存储器结构

存储器的工作原理一、引言存储器是计算机系统中的重要组成部分，它用于存储和检索数据。

存储器的工作原理是计算机系统能够正常运行的基础之一。

本文将详细介绍存储器的工作原理，包括存储器的结构、存储单元、存储器的读写操作以及存储器的分类等内容。

二、存储器的结构存储器的结构通常由存储单元组成。

存储单元是存储器中最小的可寻址单元，用于存储一个数据位。

存储器的容量取决于存储单元的数量。

存储器结构可以分为两种类型：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

1. 随机存储器（RAM）随机存储器是一种易失性存储器，它可以随机读写数据。

RAM可以分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种类型。

- 静态随机存储器（SRAM）：SRAM采用触发器作为存储单元，每个存储单元由几个门电路组成，能够存储一个比特的数据。

SRAM的读写速度快，但占用空间大，功耗较高。

- 动态随机存储器（DRAM）：DRAM使用电容器作为存储单元，每个存储单元由一个电容器和一个访问晶体管组成。

DRAM的读写速度相对较慢，但占用空间小，功耗较低。

2. 只读存储器（ROM）只读存储器是一种非易失性存储器，它只能读取数据，不能写入或修改数据。

ROM中的数据是在制造过程中被预先编程的。

ROM的主要类型包括：只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。

三、存储单元存储单元是存储器中最小的可寻址单元，用于存储一个数据位。

存储单元通常由多个触发器或电容器组成。

每个存储单元都有一个唯一的地址，通过地址可以访问和操作存储单元中的数据。

四、存储器的读写操作存储器的读写操作是计算机系统中的核心操作之一。

存储器的读操作是指从存储器中读取数据，存储器的写操作是指向存储器中写入数据。

1. 存储器的读操作存储器的读操作是通过向存储器发送读命令和地址来实现的。

当读命令和地址被发送到存储器后，存储器会根据地址找到相应的存储单元，并将存储单元中的数据读取出来。

存储器层次结构存储器层次结构存储技术计算机技术的成功很⼤程度来源于存储技术的巨⼤进步。

早期的电脑甚⾄没有磁盘。

现在电脑上的磁盘都已经按T算了。

随机访问存储器(Random-Access Memory, RAM)随机访问存储器(Random-Access Memory, RAM)分两类：静态的：SRAM，⾼速缓存存储器，既可以在CPU，也可以在⽚下。

动态的：DRAM，⽤于主存或者图形系统帧缓冲区。

通常情况下，SRAM的容量都不会太⼤，⽽相⽐之下DRAM容量可以⼤得离谱。

静态RAMSRAM将每个位存储在⼀个双稳态存储器单元⾥，每个单元⽤⼀个六晶体管电路实现。

这种电路有⼀个属性，它可以⽆限期地保持两个不同的状态的其中⼀个，其他状态都是不稳定的。

如上图，它能稳定在左态和右态，如果处于不稳定状态，它就像钟摆⼀样⽴刻变成两种稳态的其中⼀种。

也因为它的双稳态特性，即使有⼲扰，等到⼲扰消除，电路就能恢复成稳定值。

动态RAMDRAM的每个存储是⼀个电容和访问晶体管组成，每次存储相当于对电容充电。

该电容很⼩，⼤约只有30毫微微法拉。

因为每个存储单元⽐较简单，DRAM可以造的⾮常密集。

但它对⼲扰⾮常敏感，被⼲扰后不会恢复。

因此它必须周期性地读出重写来刷新内存的每⼀位。

或者使⽤纠错码来纠正任何单个错误。

两者总结传统的DRAMDRAM芯⽚内的每⼀个单元被叫做超单元。

在芯⽚内，总共有d 个超单元，它们被排列成⼀个r×c ⼤⼩的矩阵，也就是说d=r×c，每个超单元都可以⽤类似(i,j) 之类的地址定位⽽每个超单元则是由w 个DRAM单元组成。

因此⼀个DRAM芯⽚可以存储dw 位的信息。

上图是⼀个16×8 的DRAM芯⽚的组织。

⾸先由两个addr引脚依次传⼊⾏地址i 和列地址j 。

每个引脚携带⼀个信号。

由于这是4×4 的矩阵，因此两个就够了。

然后定位到(i,j) ，将该地址的超单元信息传出去。

存储器与寄存器的组成与工作原理存储器与寄存器是计算机系统中重要的组成部分，它们在数据存储和处理方面发挥着关键的作用。

本文将从存储器与寄存器的组成结构、工作原理两个方面进行介绍。

一、存储器的组成与工作原理存储器，简单来说，是用于存储和读取数据的计算机设备。

它由一系列存储单元组成，每个存储单元能够存储一定数量的数据。

根据存取方式的不同，存储器可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

1. 随机存储器（RAM）随机存储器是一种临时存储介质，具有读写功能。

它由一系列存储单元组成，每个存储单元都有一个独立的地址。

数据可以通过地址访问和存取。

随机存储器的存储单元可以分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种。

静态随机存储器（SRAM）由触发器组成，每个存储单元由6个触发器构成，能够稳定地存储数据。

它的读写速度较快，但芯片密度较低，价格较高。

动态随机存储器（DRAM）利用电容器存储数据，需要定期刷新来保持数据的有效性。

相较于SRAM，DRAM的芯片密度较高，价格也较低，但读写速度较慢。

2. 只读存储器（ROM）只读存储器是一种只能读取数据而不能写入数据的存储设备。

它通常用于存储不会改变的程序代码和固定数据。

只读存储器的存储单元由硅片上的门电路组成，数据在制造过程中被写入，不可修改。

二、寄存器的组成与工作原理寄存器是一种用于暂存和处理数据的高速存储设备。

它位于计算机的中央处理器内部，是一组用于存储指令、地址和数据的二进制单元。

寄存器的组成与存储器相比较小，但速度更快。

它由多个存储单元组成，每个存储单元能够存储一个或多个二进制位。

寄存器的位数决定了其可以存储的数据量大小。

寄存器在计算机中发挥着重要的作用，它可以用于暂存指令和数据，提高计算机的运行效率。

它还可以用于存储地址，使得计算机能够正确地访问存储器中的数据。

寄存器具有多种类型，常见的有通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等。

通用寄存器用于存储临时数据，程序计数器用于存储下一条要执行的指令地址，指令寄存器用于存储当前正在执行的指令。

第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。

但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等等多方面，同时满足用户的需求。

实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。

图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：容量在若干KB、MB、GB，中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：一般设于主存中；•多种类型的磁盘：容量在数MB或数GB，低速、价廉、不需要电源维持、CPU不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。

二、存储管理(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在速度、规模和成本之间获得较好的权衡。

(注意CPU和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。

●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。

这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。

2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存(字节)单元的编址。

●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。

四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；例如指令LOAD L，2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。

存储器的层次结构及组成原理一、概述存储器是计算机系统中重要的组成部分，它用于存储和访问数据和指令。

存储器的层次结构是根据存储器的速度、容量和成本等因素将其分为多个层次，以实现高效的数据访问和管理。

二、存储器层次结构存储器的层次结构通常分为以下几个层次： ### 1. 寄存器(Register) 寄存器是存储在CPU内部的最快速的存储器。

它用于存放指令、数据和地址等临时信息，可以直接被CPU访问。

寄存器的容量较小，一般只有几百个字节。

2. 高速缓存(Cache)高速缓存位于CPU和主存之间，其目的是加快存储器的访问速度。

缓存通过存储近期被频繁访问的数据和指令，以提高CPU对存储器的命中率。

3. 主存储器(Main Memory)主存储器是计算机系统中最主要的存储器，也是存储器的最大层次。

主存储器被划分为许多地址连续的存储单元，每个存储单元可以存储一个字节或多个字节的数据。

主存储器由半导体或磁介质制成。

4. 辅助存储器(Auxiliary Memory)辅助存储器用于长期存储大量的数据和程序。

它的容量大于主存储器，但访问速度较慢。

常见的辅助存储器包括硬盘、光盘和闪存等。

三、存储器的组成原理存储器的组成原理多样，下面介绍几种常见的存储器类型： ### 1. 静态随机存储器(SRAM) 静态随机存储器是一种使用触发器来存储数据的存储器。

它的访问速度快，但成本较高。

SRAM的存储单元通过6个晶体管构成，每个存储单元可以存储一个比特的数据。

2. 动态随机存储器(DRAM)动态随机存储器是一种使用电容器来存储数据的存储器。

它的访问速度较慢，但成本较低。

DRAM的存储单元通过一个电容器和一个晶体管构成，每个存储单元可以存储一个比特的数据。

3. 只读存储器(ROM)只读存储器中的数据是永久性的，不可更改。

它通常用于存储固定的程序和数据。

常见的ROM类型包括可编程只读存储器(PROM)、可擦写只读存储器(E-PROM)和电可擦写只读存储器(EEPROM)等。