4-存储器详解

存储器的工作原理引言概述：存储器是计算机系统中至关重要的组成部份，它用于存储和检索数据。

了解存储器的工作原理对于理解计算机系统的运行机制至关重要。

本文将详细介绍存储器的工作原理，包括存储器的分类、存储单元的结构和存储器的操作原理。

一、存储器的分类1.1 主存储器主存储器是计算机系统中最重要的存储器之一。

它用于存储当前正在执行的程序和数据。

主存储器通常是由一系列存储单元组成的，每一个存储单元都有一个惟一的地址。

主存储器可以按字节、字、块等不同的粒度进行访问。

1.2 辅助存储器辅助存储器是主存储器之外的存储器，用于长期存储程序和数据。

辅助存储器的容量通常比主存储器大得多，但其访问速度较慢。

常见的辅助存储器包括硬盘驱动器、光盘和闪存等。

1.3 高速缓存高速缓存是位于主存储器和中央处理器（CPU）之间的存储器层次结构中的一层。

它用于存储最近被访问的数据和指令，以提高计算机系统的性能。

高速缓存的容量较小，但其访问速度非常快。

二、存储单元的结构2.1 存储单元的基本组成存储单元是存储器中的最小单元，用于存储一个二进制位（0或者1）。

它通常由一个触发器或者闪存电路组成。

触发器是一种能够存储和保持数据的电路，而闪存电路是一种非易失性存储器，能够在断电后保持数据。

2.2 存储单元的编址方式存储单元可以通过地址进行访问。

常见的编址方式包括直接编址、间接编址和相对编址。

直接编址是指通过存储单元的惟一地址直接访问数据。

间接编址是指通过一个地址指针来访问数据。

相对编址是指通过相对于当前指令地址的偏移量来访问数据。

2.3 存储单元的组织方式存储单元可以按照不同的组织方式进行罗列。

常见的组织方式包括线性组织、矩阵组织和多维组织。

线性组织是指存储单元按照线性序列进行罗列。

矩阵组织是指存储单元按矩阵形式进行罗列。

多维组织是指存储单元按多维数组进行罗列。

三、存储器的操作原理3.1 存储器的读取操作存储器的读取操作是指从存储单元中检索数据。

实 验 _＿四＿＿【实验名称】存储器【目的与要求】1. 计数器2. 存放器的使用3. 掌握ROM 和RAM 的工作原理4. 学会对ROM 和RAM 存取数据【实验容】1. 顺序地址修改器741612. 八D 触发器74273b3. ROM4. RAM5. 将74161作为读ram 低4位的地址来用【操作步骤】1、计数器〔顺序地址修改器〕74161，实际上是一个为可预置的4位二进制同步计数器计数器，74161的去除端是异步的。

当去除端CLRN 为低电平时，不管姓 名成 绩实验日期任课教师时钟端CLK状态如何，即可完成去除功能。

74161的预置是同步的。

当置入控制器LDN为低电平时，在CLOCK上升沿作用下，输出端QA－QD与数据输入端A －D相一致。

对于54/74161，当CLK由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端ENP、ENT为高电平，那么LOAD应防止由低至高电平的跳变，而54/74LS161无此种限制。

74161的计数是同步的，靠CLK同时加在四个触发器上而实现的。

当ENP、ENT均为高电平时，在CLK上升沿作用下QA－QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。

对于54/74161，只有当CLK为高电平时，ENP、ENT才允许由高至低电平的跳变，而54/74LS161的ENP、ENT跳变与CLK无关。

74161有超前进位功能。

当计数溢出时，进位输出端〔RCO〕输出一个高电平脉冲，其宽度为QA的高电平局部。

在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。

对于54/74LS161，在CLK出现前，即使ENP、ENT、CLRN发生变化，电路的功能也不受影响。

管脚图：功能表：1 1 1 1 ↑××××计数CO2 CO2=QD·QC·QB·QA1 1 0 ××××××保持CO3 CO3=ENT·QD·QC·QB·QA1 1 ×0 ×××××保持0仿真电路图如下：仿真结果如下：由仿真结果可以看出：CLK每来一个上升沿，计一次数。

实验四存储器管理1、目的与要求本实验的目的是让学生熟悉存储器管理的方法,加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法,设计一个存储器管理模拟系统,模拟内存空间的分配和释放。

2、实验内容①设计一个存放空闲块的自由链和一个内存作业分配表，存放内存中已经存在的作业。

②编制一个按照首次适应法分配内存的算法，进行内存分配。

③同时设计内存的回收以及内存清理(如果要分配的作业块大于任何一个空闲块，但小于总的空闲分区，则需要进行内存的清理,空出大块的空闲分区）的算法。

3．实验环境①PC兼容机②Windows、DOS系统、Turbo c 2。

0③C语言4．实验提示一、数据结构1、自由链内存空区采用自由链结构，链首由指针freep指向,链中各空区按地址递增次序排列.初启动时整个用户内存区为一个大空区,每个空区首部设置一个区头(freearea）结构,区头信息包括：Size 空区大小Next 前向指针，指向下一个空区Back 反向指针,指向上一个空区Adderss 本空区首地址2、内存分配表JOBMA T系统设置一个MA T，每个运行的作业都在MAT中占有一个表目，回收分区时清除相应表目，表目信息包括：Name 用户作业名Length 作业区大小Addr 作业区首地址二、算法存储分配算法采用首次适应法,根据指针freep查找自由链,当找到第一块可满足分配请求的空区便分配,当某空区被分配后的剩余空闲空间大于所规定的碎片最小量mini时,则形成一个较小的空区留在自由链中。

回收时,根据MAT将制定分区链入自由链,若该分区有前邻或后邻分区，则将他们拼成一个较大的空区。

当某个分配请求不能被满足,但此时系统中所有碎片总容量满足分配请求的容量时，系统立即进行内存搬家，消除碎片.即将各作业占用区集中下移到用户内存区的下部（高地址部分)，形成一片连续的作业区,而在用户内存区的上部形成一块较大的空闲，然后再进行分配。

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。

第4章存储器1. 解释概念：主存、辅存、Cache、RAM、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、CDROM、Flash Memory。

答：主存：主存储器，用于存放正在执行的程序和数据。

CPU可以直接进行随机读写，访问速度较高。

辅存：辅助存储器，用于存放当前暂不执行的程序和数据，以及一些需要永久保存的信息。

Cache：高速缓冲存储器，介于CPU和主存之间，用于解决CPU和主存之间速度不匹配问题。

RAM：半导体随机存取存储器，主要用作计算机中的主存。

SRAM：静态半导体随机存取存储器。

DRAM：动态半导体随机存取存储器。

ROM：掩膜式半导体只读存储器。

由芯片制造商在制造时写入内容，以后只能读出而不能写入。

PROM：可编程只读存储器，由用户根据需要确定写入内容，只能写入一次。

EPROM：紫外线擦写可编程只读存储器。

需要修改内容时，现将其全部内容擦除，然后再编程。

擦除依靠紫外线使浮动栅极上的电荷泄露而实现。

EEPROM：电擦写可编程只读存储器。

CDROM：只读型光盘。

Flash Memory：闪速存储器。

或称快擦型存储器。

2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息？按速度、容量和价格/位排序说明。

答：计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。

按速度由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按容量由小至大排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘；按价格/位由高至低排序为：寄存器、Cache、主存、硬盘。

3. 存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。

Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。

主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。

ddr4寻址原理(一)DDR4寻址原理一、背景介绍•DDR4（Double Data Rate 4）是一种高速存储器，广泛应用于计算机系统中。

•DDR4的寻址原理是指在访问存储器时，如何定位存储器的具体位置。

二、DDR4基本概念1.存储单元：DDR4存储器由许多存储单元组成，每个存储单元用于存储一个数据位。

2.存储单元地址：每个存储单元都有一个唯一的地址，用于寻址和访问该存储单元。

3.地址总线：地址总线是用于传输存储单元地址的信号线。

4.数据总线：数据总线是用于传输数据的信号线。

三、DDR4寻址原理1.内存地址空间：DDR4存储器有一个内存地址空间，用于定位存储单元的位置。

2.地址位数：DDR4的地址位数决定了内存地址空间的大小，也决定了DDR4能够寻址的最大容量。

3.地址转换：DDR4寻址原理中的一项重要任务是将逻辑地址转换为物理地址。

4.地址解码：DDR4的内存控制器通过地址解码电路，将逻辑地址转换为对应的存储单元地址。

5.地址映射：DDR4还会使用地址映射技术将逻辑地址映射到物理地址，提高内存的利用率。

四、DDR4寻址过程1.地址传输：CPU通过地址总线传输逻辑地址给内存控制器。

2.地址解码：内存控制器使用地址解码电路将逻辑地址转换为存储单元地址。

3.地址映射：根据地址映射表，将存储单元地址转换为物理地址。

4.访问存储单元：内存控制器通过数据总线将数据读取或写入存储单元。

五、DDR4寻址原理的优化1.行地址和列地址：DDR4内存将地址分为行地址和列地址，通过行地址选择特定的行，再通过列地址选择特定的列，以提高访问效率。

2.预取技术：DDR4内存采用预取技术，根据访问模式预先加载一定数量的数据到缓存中，减少等待时间。

3.超级扇出驱动技术：DDR4内存还采用超级扇出驱动技术，提高存储单元的响应速度。

六、总结DDR4寻址原理是通过地址总线和数据总线将CPU的逻辑地址转换为物理地址，以访问存储单元。