存储器知识

计算机存储器基础知识硬盘固态硬盘和内存的工作原理计算机存储器基础知识：硬盘，固态硬盘和内存的工作原理计算机存储器是计算机硬件中至关重要的组成部分，它负责存储和读取数据。

在计算机存储器中，硬盘、固态硬盘(SSD)和内存是最常见的三种类型。

本文将从基础知识的角度详细介绍这三种存储设备的工作原理。

一、硬盘的工作原理硬盘是一种机械式存储设备，它使用一个或多个盘片旋转的方式存储和读取数据。

它的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 数据的存储硬盘上的数据存储在盘片的磁性表面上。

每个盘片都被划分为许多磁道，磁道上再细分为扇区。

当计算机将数据写入硬盘时，数据会被分割成小块，并写入到盘片的指定扇区上。

硬盘也会记录着每个数据块的地址信息，以便于后续的读取。

2. 数据的读取当计算机需要读取硬盘上的数据时，硬盘的读取头会根据计算机发送的指令来定位到指定的扇区。

读取头会将磁性表面上的数据转换成电信号，然后通过硬盘的控制层返回给计算机。

计算机进一步处理这些电信号以得到需要的数据。

尽管硬盘在存储和读取数据方面可靠且容量大，但由于机械结构的局限性，其读写速度相对较慢，且易受物理撞击和磁场干扰的影响。

二、固态硬盘 (SSD) 的工作原理固态硬盘是一种基于闪存存储技术的存储设备，与传统的硬盘相比，它没有机械部件。

固态硬盘的工作原理如下：1. 存储单元固态硬盘由一系列存储单元组成，每个存储单元中存储着一个或多个闪存芯片。

这些存储单元以类似硬盘的方式分成许多扇区，每个扇区用来存储特定大小的数据块。

2. 数据的存储在固态硬盘中，数据存储在闪存芯片中的晶体管中。

每个晶体管有两种可能的状态: 在和离开。

这些状态的组合形成不同的二进制代码，用于存储和表示数据。

3. 数据的读取当计算机需要读取固态硬盘上的数据时，固态硬盘的控制器会根据计算机发送的指令来定位到指定的扇区，并读取相应的数据。

数据以电信号的形式通过控制器返回给计算机，然后计算机对这些电信号进行处理，得到需要的数据。

计算机基础知识认识计算机存储器的不同类型和功能计算机基础知识：认识计算机存储器的不同类型和功能计算机存储器是计算机系统中重要的组成部分，它用于存储和读取数据、程序和指令。

不同类型的存储器具有不同的功能和特点。

本文将介绍计算机存储器的主要类型和功能。

一、内存内存是计算机中最重要的存储设备之一，用于存储当前正在被处理的程序和数据。

内存分为主存储器和辅助存储器两大类。

1. 主存储器主存储器是计算机系统中速度最快、容量相对较小的存储器。

它直接与CPU进行数据交换，并且可以快速读写数据。

主存储器一般采用固态存储器，如RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。

- RAM（随机存取存储器）：RAM是一种易失性存储器，意味着当计算机断电时，其中的数据将会丢失。

RAM主要用于存储临时数据和程序指令，以供CPU快速访问。

目前常见的RAM类型有SRAM和DRAM，它们在存储速度和稳定性上有所不同。

- ROM（只读存储器）：ROM是一种不易改变的存储器，存储的数据通常是固化于芯片中的程序和数据。

计算机启动时，BIOS（基本输入输出系统）就是从ROM中加载的。

ROM的数据无法被修改，可靠性较高。

2. 辅助存储器辅助存储器用于长期存储数据和程序，数据在断电后不会丢失。

常见的辅助存储器包括硬盘驱动器、固态硬盘、光盘和闪存驱动器。

- 硬盘驱动器：硬盘驱动器使用磁性材料记录数据，并且容量较大，适合存储大量数据。

它是计算机系统中最常见的存储设备之一。

- 固态硬盘：固态硬盘（SSD）通过闪存芯片来存储数据，与传统硬盘驱动器相比，它具有更快的读写速度和更高的抗震性。

由于价格的下降，SSD正逐渐取代传统硬盘。

- 光盘：光盘利用激光技术读写数据，主要分为CD、DVD和蓝光光盘。

光盘的容量较小，适合存储音频、视频和软件。

- 闪存驱动器：闪存驱动器（如USB闪存盘）也是一种常见的辅助存储器，具有便携性和可插拔性，适合传输数据和备份文件。

存储基础知识培训一、存储概述存储是计算机系统中非常重要的组成部分，用于保持数据和程序的持久性。

在大数据时代的背景下，存储的重要性愈发凸显。

本文将介绍存储的基础知识，以帮助读者全面了解存储的相关概念和技术。

二、存储类型1.主存储器主存储器（Main Memory）是计算机系统中最直接与CPU交互的存储设备，也被称为内存。

主存储器的容量决定了系统同时存储的数据和程序大小。

2.辅助存储器辅助存储器（Secondary Storage）用于长期存储大量的数据和程序，例如硬盘、光盘、固态硬盘等。

辅助存储器的容量一般远大于主存储器，可用于大数据存储和备份。

三、存储技术1.磁盘存储磁盘存储是一种机械存储技术，通过将数据存储在旋转的磁盘上来实现数据的读写。

磁盘以扇区为单位进行数据的存储和访问，随机存取速度较慢，但容量较大。

2.固态存储固态存储（Solid State Storage）采用闪存芯片作为存储介质，相对于传统磁盘存储具有更快的读写速度和较好的耐用性。

固态硬盘（SSD）已逐渐取代传统机械硬盘成为存储系统的主力。

3.网络存储网络存储（Network Storage）指的是通过网络连接远程存储设备的存储技术。

常见的网络存储技术有网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN），可实现数据的共享和备份。

四、存储管理1.存储器层次结构计算机系统的存储器层次结构由多级存储构成，层次结构越高，存取速度越快，成本越高。

常见的存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。

2.存储系统管理存储系统管理涉及存储资源的分配和管理，包括存储容量的规划、文件系统的设计与管理、数据备份与还原等。

合理的存储系统管理能够提高存储系统的效率和可靠性。

五、存储安全1.数据安全存储安全是指对存储中的数据进行保护和控制，以防止非法访问、损坏或泄露。

常见的数据安全措施包括数据加密、访问权限控制和备份恢复。

2.存储设备安全存储设备安全涉及到存储设备的管理和防护。

存储技术基础知识2023/9/7CONTENTS目录04半导体存储03光学存储02磁性存储01存储基本概念05数据存力存储基本概念01存储的作用·存储系统是计算机最重要的组成部分之一，实现“记忆”的功能·存储系统负责对信息数据进行保存，可以支持写入和读取存储的类型（按类别）· 存储分为多种类型，内存(Memory) 和硬盘(Hard Disk)是最常见的两种· 内存有时候也叫运行内存(运存)。

它是CPU和硬盘之间的桥梁，暂时存放CPU中的运算数据存储的类型（按类别）· 关机或断电后，内存上的数据就没有了，属于易失性(VM)存储器· 硬盘比内存的容量更大，存放了大量的数据文件。

只要执行了保存(写入)操作，即便关机或断电，硬盘上的数据仍会继续存在，属于非易失性(NVM)存储器存储器的层次结构· 不同类型的存储器，根据性能和成本的权衡，应用于不同的位置。

· 性能越强的存储器，价格就越贵，会越离计算芯片 (CPU/GPU等)越近· 性能弱的存储器，可以承担一些对存储时延要求低，写入速度不敏感的需求，降低成本。

数据的类型存储技术分类(按介质)· 现代存储技术，主要分为三大类别，分别是: 磁性存储、光学存储以及半导体存储.磁性存储02磁存储时代磁带机存储器· 以磁带为存储介质，由磁带机及其控制器组成的存储设备，是计算机的一种辅助存储器· 磁带机由磁带传动机构和磁头等组成，能驱动磁带相对磁头运动，用磁头进行电磁转换，在磁带上顺序地记录或读出数据。

· 低成本的存储方式，经常用于冷数据的离线存储硬盘(HDD)的基本知识硬盘(磁性)的组成· 主流的硬盘，扇区密度是一致的，也就是说，越靠外侧，扇区数越多。

每个扇区的大小是4K字节，用一个逻辑块编号寻址 (LBA，Logical Block Addressing)· 以扇区为基础，一个或多个连续的扇区组成一个块，叫做物理块。

计算机体系结构存储器层次结构基础知识详解计算机体系结构存储器层次结构是计算机系统中重要的组成部分，它通过不同层次的存储器来提供有效的数据存取方式，以满足计算机执行指令和运算的需求。

本文将详细介绍计算机体系结构存储器层次结构的基础知识，包括存储器的分类、层次结构和操作原理等方面。

一、存储器的分类存储器是计算机中用于存储数据和程序的设备，根据存储介质的不同可分为内存和外存。

内存存储器又可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是一种易失性存储器，用于存储程序和数据的临时信息，通电时可以读写数据，断电后数据就会丢失；ROM是一种非易失性存储器，用于存储程序和数据的固定信息，通电时只能读取数据。

外存储器包括硬盘、固态硬盘（SSD）和光盘等，主要用于长期存储大量数据和程序。

二、存储器的层次结构计算机体系结构存储器层次结构按照存取速度和成本的不同，可分为若干层次，由快到慢、由贵到廉排列为：寄存器、高速缓存、主存和外存。

寄存器是存储器层次结构中速度最快、容量最小的存储器，通常嵌入在中央处理器（CPU）中，用于存储最常用的数据和指令；高速缓存是位于CPU和主存之间的一层存储器，容量较小但速度快，用于缓存CPU频繁访问的数据块；主存是计算机中容量较大、速度较慢的存储器，用于存储程序和数据；外存是计算机中容量最大、速度最慢的存储器，用于长期存储大量数据和程序。

三、存储器的操作原理计算机体系结构存储器层次结构中的各层次存储器之间通过地址和数据进行交互。

当CPU需要访问某个数据或者指令时，首先会将相应的地址发给内存控制器，内存控制器会根据地址将数据从内存中读取出来并送达给CPU。

在这个过程中，CPU通常会先访问最快的寄存器，若寄存器中没有所需数据，则会在高速缓存中进行查找，如果高速缓存中也没有，则会继续在主存和外存中进行查找。

存储器的操作原理涉及到存储器的访问速度和命中率。

存储器的访问速度是指CPU从发送地址到接收到数据所需的时间，在不同层次存储器中，访问速度逐级变慢；命中率是指CPU在某个层次存储器中找到所需数据的概率，高速缓存的命中率通常较高，而主存和外存的命中率较低。

计算机存储器层次结构基础知识详解计算机存储器层次结构是指计算机内部存储器的层级结构，主要由寄存器、高速缓存、主存和辅助存储器等组成。

每一层存储器都有其独特的特点和作用，在计算机运行过程中发挥不同的作用。

本文将对计算机存储器层次结构的基础知识进行详解。

一、寄存器寄存器是计算机存储器层次结构中最高速的存储器，位于CPU内部，用于存放指令和数据。

寄存器拥有极快的读写速度，可以在一个CPU周期内完成读写操作。

常用的寄存器有通用寄存器、指令寄存器、程序计数器等。

寄存器的容量有限，通常只能存储少量的数据。

但是由于其速度快、响应时间低，因此经常被用于存放频繁使用的数据和指令，以提高计算机的执行效率。

二、高速缓存高速缓存是位于CPU和主存之间的一层存储器，用于存放最近经常访问的数据和指令。

高速缓存的容量较小，但读取速度非常快，可以减少CPU等待数据的时间，提高计算机的运行速度。

高速缓存采用了一种称为缓存替换算法的方法来管理数据的存储和替换。

常见的缓存替换算法有最近最少使用（LRU）算法和先进先出（FIFO）算法等。

这些算法能够根据数据的访问模式，选择性地保留和替换缓存中的数据，以提高缓存的命中率。

三、主存主存是计算机存储器层次结构中容量最大的存储器，用于存放程序和数据。

主存的容量通常以GB（千兆字节）为单位，可以存储大量的数据和指令。

主存中的数据和指令需要经过CPU的请求来进行读写操作。

由于主存的读写速度较慢，因此常常需要高速缓存来缓解CPU等待数据的时间。

同时，主存采用了一种称为虚拟内存的技术，能够将部分主存的内容存储到磁盘等辅助存储器中，以扩大主存的容量。

四、辅助存储器辅助存储器是计算机存储器层次结构中容量最大，但读写速度较慢的一层存储器。

辅助存储器包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘、磁带等。

辅助存储器主要用于长期存储计算机的程序和数据，可以存储大量的信息。

但与主存相比，辅助存储器的读写速度较慢，需要较长的时间来读取或写入数据。

一. 内存的基本知识1.电脑上的存储器按用途是怎样分类的？答：按用途分，存储器可分为主存储器（MainMemory，简称主存）和辅助存储器（Auxiliary Memory，简称辅存）两种。

主存储器又称内存储器（简称内存），辅助存储器又称外存储器（简称外存）。

外存通常是磁性介质（如硬盘和软盘）或光盘。

外存能长期保存信息，并且，断电后，保存在上面的信息不会丢失，而且容量可以很大，但是，它们的速度很慢，不便和CPU交换数据。

凡是不能直接跟CPU交换数据的存储器都是“外”存储器。

内存储器是由半导体芯片构成的，断电后上面的信息就不存在了，而且，跟硬盘相比，它的容量通常不是很大。

但是，相对来说，内存的速度比外存快得多，只有它才能跟CPU交换数据。

因此，外存相当是一个大仓库，内存则是一个供临时承载信息的大表演舞台。

2.内存的主要功能是什么？答：下图是计算机的原理图，从图中可以看出，内存在计算机中扮演着极其重要的角色。

例如，当你初次打开文件时，实际上是在把保存在硬盘上的文件调入内存的过程；当我们在电脑上写文章时，实际上是往内存上写的；当你玩游戏时，实际上是你把游戏内容调入内存后才能展示的；如果你需要进行运算时，是由内存提供数据的；如果你的文章还没有写完，要把它暂时保存起来时，实际上这是把文件由内存往硬盘的转移过程；如果你想把写好的文章打印出来，其内容也是由内存提供给输出设备的。

当然，内存的以上功能都是由CPU控制器操纵的。

可是，控制器之所以能够进行操纵，其指令又是由内存提供的。

内存实在是太重要了。

图1 内存在电脑中的作用示意图内存是由动态随机存储器（DRAM)构成的，从外型看，它是一个面积仅有几十平方厘米的小薄片，因此，在业界，一般把内存俗称“条子”。

可是它在计算机中的作用却非同小可。

在计算机中却跟CPU、主板（也有的说是硬盘）并称为计算机的“三大件”，可见内存的重要了。

计算机的故障有相当一部分是由内存引起来的。

存储原理及基本知识随着计算机技术的不断发展，存储器作为计算机系统中最重要的组成部分之一，起着存储和传输数据的重要作用。

存储器按照存储介质的不同可以分为多种类型，包括寄存器、缓存、内存和外部存储器等。

下面将介绍存储器的原理及一些基本知识。

1.存储器的原理存储器是指计算机中存储数据和程序的硬件设备。

存储器主要由内部存储器和外部存储器两部分组成。

内部存储器又称为主存储器，是计算机直接能够访问的存储空间。

内部存储器的原理是通过存储单元来存储和访问数据。

每个存储单元都有一个唯一的地址，通过地址能够唯一地访问到该存储单元中的数据。

内部存储器在计算机启动时会将其中的数据和程序加载到CPU中进行运算。

外部存储器也称为辅助存储器，主要用于存储大量的数据和程序。

与内部存储器相比，外部存储器的访问速度较慢，但可以存储的容量相对较大。

常见的外部存储器包括硬盘、光盘、U盘等。

2.存储器的层次结构存储器的层次结构是指将存储器按照速度和容量从高到低进行划分，以满足不同需求的数据访问。

常见的存储器层次结构包括寄存器、缓存、内存和外部存储器等。

寄存器是最快速的存储器，位于CPU内部，速度非常快，但容量较小。

寄存器主要用于存储CPU执行指令所需的数据。

缓存是位于CPU与内存之间的一个高速存储器，用于临时存放频繁访问的数据和指令。

缓存的原理是通过预先将部分数据和指令加载到缓存中，在CPU需要时能够快速访问，提高数据的访问效率。

内存是计算机的主存储器，用于存储CPU运行所需的数据和程序。

内存的容量较大，但访问速度相对较慢。

内存的原理是将数据和程序以二进制形式存储在内存单元中，通过地址访问其中的数据。

外部存储器可以用于存储大量的数据和程序，容量较大，但访问速度较慢。

外部存储器的原理是通过磁道、扇区等方式将数据存储在外部介质中，通过磁头等设备读取数据。

3.存储器的访问速度和容量存储器的访问速度和容量是评价存储器性能的重要指标。

访问速度是指从存储器中读取或写入数据所需的时间。

计算机基础知识认识计算机存储器的不同类型计算机存储器是计算机系统中重要的组成部分，它用于存储和读取数据和指令。

计算机存储器根据不同的特性和功能可以被分为主存储器（主存）和辅助存储器（辅存）。

本文将重点介绍计算机存储器的不同类型。

一、主存储器主存储器（主存）是计算机中的一种高速随机存取存储器，也是CPU可以直接访问的内部存储器。

主存分为RAM（Random Access Memory 随机访问存储器）和ROM（Read Only Memory 只读存储器）两种类型。

1. RAM：随机访问存储器RAM是计算机主存中重要的组成部分，它具有随机读取和写入数据的能力。

RAM可根据数据的读写方式、访问速度和易失性等特性来进行分类。

其中，静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）是两种常见的RAM类型。

- SRAM：静态随机存取存储器SRAM的读写速度快，数据可保持稳定，不需要周期性刷新。

SRAM的存储单元由触发器构成，每个存储单元需要使用6个晶体管来实现。

由于SRAM的构造复杂，成本相对较高，所以存储容量较小，主要用于CPU的高速缓存。

- DRAM：动态随机存取存储器DRAM的存储单元由电容器构成，数据需要定期刷新来保持稳定。

相较于SRAM，DRAM的构造简单、成本低廉，但读写速度相对较慢。

DRAM被广泛应用于主存储器，能够提供大容量的存储空间。

2. ROM：只读存储器ROM是一种只能读取而不能写入数据的存储器，主要用于存储计算机的启动程序和固化数据。

ROM可按照数据存储的方式来划分为多个类型，如PROM（Programmable Read Only Memory 可编程只读存储器）、EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory 可擦写只读存储器）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory 电可擦写只读存储器）等。

存储器基础知识概览存储器是计算机中用于存储和提取数据的设备，也被称为内存。

在计算机系统中，存储器扮演着至关重要的角色，对于计算机的性能和效率有着重要影响。

本文将概览存储器的基础知识，包括存储器的分类、工作原理以及主要的存储器类型。

一、存储器的分类按照存储介质的不同，存储器可以分为两大类：主存储器和辅助存储器。

1. 主存储器：主存储器是计算机中直接与CPU进行数据交互的存储器，常见的主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM具有读写功能，它能快速地存储和提取数据，但是数据存储是临时的，断电后数据会丢失。

而ROM则用于存储固定的数据和程序，内容不会因断电而丢失。

2. 辅助存储器：辅助存储器用于长期存储数据和程序，主要包括硬盘、固态硬盘、光盘和磁带等。

相较于主存储器，辅助存储器的存储容量更大，但是读写速度较慢。

二、存储器的工作原理存储器的工作原理可以简单描述为：数据从CPU传输到存储器，存储器进行存储或提取操作，然后将数据返回给CPU。

1. 写操作：当CPU需要向存储器写入数据时，它会向存储器发送写操作指令和待写入的数据。

存储器接收到指令后，将数据写入指定的地址中，以便后续读取。

2. 读操作：当CPU需要从存储器读取数据时，它会向存储器发送读操作指令和待读取数据的地址。

存储器接收到指令后，将指定地址的数据读取出来，并发送给CPU进行处理。

三、主要的存储器类型存储器的类型包括RAM、ROM以及一些特殊的存储器，如高速缓存（Cache）和虚拟内存（Virtual Memory）等。

1. RAM（随机存取存储器）：RAM是计算机系统中最常见的存储器类型，它具备读和写的功能，并且数据可以快速访问。

RAM又可以分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。

SRAM 的读取速度更快，但成本较高；DRAM的存储密度更高，更适合于大容量存储。

2. ROM（只读存储器）：ROM用于存储无需修改的数据和程序，内容通常是出厂时被写入的。

CPU 工作的实质即为不断从内存中取指令并执行指令的过程。

一、8086CPU构成CPU 的工作：取指令和执行指令1．CPU 内部两大功能部件：总线接口部件BIU 和执行部件EU（2 部件并行工作提高了CPU 的工作效率）重点：理解2 个独立功能部件的分工和协同配合关系。

理解BIU 内地址加法器的作用，理解指令队列的作用。

2．掌握CPU 内部寄存器的作用包括：通用寄存器AX，BX，CX，DX ，BP，SP，SI，DI段寄存器CS，DS，SS，ES指令指针寄存器IP标志寄存器FLAG二、存储器的基础知识1．物理地址8086的存储器是以字节（即每个单元存放8位二进制数）为单位组织的。

8086CPU具有20条地址总线，所以可访问的存储器地址空间容量为220即1M字节（表示为1MB）。

每个单元对应一个唯一的20位地址，对于1MB存储器，其地址范围用16进制表示为00000H〜0FFFFFH,如图1所示。

卜六进制地址二进制地址存储器000000000 0000 0000 0000 0000 00001 0000 0000 0000 0000 000100002 00003 0000 0000 0000 0000 00100000 OOOU UOOO 0000 0011地址低端FFFFE ini mi ini mi moFFEJ F mi mi mi nil mi地址咼端图1 1MB存储器地址表示物理地址：存储器的每个单元都有一个唯一的20位地址，将其称为物理地址。

2.字节地址与字地址存储器内两个连续的字节，定义为一个字，一个字中的每个字节，都有一个字节地址，每个字的低字节（低8位）存放在低地址中，高字节（高8位）存放在高地址中。

字的地址指低字节的地址。

各位的编号方法是最低位为位0, —个字节中，最高位编号为位7; —个字中最咼位的编号为位15。

字数据在存储器中存放的格式如图2所示。

地址低端D15D8D7DO 字单元的地址—个字单元高字节低字节地址高端图2字数据在存储器中的存放3.单元地址与内容单元地址如图3,地址是00100H的字节单元的内容为27H，表示为（00100H） = 27H。

存储器知识点
以下是 7 条关于存储器知识点：
1. 嘿，你知道吗，存储器就像是大脑的记忆库！比如说手机的存储空间，能存下你好多好多的照片、视频，那就是它在发挥作用呀！就好像你的大脑记住了你生活中的点点滴滴一样。

2. 哇塞，存储器的种类可不少呢！就像不同的箱子装不同的东西，有内存用来快速处理数据，还有外存可以长期保存大量的数据。

好比你家里有个小抽屉放常用物品，还有个大柜子放不常拿出来的东西。

3. 哎呀呀，存储器的容量可太重要啦！想象一下，如果你手机的存储器很小，不就很快就放不下你的宝贝照片和喜欢的音乐了吗？这就好比你的书包太小，装不下你所有的书本一样难受。

4. 嘿，你想想看，存储器的速度也是关键呢！要是读取数据慢吞吞的，那得多急人呀！就好像你着急要拿个东西，却半天打不开柜子门似的。

5. 哇哦，存储器的可靠性也不能忽视啊！如果它动不动就出问题，那你存储的东西不就危险啦？就好像你信任的朋友突然不靠谱了，你得多担心呀！
6. 天呐，存储器技术一直在进步呢！从以前的小小的容量到现在的超级大容量，这多厉害呀！就像人类从只能走几步到能跑马拉松一样，进步巨大呀！
7. 哈哈，总之存储器真的超级重要！没有它我们的电子设备可就没法好好工作啦，我们的生活也会变得没那么方便和精彩呀！
我的观点结论就是：存储器是现代科技中不可或缺的一部分，它给我们的生活带来了巨大的便利和改变，我们要好好珍惜和利用它呀！。

1．存储器产品的测试特点1-1．动态存储器的概念和分类存储器由多个能记忆“0”和“1”信息值的电子记忆单元集合在一起构成，占有面积小。

电子记忆单元合理而且高密度地集成在半导体芯片上，另外周边附加驱动控制这些单元的电路而构成的记忆电路。

动态存储器一般分为以下几种：◆FPM （Fast Page Mode） RAM 快速页面模式随机存取存储器：这是较早的电脑系统普遍使用的内存，它每隔三个时钟脉冲周期传送一次数据。

◆EDO（Extended Data Out） RAM 扩展数据输出随机存取存储器：EDO内存取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔，它每隔两个时钟脉冲周期传输一次数据，大大地缩短了存取时间，使存取速度提高30％。

◆S（Synchronous）DRAM 同步动态随机存取存储器：这是目前主推的PC133规范所广泛使用的内存类型。

SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使RAM 和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据，由于它的工作频率和CPU外频同步，不存在延迟和等待时间，速度比EDO内存提高50％。

它的带宽为64bit，3.3V电压。

其传输速率为64*133MHz/8=1.064GB/S。

◆DDR（Double Data Rate） RAM：SDRAM的更新换代产品，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度。

其传输速率为64*133MHz/8*2=2.128GB/S。

DDR不支持3.3V电压的LVTTL，而是支持2.5V的SSTL2标准。

◆RDRAM（Rambus DRAM）存储器总线式动态随机存取存储器：RDRAM是Rambus公司开发的具有系统带宽、芯片到芯片接口设计的新型DRAM，它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据。

它同时使用低电压信号，在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。

计算机组成原理（考研期末）知识点总结(一)存储系统1.存储器的基本概念●分类●作用（层次）：CACHE 主存辅存●存储介质：磁半导体光●存取方式●随机存取：RAM ROM●串行访问●顺序存取：磁带●直接存取：磁盘●信息可保存性－－易失性破坏性读出非●性能指标●存储容量字●单位成本每位成本●存储速度（数据传输率主存带宽）●层次化结构●Cache－主存层次：硬件实现，解决速度不匹配问题●主存－辅存层次：硬件+操作系统实现，解决容量问题，逐渐形成虚拟存储系统2.半导体存储器●存储器芯片的基本结构●译码驱动电路(译码器：扩充容量)●存储矩阵●读写电路●地址线，数据线，片选线，读写控制线●半导体存储器RAM（易失性存储器）●SRAM：触发器存储信息，速度快成本高集成度低，用于高速缓存●DRAM：电容存储信息，需要刷新，速度慢成本低，集成度高，用于主存SDRAM●DRAM的刷新：集中刷新，分散刷新，●异步刷新●不需要CPU控制●行为单位，仅需要行地址●存储器中所有芯片同时刷新●RAM的读写周期●ROM（非易失性存储器）●特点：结构简单，位密度比RAM高，非易失性，可靠性高●类型：MROM，PROM，EPPROM，FLASH MEMORY，SSD3.存储器与CPU的协同工作（提高存储系统的工作速度）●主存与CPU的连接●字扩展●位扩展●线选法●译码片选法●译码器的使用●分析地址空间●字位同时扩展●选择存储器芯片●与CPU进行连接●双口RAM和多模块存储器●多模块存储器●单体多字●多体并行●低位交叉编址●高位交叉编址●双端口RAM●高速缓冲存储器●CACHE局部性原理和性能分析●局部性原理●空间局部性●时间局部性●性能分析●命中率和失效率●CACHE----主存体系的平均访问时间●CACHE工作原理●地址映射方式●全相联●直接相联●组相联●替换算法●RAND随机●FIFO先入先出●LRU最近最少使用●LFU最不经常使用●写策略●命中●全写法●写回法●不命中●写分配法●非写分配法●虚拟存储器（主存和辅存共同构成）（增加存储系统的容量）●基本概念：虚地址（逻辑地址）映射到实地址（物理地址）●解决问题：进程并发问题和内存不够用问题●类型●页式●段式●段页式●虚实地址转换（提高速度）●快表TLB●慢表Page(二)指令系统1.指令格式●操作码和地址码组成一条指令●操作码●定长操作码和扩展操作码●操作码类型2.指令寻址方式●指令寻址（通过PC）●顺序寻址●跳跃寻址●数据寻址●隐含寻址●立即寻址：给寄存器赋初值●直接寻址●间接寻址：扩大寻址范围，便于编制程序●寄存器寻址：指令执行速度更快●寄存器间接寻址●偏移寻址（各寄存器内容+形式地址）：基址寻址，变址寻址（处理数组，编制循环程序），相对寻址●堆栈寻址3.CISC和RISC●CISC复杂指令系统计算机（用微程序控制器）●更多更复杂，一般为微程序控制，用于计算机系统●RISC精简指令系统计算机（用硬布线控制器）●指令数目少，字长固定，寻址方式少，寄存器数量多，一般为组合逻辑控制，用于手机(三)中央处理器1.CPU的功能和基本结构●CPU的功能：指令控制，操作控制，时间控制，数据加工，中断处理●运算器●功能：对数据进行加工●基本结构：●算术逻辑单元ALU●暂存寄存器●通用寄存器组●累加寄存器ACC●程序状态字寄存器PSW●移位器，计数器●控制器●功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的基本结构●程序计数器PC●指令寄存器IR●指令译码器，时序系统，微操作信号发生器●存储器地址寄存器MAR●存储器数据寄存器MDR●数据通路的基本结构●专用通路●内部总线2.指令执行过程●指令周期●构成：机器周期、CPU周期——CPU时钟周期、节拍●类型：取指周期，间址周期，执行周期，中短周期●标志触发器FE,IND,EX,INT：区别工作周期●数据流●取指周期：根据PC取出指令代码存放在IR●间址周期：根据IR中指令地址码取出操作数的有效地址●执行周期：根据指令字的操作码和操作数进行相应操作●中断周期：保存断点，送中断向量，处理中断请求●执行方案●单指令周期：串行，指令相同执行时间●多指令周期：串行，指令不同执行时间●流水线方案：隔一段时间启动一条指令，多条指令处于不同阶段，同事并行处理3.数据通路的功能和基本结构（连接路径）●CPU内部总线●单总线●多总线●专用数据通路：多路选择器和三态门●了解各阶段微操作序列和控制信号4.控制器的功能和工作原理●控制器的结构和功能●计算机硬件系统连接关系●控制器的功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的输入和输出●硬布线控制器●硬布线控制单元图：组合逻辑电路+触发器●设计步骤（了解）●分析每个阶段的微操作序列●选择CPU的控制方式●安排微操作序列●电路设计●微程序控制器●基本结构●微地址形成部件●微地址寄存器CMAR●控制存储器CM●微指令寄存器CMDR●微指令的格式●水平型：并行操作●字段直接编码方式●直接编码方式●字段间接编码方式●垂直型：类似机器指令●微指令的地址形成方式●下地址字段指出：断定方式●根据机器指令的操作码形成●基本概念●微命令和微操作●微指令和微周期●主存储器和控制存储器●程序和微程序●寄存器：MAR和CMAR，IR和CMDR●硬布线和微程序的比较（微操作控制信号的实现形式）5.指令流水线●指令流水线的概念●指令执行过程划分为不同阶段，占用不同的资源，就能使多条指令同时执行●表示方法●指令流程图：分析影响流水线的因素●时空图：分析性能●性能指标●吞吐率TP●加速比S●效率E●影响流水线的因素●结构相关（资源冲突）●数据相关（数据冲突）●控制相关（控制冲突）●流水线的分类●按使用级别：部件功能级，处理机级，处理机间●按完成功能：单功能，多功能●按连接方式：动态，静态●按有无反馈信号：线性，非线性●多发技术●超标量流水线技术●超流水线技术●超长指令字技术(四)总线1.总线概念和分类●定义：一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路●分类●按数据传输格式●串行，并行●按功能●片内总线●系统总线●数据总线，地址总线，控制总线●通信总线●按时序控制方式●同步，异步●总线结构●单总线结构——系统总线●双总线结构（通道）●主存总线●IO总线●三总线结构●主存总线●IO总线●DMA总线2.总线的性能指标●总线传输周期（总线周期）●总线带宽●总线宽度（位宽）●总线复用：一种信号线传输不同信息3.总线仲裁●集中仲裁方式●链式查询方式●计数器定时查询方式●独立请求方式●分布仲裁方式4.总线操作和定时●总线传输的四个阶段●申请分配阶段●传输请求●总线仲裁●寻址阶段●传输阶段●结束阶段●定时●同步定时方式（同步通信）●异步定时方式（异步通信）●不互锁●半互锁●全互锁●半同步通信●分离式通信5.总线标准(五)IO系统1.IO系统基本概念●演变过程●早期：分散连接，CUP与IO串行，程序查询方式●接口模块和DMA阶段：总线连接，cpu与io并行，中断方式及DMA方式●具有IO通信结构的阶段●具有IO处理机的阶段●IO系统的基本组成●IO软件——IO指令和通道指令●IO硬件——外设，设备控制器和接口，IO总线等●IO方式简介●程序查询方式：IO与CPU串行，CPU有“踏步等待”现象（由程序控制）●程序中断方式：IO准备数据时CPU继续工作，在指令执行结束时响应中断（由程序控制）●DMA方式：主存与IO交换信息时由DMA控制器控制，在存取周期结束时响应DMA请求（由硬件控制）●通道方式：通过IO指令启动通道，通道程序放在主存中（由硬件控制）2.外部设备●输入设备——键盘，鼠标●输出设备●显示器●分类●阴极射线管（CRT）●液晶（LCD）●发光二极管（LED）●参数●屏幕大小，分辨率，灰度级，刷新频率●显示存储器（VRAM）●容量=分辨率*灰度级位数●带宽=容量*帧频●打印机●外存储器●磁盘存储器●组成●存储区域：磁头，柱面，扇区●硬盘存储器：磁盘驱动器，磁盘控制器，盘片●工作过程：寻址，读盘，写盘对应的控制字，串行读写●性能指标●容量●记录密度●平均存取时间●数据传输率●磁盘阵列RAID——利用磁盘廉价的特点提高存储性能，可靠性和安全性●光盘存储器●固态硬盘SSD——采用FLASH Memory记录数据3.IO接口●主要功能●设备选址功能：地址译码和设备选择●传送命令●传送数据：实现数据缓冲和格式转换●反应IO设备的工作状态●基本结构●设备选择电路，命令寄存器和命令译码器，数据缓冲寄存器DBR，设备状态标记，控制逻辑电路●内部接口和外部接口●编址●统一编址——与存储器共用地址，用访存命令访问IO设备●独立编址：单独使用一套地址，有专门的IO指令●分类●数据传送方式：并行接口，串行接口●主机访问IO设备的控制方式●程序查询接口●中断接口●DMA接口●功能选择的灵活性●可编程接口●不可编程接口4.IO方式●程序查询方式：CPU与IO串行工作，鼠标，键盘●程序中断方式●中断系统●中断的基本概念●工作流程●中断请求●分类●中断请求标记触发器INTR●中断响应●中断响应的条件●中断判优●软件：查询程序●硬件：排队器●优先级的设置●中断处理●中断隐指令●关中断●保存断点PC●引出中断服务程序●中断服务程序●单重中断与多重中断●中断服务程序的具体步骤●中断屏蔽技术●屏蔽字●程序执行轨迹●程序中断方式●工作流程●CPU占用情况●中断响应（隐指令）●中断服务程序●DMA方式●DMA控制器●组成●主存地址计数器：存放要交换数据的主存地址●传送长度计数器：记录传送数据的长度●数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据●DMA请求触发器：设备准备好数据后将其置位●控制/状态逻辑：由控制和时序电路及状态标志组成●中断机构：数据传送完毕后触发中断机构，提出中断请求●主要功能●传送前：接受外设的DMA请求，向CPU发出总线请求，接管总线控制权●传送时：管理总线，控制数据传送，确定主存单元地址及长度，能自动修改对应参数●传送后: 向CPU报告DMA操作的结束●传送过程●预处理：CPU完成寄存器初值设置等准备工作●数据传送：CPU继续执行主程序，DMA控制器完成数据传送●后处理：CPU执行中断服务程序做DMA结束处理。