一. 存储器概述
分类
按存储介质
- 磁表面存储器（磁盘，磁带）
- 磁芯存储器
- 半导体存储器（MOS型，双极型）
- 光存储器（光盘）
按功能层次
- 主存储器
- 辅助存储器
- 高速缓冲存储器cache
数据交换：
- 主存与Cache：硬件自动完成，对所有程序员透明。
- 主存与辅存：硬件+操作系统，对应用程序员透明。
按存取方式
随机存储器（RAM）
- 任何存储单元均可随机存取，存取时间与存储单元物理位置无关。
- 读写方便，灵活。
- 主要用作主存，Cache。【分为SRAM（静态随机存储器），DRAM（动态随机存储器）两种】
只读存储器（ROM）
- 信息一旦写入就不可变，也是 随机存取。【派生出的ROM可以重写，但是V 写入 < < V 读取 V写入<<V读取V写入<<V读取】
- 断点也不会丢失内容【非易失性存储器】
- 可与RAM共同组成主存部件
【例如：系统安装在硬盘上，引导程序BIOS固化在ROM上】
串行访问存储器
- 读/写操作需要按物理位置先后顺序寻址。
顺序存取 存储器
- 只能按某种顺序存取，T 存取 T存取T存取与物理位置有关。存取速度慢
- 如：磁带。
直接存取 存储器
- 介于 随机存取 与 顺序存取 之间。先寻找存储器中小区域【如磁道】，再在小区域顺序查找。
- 如：磁盘，光盘（CD）等。
按信息保存性
- 易失性存储器：断电则信息消失，如：RAM。【组成主存，cache】
- 非易失性存储器：断电信息不消失，如：ROM，磁表面存储器，光存储器。
- 破坏性读出：读出后原始存储信息被破坏，需要紧接再生操作回复信息。
如：DRAM【使用栅极电容存储电信号作为存储比特位1，读出需要放电】。
- 非破坏性读出：读出后原始存储信息不被破坏。
如：SRAM【使用双稳态触发器（六晶体管MOS）记忆信息，见下节】
性能指标
存储容量
存储容量 = 存储字数 ✖字长（如：1M×8位）
- 存储字数：存储器地址空间大小
- 字长：一次存取操作的数据量
单位成本
每位成本 = 总成本 / 总容量
存储速度
数据传输速率（b/s）= 数据宽度 / 存取周期
- 存取时间（Ta）：启动存储器操作 到 完成该操作 用时。【分为 读出时间 ，写入时间】
- 存取周期（Tm）：进行一次完整 读/写操作用时。
即连续两次独立访存（读或写操作）之间最小时间间隔。
- 主存带宽 （Bm）：即数据传输速率（word/s，B/S，b/s）
多级层次存储系统
| CPU | 速度最快 | 容量最小 | 价格最高 |
| 寄存器 | |||
| Cache | |||
| 主存 | |||
| 磁盘 | |||
| 磁带 ；光盘 | 最慢 | 最大 | 最便宜 |
二. 主存储器
- 存储元：存放一个二进制位的物理器件。存储器最基本构件。
- 存储单元 ：多个地址码相同的存储元构成。
- 存储体：若干存储单元的集合。
SRAM芯片与DRAM芯片
半导体存储器：
- 随机存储器（RAM）：易失性。
- 只读存储器（ROM）：非易失性。
SRAM
静态随机存储器（Static Random Memory）：Cache主要部件。
- 工作原理：使用双稳态触发器（六晶体管MOS）记忆信息。非破坏性读出，不需要再生。
- 特点：存取速度快，集成度低，功耗大，价格贵。一般用于高速缓存存储器Cache。
双稳态：
0：A高B低； 1：A低B高
DRAM
动态随机存储器（Dynamic Random Memory）：主存储器主要部件。
- 工作原理：使用存储电路中栅极电容的电荷来存储信息。通常只用一个晶体管，集成度高。破坏性读出，需要充电再生。
- 特点：集成度高，价格低，功耗低。存取速度慢，必须定时刷新再生。一般用于大容量主存系统。
刷新与再生：
- 刷新：以行为单位，逐行恢复所有数据。
- 再生：仅仅恢复读出单元的数据。
DRAM刷新
需要刷新的存储芯片：DRAM类型。如：SDRAM芯片。
原理：DRAM电容的点和一般只能维持1~2ms，即使不断电也会消失。
特点：
- 不依赖外部访问，刷新对CPU透明。
- 刷新单位：行。【芯片内部自行生成行地址】
- 不需要选片。【即所有芯片同时刷新】
刷新周期：对同一行相邻两次刷新的时间间隔，通常取2ms.
刷新方式：
- 1）集中刷新：在一个刷新周期内，利用固定时间对所有行逐一再生。期间停止对存储器的读/写操
作，死时间（访问死区）
- 2）分散刷新：
将存储器的工作周期分为两部分
- 前半部分：正常读写操作
- 后半部分：刷新
- 特点：增加了系统存取周期；没有死区。
- 3）异步刷新
一个刷新周期内，一行只刷新一次。
相邻两行的刷新间隔 t = 刷新周期 / 行数。分散了“死时间”的分布，避免CPU等待过长。
SRAM与DRAM对比
注意：DRAM芯片地址线复用，需要的地址线数比正常减半。
【第一次送存储单元的行地址，然后送列地址（或相反）】
