大容量存储器的结构

存储器系统：概述：计算机中的存储系统是用来保存数据和程序的。

对存储器最基本的要求就是存储容量要大、存取速度快、成本价格低.为了满足这一要求,提出了多级存储体系结构。

一般可分为高速缓冲存储器、主存、外存3个层次,有时候还包括CPU内部的寄存器以及控制存储器.◆衡量存储器的主要因素：存储器访问速度、存储容量和存储器的价格;◆存储器的介质：半导体、磁介质和光存储器.◆存储器的组成：存储芯片+控制电路(存储体+地址寄存器+数据缓冲器+时序控制）;◆存储体系结构从上层到下层离CPU越来越远、存储量越来越大、每位的价格越来越便宜，而且访问的速度越来越慢存储器系统分布在计算机各个不同部件的多种存储设备组成，位于CPU内部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。

内部存储器是可以被处理器直接存取的存储器,又称为主存储器，外部存储器需要通过I/O模块与处理器交换数据,又称为辅助存储器，弥补CPU处理器速度之间的差异还设置了CACHE，容量小但速度极快,位于CPU和主存之间，用于存放CPU 正在执行的程序段和所需数据。

整个计算机的存储器体系结构：通用寄存器堆—指令和数据缓冲栈—Cache（静态随机存储器RAM）—主存储器(动态随机存储器DRAM）—联机外部存储器（磁盘存储器)—脱机外部存储器(磁带、光盘存储器) 通常衡量主存容量大小的单位是字节或者字,而外存的容量则用字节来表示。

字是存储器组织的基本单元,一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。

信息存取方式：信息的存取方式影响到存储信息的组织，常用的有4种，◆顺序存取存储器的数据是以记录的形式进行组织，对数据的访问必须按特定的线性顺序进行.磁带存储器的存取方式就是顺序存取。

◆直接存取共享读写装置，但是每个记录都有一个唯一的地址标识，共享的读写装置可以直接移动到目的数据块所在位置进行访问。

因此存取时间也是可变的。

磁盘存储器采用的这种方式。

◆随机存取存储器的每一个可寻址单元都具有唯一地址和读写装置，系统可以在相同的时间内对任意一个存储单元的数据进行访问，而与先前的访问序列无关。

【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。

简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。

（2）辅助存储器。

简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。

其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。

（3）⾼速缓冲存储器。

简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。

Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。

⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。

2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。

3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。

存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。

其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。

RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。

（2）只读存储器（ROM）。

存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。

信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。

因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。

它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。

由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。

⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。

NOR flash，NAND flash，SDRAM结构和容量分析1.NOR flash结构和容量分析例如：HY29LV160 。

引脚分别如图：HY29LV160 有20根地址线，16位的数据线。

所以：容量=220(地址线)X16(数据位数)bit=1MX16bit=1MX2B=2MB2.SRAM简单介绍SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。

SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。

而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。

所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。

SRAM一种是置于CPU与主存间的高速缓存，它有两种规格：一种是固定在主板上的高速缓存（Cache Memory ）；另一种是插在卡槽上的COAST（Cache On A Stick）扩充用的高速缓存，另外在CMOS芯片1468l8的电路里，它的内部也有较小容量的128字节SRAM，存储我们所设置的配置数据。

还有为了加速CPU内部数据的传送，自80486CPU起，在CPU的内部也设计有高速缓存，故在Pentium CPU就有所谓的L1 Cache（一级高速缓存）和L2Cache（二级高速缓存）的名词，一般L1 Cache是内建在CPU的内部，L2 Cache是设计在CPU的外部，但是Pentium Pro把L1和L2 Cache同时设计在CPU的内部，故Pentium Pro的体积较大。

最新的Pentium II 又把L2 Cache移至CPU内核之外的黑盒子里。

SRAM显然速度快，不需要刷新的操作，但是也有另外的缺点，就是价格高，体积大，所以在主板上还不能作为用量较大的主存。

DRAM存储器概述和应用随着计算机和电子设备的发展，存储器在信息处理中起着至关重要的作用。

而动态随机存取存储器(DRAM)作为一种常见的存储器类型，具有较高的容量和较低的成本，广泛应用于各个领域。

本文将对DRAM存储器的基本原理、特点以及应用进行介绍，以便更好地了解DRAM存储器在现代科技中的地位和作用。

一、DRAM存储器的基本原理DRAM存储器是一种按位存取的半导体存储器，其基本原理是利用电容器来存储和读取数据。

每个存储单元由一个电容器和一个访问线组成，而访问线用于读取和写入数据。

DRAM存储器需要定期刷新以保持数据的稳定性，这是由于电容器的特性决定的。

尽管需要刷新，DRAM仍然具有较高的存储密度和较低的制造成本，因此被广泛应用于计算机系统和其他电子设备中。

二、DRAM存储器的特点1. 高存储密度：DRAM存储单元的结构简单，存储密度较高，可以在较小的芯片面积上存储大量的数据。

2. 快速访问速度：相对于其他存储器类型，DRAM存储器的访问速度较快，适用于对存储器响应速度要求较高的任务。

3. 低功耗：DRAM存储器的功耗较低，适用于移动设备等对电池寿命要求较高的场景。

4. 需要刷新：由于电容器的特性，DRAM存储器需要定期刷新以保持数据的稳定性。

5. 不易集成：DRAM存储器的制造过程复杂，相比于闪存等其他存储器类型，较难被集成在大规模集成电路中。

三、DRAM存储器的应用1. 个人电脑：DRAM存储器是个人电脑中最常见的存储器类型，用于存储操作系统、应用程序和数据等。

2. 数据中心：在云计算和大数据时代，数据中心经常需要使用大容量的存储器进行数据存储和处理，DRAM存储器在其中发挥着重要作用。

3. 移动设备：随着智能手机和平板电脑的普及，对存储器容量和访问速度的需求不断增加，DRAM存储器得到了广泛的应用。

4. 汽车电子：现代汽车中的电子设备越来越多，包括车载娱乐系统、导航系统等，这些设备需要使用存储器进行数据存储和处理，DRAM存储器在其中扮演着重要角色。

RAM:RAM -random access memory（随机存取存储器)。

存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。

这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。

按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。

RAM基本结构和工作原理：RAM 结构框图如图1 所示:它主要由存储矩阵（又称存储体）、地址译码器和读/写电路 3 部分组成。

存储矩阵是存储器的主体，其他两部分称为存储器的外围电路。

存储矩阵是由许多存储单元有规则地排列构成的，每一个存储单元可以存储一位二进制码。

对每个存储单元用二进制码编号，即构成存储单元的地址，为了选中给定单元的地址，可以采用一元寻址（又称为字结构或单译码结构），或者二元寻址（又称位结构或双译码结构）。

其逻辑框图如2 所示，图中，存储矩阵包含16 个存储单元，所以，需要16 个地址。

图2（a）是一元寻址，由4 位地址码便可构成16 个地址，即16 条字线，每条字线为1 电平时便选中相应存储单元。

被选中单元通过数据线与读/写电路连接，便可实现对该单元的读出或写入。

图2(b)为二元寻址逻辑图，它有X 和Y 两个地址译码器。

每个存储单元由X 字线和Y 字线控制，只有在X 和Y 字线都被选中时才能对该单元读出或写入。

二元寻址可以大大减少字线数量。

所以，在大容量RAM 中均采用二元寻址。

SRAM:静态MOS 存储单元：核心是锁存器（T1~T4组成的基本锁存器）图3 所示的是静态MOS 六管存储单元。

图中，X i和Yj为字线；I/O为数据入/输出端；R/ W为读/写控制端。

当R/ W =0 时，进行写入操作；当R/ W =1 时，行读出操作。

电路均由增强型NMOS 管构成，T1、T3和T2、T4两个反相器交叉耦合构成触器。

电路采用二元寻址，当字线Xi和Yj均为高电平时，T5~T8均导通，则该单元选中，若此时R/ W为1，则电路为读出态，三态门G1、G2被禁止，三态门G3工作，存储数据经数据线D，通过三态门G3至I/O 引脚输出。

计算机中存储单元的硬件结构
计算机中存储单元的硬件结构通常由存储器模块、存储器控制器和存储器总线组成。

1. 存储器模块：存储器模块是存储数据的物理部分，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、SSD等）。

主存储器用
于临时存储正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于永久存储数据和程序，以便在断电后不丢失。

2. 存储器控制器：存储器控制器是负责管理存储器模块的硬件组件，将CPU发送的读写指令转化为存储器操作。

它负责选
择特定的存储单元，并控制存储器进行数据的读取和写入操作。

3. 存储器总线：存储器总线是连接存储器模块和存储器控制器的物理通道，用于传输控制信号和数据。

存储器总线的宽度决定了一次能读写的位数，通常以字节为单位。

总之，存储单元的硬件结构包括存储器模块、存储器控制器和存储器总线，它们协同工作来实现计算机对数据的存储和读写操作。

计算机组成原理中的存储器层次结构在计算机科学领域中，存储器层次结构是指计算机系统中不同级别的存储器组成的层次结构。

这种层次结构的设计旨在提供快速的访问速度和大容量的存储能力。

存储器层次结构的核心原理包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。

本文将探讨计算机组成原理中的存储器层次结构。

1. 高速缓存高速缓存是存储器层次结构中最接近中央处理器（CPU）的一级存储器。

其目的是通过存储最近使用的数据，提高CPU的访问速度。

高速缓存分为多级，包括一级缓存（L1）、二级缓存（L2）、三级缓存（L3）等。

一级缓存是与CPU核心直接相连的，访问速度最快，但容量较小；二级缓存容量稍大，速度较慢；三级缓存则更大但速度更慢。

高速缓存通过缓存命中和缓存未命中的机制，提高了计算机系统的整体性能。

2. 主存储器主存储器是存储器层次结构中的第二级存储器，也称为内存。

它用于存储正在执行的程序和数据。

主存储器容量较大，速度较高，但相对于高速缓存而言，仍然相对较慢。

主存储器以字节为单位进行寻址，每个字节都有唯一的地址。

CPU通过访问主存储器中的地址来读取或写入数据。

3. 辅助存储器辅助存储器是存储器层次结构中的最低一级存储器，也称为外存。

它用于长期存储数据和程序，如硬盘、固态硬盘和光盘等。

辅助存储器容量大，但访问速度较慢。

与主存储器相比，辅助存储器的数据传输速度更慢，但相对较便宜且容量更大。

存储器层次结构的设计原则是利用高速缓存和主存储器的快速访问速度，将经常访问的数据存储在这些层次的存储器中，以提高系统性能。

当CPU需要数据时，它会首先检查高速缓存，如果数据在高速缓存中，则为缓存命中；否则为缓存未命中，CPU将从主存储器中获取数据。

通过存储器层次结构，计算机系统可以有效地利用不同类型的存储器，平衡访问速度和存储容量的需求。

高速缓存提供了快速的访问速度，主存储器提供了大容量的存储能力，而辅助存储器则提供了长期存储的功能。

这样的层次结构设计有助于提高计算机系统的整体性能和效率。

浅谈C2000、C5000和C6000的内部结构和区别摘要：德仪公司的DSP分为多种系列，其中TI公司的TMS320系列的DSP在全球应用中较为广泛。

本文重点对TMS320系列下的C2000系列，C5000系列，C6000系列的内部结构做重点介绍，并对其内部结构进行比较。

为了更好地了解其内部结构下面主要从三大方面进行总结，分别是：中央处理单元（CPU）、存储器和I/O空间、外围设备。

关键词：内部结构C2000系列C5000系列C6000系列Introduction to the internal structure and distinction ofC2000,C5000,C6000Abstract:The digital signal processors of the TI company are the widely used for many years.the IT company's DSP is divided into several series,in which TMS320 series have an wide application in the global .Toward the C2000 series, C5000 series, C6000 series which belong to TMS320 series,this paper mainly makes summary and comparison about their internal structure. In order to better understand its internal structure below summarizes mainly from three aspects, respectively is: the central processing unit (CPU), memory and I/O space, and peripheral devices.Keywords:Digital signal processing The internal structure C2000 series C5000 series C6000 series 一、引言在生产数字信号处理的全球企业中，美国的德仪公司生产的数字信号处理器多年来一直占据了较大的DSP生产市场，并且在不断的扩大。

计算机存储器类型与层次结构解析计算机存储器是计算机中的一个关键组成部分，用于存储和读取数据。

根据存储介质和访问速度的不同，计算机存储器可以分为不同的类型和层次结构。

本文将详细解析计算机存储器的类型与层次结构，帮助读者更好地理解计算机存储器的工作原理。

一、计算机存储器的类型1. 内部存储器（主存储器）：内部存储器是计算机中直接与中央处理器（CPU）相连的部分，用于存储程序和数据。

它是计算机中最快的存储器，也是最重要的存储器之一。

内部存储器的容量较小，价格相对较高。

2. 外部存储器（辅助存储器）：外部存储器是计算机中与中央处理器间接连接的存储器，用于大容量和长期存储数据。

外部存储器的容量较大，价格相对较低。

常见的外部存储器包括硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD）和光盘。

二、计算机存储器的层次结构1. 高速缓存存储器（Cache Memory）：高速缓存存储器位于内部存储器和中央处理器之间，用于提供更快的访问速度。

它采用了较小但更快的存储器芯片，并通过存储和取回最常用的数据和指令，以减少中央处理器的等待时间。

2. 主存储器（Main Memory）：主存储器是内部存储器的一种，是计算机存储器的核心部分。

它以字节为单位存储数据和程序，并可以直接被中央处理器访问。

主存储器通常采用随机存取存储器（RAM）技术。

3. 辅助存储器（Secondary Storage）：辅助存储器是外部存储器的一种，用于存储大量的数据和程序。

辅助存储器通常采用磁盘或固态存储技术，并具有较大的存储容量。

它的访问速度相对较慢，但可以长期保持数据。

三、计算机存储器的工作原理1. 数据存储：计算机存储器通过将数据以二进制形式存储在内存或磁盘中。

每个数据单元在存储器中都有一个唯一的地址，计算机可以通过地址来访问特定的数据单元。

2. 数据读取：计算机可以根据指令从存储器中读取数据。

读取数据的过程是通过计算机总线进行的，总线将数据传输到中央处理器中进行处理。

RAM的一般结构和读写过程一、RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）的一般结构：RAM是一种计算机中常用的存储器，它由若干个存储单元组成，每个存储单元都有唯一的地址。

存储单元的大小决定了RAM的容量大小。

一般情况下，存储单元都是由一个或多个触发器组成。

常见的RAM有静态RAM （SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。

静态RAM是一种基于触发器的存储器单元，具有快速的读取和写入速度，但相对较大的电路复杂度和功耗。

它的存储单元由许多触发器组成，每个触发器存储一个比特的数据，每个单元还包括读取和写入电路以及地址译码器等。

静态RAM一般用于需要快速读写和低功耗的场景，如高速缓存。

动态RAM是一种基于电容的存储器单元，具有较高的容量和较低的成本，但读取和写入速度相对较慢。

它的存储单元由电容和场效应晶体管组成，每个存储单元存储一个比特的数据。

由于电容会逐渐失去电荷，所以动态RAM需要定期进行刷新操作来保持存储数据的有效性。

动态RAM一般用于大容量的存储器，如计算机主存。

二、RAM的读写过程：RAM的读写过程可以分为以下几个步骤：1.地址传递：计算机通过总线将要读写的存储单元的地址发送给RAM。

2.译码和选择：RAM的地址译码器接收到地址信号后，将指定存储单元的地址译码为有效的信号，用于选择要操作的存储单元。

3.读写控制：根据读写指令，RAM决定是进行读取数据还是写入数据的操作。

这个过程由控制电路来完成。

4.读取数据：如果是读取操作，RAM会将存储单元中的数据通过数据输出线发送给计算机。

5.写入数据：如果是写入操作，计算机会通过数据输入线将要写入的数据发送给RAM，RAM将数据写入指定存储单元。

需要特别说明的是，静态RAM和动态RAM在读写过程中有些许不同。

静态RAM的读写过程较为简单，可以实现单周期读写。

通过选通指定存储单元，将该单元的数据送到数据输出线上供计算机读取。

写入数据时，计算机将数据通过数据输入线写入指定存储单元。