1、第四章 存储器系统* 1 南京工业大学本章学习内容 存储器的分类及层次结构 半导体存储器的工作原理以及与 CPU的连接。 辅助存储器的工作原理Date 2 NJUT4.1 存储器概述 存储器 ： 计算机的存储部件，用于存放程序和数据。 计算机发展的重要问题之一，就是如何设计容量大、速度快、价格低的存储器。Date 3 NJUT4.1.1 存储器分类 1按与 CPU的连接和功能分类 (1)主存储器CPU能够直接访问的存储器。用于存放当前运行的程序和数据。主存储器设在主机内部，所以又称内存储器。简称 内存 或 主存 。 (2)辅助存储器 为解决主存容量不足而设置的存储器，用于存放当前不参加运行的程
2、序和数据。当需要运行程序和数据时，将它们成批调入内存供 CPU使用。 CPU不能直接访问辅助存储器。 辅助存储器属于外部设备，所以又称为外存储器，简称 外存 或 辅存 。Date 4 NJUT (3)高速缓冲存储器（ Cache） 是一种介于主存与 CPU之间用于解决CPU与主存间速度匹配问题的高速小容量的存储器。 Cache用于存放 CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。Date 5 NJUT2按存取方式分类 (1) 随机存取存储器 (RAM) 存储器任何单元的内容均可按其地址随机地读取或写入，且存取时间与单元的物理位置无关。 RAM主要用于组成主存。 (2) 只读存储器 (ROM) 存储
3、器任何单元的内容只能随机地读出而不能随便写入和修改。 ROM可以作为主存的一部分，用于存放不变的程序和数据，与 RAM分享相同的主存空间。 ROM还可以用作其它固定存储器，如存放微程序的控制存储器、存放字符点阵图案的字符发生器等。Date 6 NJUT (3) 顺序存取存储器 (SAM) 存储器所存信息的排列、寻址和读写操作均是按顺序进行的，并且存取时间与信息在存储器中的物理位置有关。如磁带存储器，信息通常是以文件或数据块形式按顺序存放，信息在载体上没有唯一对应的地址，完全按顺序存放或读取。 (4) 直接存取存储器（ DAM） 介于 RAM和 SAM之间的存储器。也称半顺序存储器。典型的 DA
4、M如磁盘，当进行信息存取时，先进行寻道，属于随机方式，然后在磁道中寻找扇区，属于顺序方式。Date 7 NJUT3按存储介质分类 存储介质：具有两个稳定物理状态，可用来记忆二进制代码的物质或物理器件。 目前，构成存储器的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。 (1)磁存储器 采用磁性材料制成存储器。 磁存储器是利用磁性材料的的两个不同剩磁状态存放二进制代码 “ 0” 和 “ 1” 。早期有磁芯存储器。现多为磁表面存储器，如磁盘、磁带等。 (2)半导体存储器 用半导体器件组成的存储器。根据工艺不同，可分为双极型和 MOS型。 Date 8 NJUT (3)光存储器 利用光学原理制成的存储器，它是通
5、过能量高度集中的激光束照在基体表面引起物理的或化学的变化，记忆二进制信息。如光盘存储器。 4. 按信息的可保存性分类 (1) 易失性存储器 电源掉电后，信息自动丢失。如半导体 RAM。 (2) 非易失性存储器 电源掉电后，信息仍能继续保存 。如 ROM、 磁盘、光盘等。Date 9 NJUT4.1.2 主存储器的组成和基本操作 1. 主存的基本组成 存储元件（存储元、存储位） 能够存储一位二进制信息的物理器件。如一个双稳态半导体电路、一个 CMOS晶体管或一个磁性材料的存储元等。存储元是存储器中最小的存储单位。 作为存储元的条件： 有两个稳定状态。即可以存储 “ 0” 、 “ 1” 。 在外界的激励下，能够进入要求的状态。即可以写入 “ 0” 、 “ 1” 。 能够识别器件当前的状态。即可以读出所存的“ 0” 、 “ 1” 。Date 10 NJUT
