2. 访问 内存的指令均可以 访问 I/O 接口，对 I/O 端口的数据处理能力强
  3. CPU 无须区分访问内存 和 I/O 接口 的控制信号，从而减少 引脚
  • 缺点：
  1. 程序中对 I/O 操作不明显，难以区分程序中 对 内存 和 I/O 的操作
  2. I/O 接口占用部分内存
  3. 译码电路复杂，内存地址位数较多

• 独立编址

  • I/O 接口 与 内存单元进行独立编址

  • 既内存与 I/O 并不在一起，通过不同的指令来访问 内存和I/O 接口

  • 例图：

  • 

  • 对于 CPU 来说，内存 与 IO 使用引脚标志位 M/ IO| 进行区分

  • 访问 IO 是使用 IN 和 OUT 指令来进行访问

  • 对于 8086 来说可以访问的内存大小为 1M 00000 H ~ 0FFFFF H

  • 访问 IO 的大小为 64 k 0000 H ~ 0FFFF H

  • 优点：

  1. 不占用内存空间
  2. 使用 I/O 操作指令，程序清晰
  3. 译码电路简单，
  • 缺点：

FFFFF H

• 访问 IO 的大小为 64 k 0000 H ~ 0FFFF H
• 优点：

1. 不占用内存空间
2. 使用 I/O 操作指令，程序清晰
3. 译码电路简单，

• 缺点：

1. 只能用专门的指令来进行访问 I/O