教你了解存储器

这是我观看了b站up做的笔记
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一. 概述

分类：

层次结构：

1. 性能指标：速度，容量，位价（每位价格）。
   
2. 存储层次结构：
   （1）缓存-主存层次：解决==CPU==和==主存速度==不匹配问题。
   （2）主存-辅存层次：解决容量问题。

二.主存储器

1.概述

1. 基本组成： 存储体（大楼）–存储单元（房间）–存储元件（床位）-- 0 / 1（无人/有人）。
2. 主存中存储单元地址的分配： 主存个存储单元的空间位置是由单元地址号来表示，地址总线是指出储存单元地址号，由地址号可以读出写入一个储存字。
3. 技术指标：
   （1）==存储容量== ：指主存能存放二进制代码的总位数，也可用字节总数 来表示。
   存储容量=存储单元个数 x 存储字长
   存储容量=存储单元个数 x 存储字长/8
   （2）==存储速度== ：由存取时间和存储周期来表示。

2. 半导体储存芯片

基本结构：

容量：由==地址线==（单向）和==数据线==（双向）的位数共同反应。
列：

控制线：
（1）读写控制线：决定芯片进行读写操作。
（2）片选线：用来选择储存芯片。
译码驱动方式：==线选法==和==重合法==

3.随机存储器（RAM）

DRAM(动态)：用在==主存==
SRAM(静态)：用在==缓存==

4.只读存储器（ROM）

定义： 一般保存系统程序或系统的配置信息
半导体ROM基本器件：MOS型和TTL型。

1. MROM:用户不发改变原始状态。
2. PROM：可以改变一次（一次性）。
3. EPROM：（多次性编程）。
4. EEPROM：既可局部，也可全部。
5. 闪速存储器：快擦型存储器

5.存储器与CPU的连接

1. 存储容量的扩展

CS （片选线 ）：连接芯片
WE：读，写

（1）位扩展 ： 指增加==存储字长==（就是增加数据线）。
（2）字扩展 ：指增加==存储器字的数量==，也称存储单元（就是增加地址线）
（3）字，位扩展 ：两个都增。

2. 存储器与CPU连接
   （1）地址线连接：通常将==CPU地址线的低位==与==存储芯片的地址线相连==（CPU地址线多于存储芯片地址线）。
   （2）数据线连接 : 若存储芯片与CPU的数据线不相等，就对存储芯片进行==扩位==（使他们数据位数相等）。
   （3）读 / 写命令线连接 ：高电平为读，低电平为写。
   （4）片选线连接 ：是CPU与存储芯片正确工作的关键。==片选有效信号==与CPU的访存信号MREQ（低电平有效，有效时，这次访问的地址才在存储器当中）有关。
   （5）合理选择存储芯片 ：==ROM==存放系统程序，==RAM==为用户编程设计。

解题步骤
（1）写出对应的二进制地址码
（2）确定芯片数量及类型
（3）分配地址线
（4）确定片选信号
（5）确定片选逻辑

6.存储器校验

1. 汉明码：1950年提出，具有以为纠错能力。
2. 汉明码的分组是一种非划分方式。
3. 校验位： 指对一组数据进行效验，不和其他组共有。

7.提高访存速度的措施

目的：提高主存的存取速度
多体并行系统：采用多体模块组成的存储器。

三.高速缓冲存储器（cache）

1.概述

主要作用：解决主存与CPU速度不匹配的问题。

1. 工作原理

1. 主存由2^n个可编译的字组成，每个字有唯一的n位地址
2. ==主存== 和 ==缓存==以==块== 为单位存储。
3. 块的大小相同

2. CPU读取主存的字
   两种情况（1）所需字已在缓存中，可直接访问Cache（一次送一个字节）。
   （2）不在，将改字所在的主存整个字块调到缓存。
3. 命中率
   （1）Cache ==容量越大== CPU命中率越高。
   （2）命中Cache：说明主存快已经调入缓存中。
   （3）未命中：未调入。
4. 基本结构
   （1）Cache存储体。
   （2）地址映射变换机构
   （3）替换机构
   （4）Cache的读写操作
   

2.Cache–主存地址映射和替换策略

映射机构：主存的块可以放到缓存那些块当中。
替换机构：完成了主存当中的一个块在Cache当中的查找操作。

1. 直接映射（不灵活）：==某一== 主存块==只能固定==映射到==某一==缓存块。
2. 全相联映射（成本高）：==某一==主存块==能== 映射到==任一==缓存块
3. 组相联映射：==某一== 主存块==只能==映射到==某一==缓存组中的==存储块==当中

算法：

1. 先进先出（First-In-First-out,FIFO）算法。
2. 近期最少使用（Least Recently Used,LRU）算法。

四.辅助存储器（外部存储器）

特点：不直接与CPU交换信息
与主存一起组成了存储器系统的==主存-辅存==层次