第5章存储器系统rev2课件知识分享

高集成度 低功耗
非易失性 高可靠性
随着半导体工艺的进步，存储器 系统正朝着更高的集成度发展， 以满足不断增长的数据存储需求 。
随着物联网和边缘计算的发展， 非易失性存储器系统需求增加， 以确保数据在断电情况下不会丢 失。
存储器系统面临的挑战
容量与性能的平衡
在提高存储器容量的同时，如何 保持或提高存储器的性能是一大 挑战。
通过冗余设计提高存储器的可靠性，如采用双控、双电源等措施 。
05
存储器系统应用
Chapter
计算机系统中的应用
数据存储
存储器系统用于存储操作系统、应用程序、用户数据等，确保计 算机系统正常运行。
缓存加速
高速缓存存储器用于提高CPU访问数据的速度，从而提高计算机整 体性能。
虚拟内存
通过将部分硬盘空间模拟为内存，实现更大的程序运行空间。
数据安全与隐私保护
随着数据价值的提升，如何确保 存储器中的数据安全和隐私不被 侵犯是一个亟待解决的问题。
01 02 03 04
可靠性与耐久性
随着存储器使用时间的增长，如 何保证其可靠性和耐久性是一个 重要问题。
成本与可扩展性
如何在保证性能和可靠性的同时 ，降低存储器的成本并实现规模 化生产是一个挑战。
网络架构
网络架构概述
01
网络架构是一种灵活的存储器系统架构，它将多个存储器模块
通过网络连接，实现数据的分布式存储和访问。
网络架构的优点
02
网络架构具有可扩展性强、灵活性高、易于实现分布式存储等
优点，适用于大规模存储器系统。
网络架构的缺点
03
网络架构存在通信延迟和能耗较高的问题，需要优化网络结构
和协议以提高性能。

功能：主存储器的主要功能是存放指令和数据，为CPU提供快速访问的存储器
分类：根据存储介质的不同，主存储器可以分为半导体存储器和磁芯存储器等
容量：主存储器的容量通常很大，可以容纳大量的数据和指令
外存
定义：外存是 指除CPU和内 存之外的存储 设备，如硬盘、 U盘、光盘等。
特点：存储容 量大，价格便 宜，但访问速
存储数据：存储器系统可以存储各种数据，包括输入输出数据、中间计算 结果等
单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
缓存作用：存储器系统可以作为缓存，提高计算机系统的运行效率 单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
扩展内存：通过扩展存储器系统，可以扩大计算机系统的内存容量，提高 计算机的性能
分类：动态功耗、静态功耗
影响因素：存储器芯片的尺寸、工作电压、工作频率、温度等
优化方法：采用低功耗设计技术、降低工作电压、降低工作频率、采用热管理技术等
06 存储器系统的应用领域
计算机系统
计算机系统中的存储器系统 存储器系统在计算机系统中的重要性 计算机系统中存储器的分类 计算机系统中存储器系统的应用领域
《存储器系统》PPT 课件
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目录 /目录
01
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04
存储器系统的 层次结构
02
存储器系统概 述
05
存储器系统的 性能指标
03
存储器系统的 组成
06
存储器系统的 应用领域
01 添加章节标题
02 存储器系统概述
存储器系统的定义和作用
定义：存储器系统是指由多个存储器芯片或模块组成的集合体
存储器系统在大数据和云 计算中的发展趋势

基本存 储电路
刷新放大器
列选择信号
T2
数据输入输出 Dn
读 该行上所有T1导通，刷新放
大器读取对应存储电容上的电压 值，并将此电压值放大转换至对 应的逻辑电平0或l。然后，再重 写到存储电容上。只有（列信号） T2导通才能将其送出
A[m-1,0]
l 片内结构
X0
XX
地地
址址
寄 存
译 码
Xp-1
器器
存储器的存取速度
AB CS Dout
tRC tA
tCO
tOHA
读周期
min max (ns)
tRC 读周期 200
tA 读取时间
T6 A
T3
D
Xi VDD
T2
B T5
T1
Yi
D
速度快，结构复杂，价格偏高，集成度低
动态存储器DRAM
电容储存电荷原理
行、列选择信号有 效，T1、T2通；
电容上电荷代表的 数据可送出（读）； 或由数据线送入 （写）；
为防止电荷泄漏， 需定时刷新。此时行 信号有效，列信号无 效（逐行进行）
行选择信号 T1
……
…… ……
X0
D0,0 ……
ห้องสมุดไป่ตู้D0,m-1
Xm1-1
D0,n-1 Dn-1,m-1
D[n-1,0]
d0
d1
数双 据向
缓
dn-1
冲 器
三 态
RAM m*n 单译码
读写控制逻辑 R/W CS
A[m1-1,0]
RAM m*1 双译码 m2m1m2 (单元数)
X0
XX 地地
X0
D0,0 ……

目前，在计算机系统中通常采用三级层次结构来 构成存储系统，主要由高速缓冲存储器Cache、主存 储器和辅助存储器组成，如图5-1所示。
5.1.3 存储系统的层次结构
CPU 高速缓存
主存储器
I/O 控制电路
辅存
磁盘
光盘
磁带
图5-1
存储系统的多级层次结构
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5.1.4 半导体存储器的逻辑结构
半导体存储器是一种记忆部件，可以将它看成是有数以千 万计的存储单元组成的。每一个存储单元能存储一串二进制信 息，一个单元称为存储器的一个字，每一个字有4位、8位或16 位、32位几种。一个单元的位数称为字长。每一位（bit）又 是由一个具有两种稳态的元件比如一个半导体触发器组成。这 样一个元件就是存储器的一个基本存储电路，称为存储元 （cell），它能存一位二进制数。微机中，一个字节作为一个 存储单元，半导体存储器是按存储单元编址的，每一个单元必 须有惟一的地址。存储器的逻辑结构示意图如图5-2所示。
➢ 永久性记忆的存储器：磁性材料和光学材料做 成的存储器属于永久性存储器
5.1.1 存储器的分类
3.按在微机系统中的作用分类
➢ 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 ➢ 高速缓冲存储器（Cache）
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5.1.2 存储器的基本性能指标
1．存储容量
存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。容 量越大，意味着所能存储的二进制信息越多，系统的功能 就越强。
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5.1.1 存储器的分类
存储器是用来存储程序和数据的，它是计算机极 其重要的组成部分，有了它的存在，计算机才具有记 忆功能，才能把要计算或加工处理的数据以及程序存 入计算机，使之脱离人的直接干预而自动工作。显然， 存储器的容量越大，记忆的信息也就越多，计算机的 功能也就越强。