第三章-存储系统

第三章-存储系统

主存储器的基本组成

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SRAM（静态存储）和DRAM（动态存储）的区别

SRAM用于Cache 高数缓存

DRAM用于主存

存储元件区别

  • 栅极电容（DRAM使用）
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    • 读写速度慢：电容放电信息被破坏，是破坏性读出。读出后应该有重写操作，也称”再生“
    • 每个存储元制造成本更低，集成度更高，功耗低

  • 与双稳态触发器（SRAM使用）
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    • 读写速度更快：读出数据，触发器状态保持稳定，是非破坏性读出，无需重写
    • 每个存储元制造成本更高，集成度低，功耗大

区别对比总结：

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DRAM动态存储刷新

  • 1 多久需要刷新一次：

    • 刷新周期：一般为2ms（一般默认）

  • 2 每次刷新多少存储单元？

    • 以行为单位，每次刷新一行存储单元
    • 为什么采用行列地址？：采用二维排列减轻选通线压力
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  • 3 如何刷新？

    • 有硬件支持，读出一行的信息后重新写入，占用1 个读/写周期

  • 4 在什么时候刷新？

    • 思路一：每次读完都刷新一行→分散刷新
    • 思路二：2ms内集中安排时间全部刷新 →集中刷新
    • 思路三：2ms内每行刷新一次即可 →异步刷新
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ROM 只读存储器（选择题高频）

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了解各种ROM

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主存储器与CPU的连接

存储芯片的输入输出信号

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连接方法

  • 增加主存的存储字长-位扩展

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  • 增加主存的存储字数-字扩展

    • 片选信号的改造
      【存储单元地址的舍用 +非门电路（1-2译码器）控制选线】译码器片选法
      - 1-2译码器：在这里插入图片描述

    • 2-4译码器在这里插入图片描述

  • 主存容量扩展-字位同时扩展

    • 在这里插入图片描述

  • 补充：译码器的画法

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双端口RAM和多模块存储器

双端口RAM

  • 作用：优化多核CPU访问一根内存条的速度
  • 需要两组完全独立的数据线、地址线、控制线。CPU、RAM中也要有更复杂的控制电路
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多体并行存储器

  • 可以理解为“多根内存条”↓

  • 高位交叉编址的多体存储器
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    • 高位连续读n个耗时nT

  • 低位交叉编址的多体存储器
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    • 低位 连续读n个 耗时 T+(n-1)r
    • 可以说是读写一个字无限解决于r

  • 应该取几个“体”

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  • 给定一个地址X，如何确定其处于第几个存储体？

    • 1、根据末尾的体号便可以确定；
      2、也可以根据给的十进制的地址取余确定；

- 双通道内存

- 就是低位交叉的二体存储器

总结：

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外存储器

磁表面存储器

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  • 磁盘的组成

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    • 优缺点：
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  • 磁盘的性能指标

    • 磁盘容量

  • 记录密度

    		  - 道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数
    		  - 位密度：磁道单位长度上能记录的二进制代码位数
    		  -  面密度：位密度和道密度的乘积
    • 平均存取时间=寻道时间+旋转延迟时间+传输时间
    • 数据传输率：假设磁盘转数为r（转/秒），每条磁道容量为N个字节，则数据传输率为Dr=rN

  • 磁盘地址

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  • 磁盘工作过程

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  • 磁盘阵列

    • RAID（廉价冗余磁盘阵列）：将多个物理磁盘组成一个独立的逻辑盘，数据字啊多个物理盘上分割交叉存储、并行访问，具有更好的存储性能、可靠性和安全性。

    • 五中级别存储方案

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SSD固态硬盘

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参考资料：王道考研，《计算机组成原理》

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