第5章存储器系统存储器：存放程序和数据存储器不仅使计算机具有记忆功能，也是计算机能高速自动运行的基础如何以合理的成本搭建出容量和速度都满足要求的存储器系统？现代计算机系统通常把不同容量、不同速度的存储设备按一定的体系结构组织起来，以解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾5.1存储器件的分类按存储介质分类产品出厂时存的全是1，用户可一次性写入，即把某些1改为0。但只能一次编程。紫外线可擦除ROM(UVEPROM)写入（写0）快闪存储器(FlashMemory)按读写策略分类5.2半导体存储芯片的基本结构与性能指标1.随机存取存储器(RAM)包括存储矩阵（存储体）及片内控制电路2.存储矩阵：由多个基本存储单元组成，每个单元存储1bit信息。一般排成矩阵形式3.片内控制电路：主要包括片内地址译码、片内数据缓冲和片内存储逻辑控制静态RAM的六管基本存储单元动态RAM的单管基本存储单元读写控制逻辑RAM芯片的组成与结构（二）双译码静态RAM芯片的引脚特性动态RAM（DRAM）芯片半导体存储芯片的主要技术指标存储容量单位5.3存储系统的层次结构存储器分层结构二.操作策略映像规则：用于确定一个新的块（页）被调入本级存储器时应放在什么位置上。方法有：直接映像、全相联映像、组相联映像查找规则：用于确定需要的块（页）是否存在本级存储器中以及如何查找。方法：通常采用目录表方式进行索引查找替换规则：用于确定本级存储器不命中且已满时应替换哪一块（页）。方法：先入先出、最近最少使用、随机替换法等更新规则：用于确定写数据时应进行的操作。方法：标志交换法、写直达法、回写法虚拟存储器与地址映射思路：利用次级存储器来扩展物理存储器的容量实现：将虚拟地址空间和物理地址空间分离，并通过存储器管理单元使用地址映射表完成二者的映射。两个概念虚拟地址空间：程序使用的地址空间物理地址空间：物理存储器实际的硬件地址空间（由总线上的地址线的数目决定）地址映射的两种技术1.分页技术（*P159图5-24）（页面大小不变）2.分段技术（*P160图5-25）（段的大小可变）优点1.简化寻址方式2.高效利用物理存储器3.便于访问控制存储器的地址映射虚拟地址———————>物理地址现代计算机的四级存储结构：寄存器＋Cache＋主存＋辅存现代计算机中的多级存储器体系结构寄存器组特点：读写速度快但数量较少；其数量、长度以及使用方法会影响指令集的设计。组成：一组彼此独立的Reg，或小规模半导体存储器。RISC：设置较多Reg，并依靠编译器来使其使用最大化。Cache高速小容量(几十千到几兆字节)；借助硬件管理对程序员透明；命中率与失效率；主（内）存编址方式：字节编址信息存放方式：大/小端系统、对齐方式辅（外）存信息以文件(file)的形式存放，按块为单位进行存取。虚拟存储技术Cache技术和虚拟存储器技术主存储器1.主存容量:由最大编址空间决定2.主存一般按字节编址3.小（低）端存储模式、大（高）端存储模式4.主存一般按字长访问5.为了不降低访存指令的速度，一般信息按整数边界存储smallendianness不同宽度数据的存储方式5.4主存储器设计技术内（主）存储器的基本结构存储芯片的位扩展存储芯片的字扩展存储芯片的字、位同时扩展存储芯片的选择多体交叉存储器（P167图5-35c）地址译码技术两级物理地址译码方案1.固定地址译码简介三种常用片选信号的实现方法举例P170例5.3假设某系统地址总线宽度为20bit，现需要将0C0000H~0CFFFFH地址范围划分为8个同样大小的地址空间，提供给总线上的8个模块，试设计相应的译码电路。全译码电路的实现部分译码方式线译码方式三种译码方式的比较2.可变地址译码存储器接口设计内存储器与并行总线的接口总线隔离