第4章微机原理与接口技术ppt课件.ppt

第4章微型计算机存储器系统 时间 2次课 4学时 第4章微型计算机存储器系统 教学提示 存储器是组成计算机系统的主要部件 本章在介绍微型计算机存储器系统的构成 存储器的主要技术指标 介绍组成主存储器的各种半导体存储器 Cache 常用辅助存储器及其接口和虚拟存储器的基本概念 本章介绍学习完这些内容后 读者对微计算机存储器系统将会有一个比较全面的了解 教学目标 通过本章学习 重点掌握 般微型计算机存储器系统的构成 存储器的主要技术指标 了解半导体存储器 Cache 辅助存储器的组成和虚拟存储器的基本概念 第4章微型计算机存储器系统 4 1微型计算机存储器4 2主存储器4 3外部存储器4 4虚拟存储器4 5习题 4 1微型计算机存储器 存储器是组成微型计算机的主要部件之一 存储器是微型计算机中存放数据和程序的部件 任何以微型计算机为中心组成的微型计算机系统都必须配置一定容量的存储器 有了存储器 计算机才能有 记忆 功能 才能储存和处理计算机的数据和程序 从而使计算机在没有人的直接干预下自动地工作 显然 存储器是各种信息存储和交换的中心 是任何一个基于微处理器的系统所必需的 4 1微型计算机存储器 4 1 1微型计算机存储器系统4 1 2主要技术指标 4 1 1微型计算机存储器系统 一般微型计算机存储器系统的构成如图4 1所示 主要由主存储器 高速缓冲存储器 辅助存储器以及管理这些存储器的硬件和软件组成 4 1 1微型计算机存储器系统 主存储器通常安装在主机系统板上 也称为内部存储器 如图4 2所示 主存储器能直接和CPU交换信息 存放当前正在运行中的程序和数据 微型计算机主存储器由半导体存储器RAM和ROM组成 目前装机容量一般在256MB 512MB 4 1 1微型计算机存储器系统 辅助存储器又称外存储器 其特点是容量大 造价低 多用于存放当前不直接参与运行的程序和数据及系统程序 外存储器主要有两种 一种是磁表面存储器 包括软盘和硬盘 另 种是光盘存储器 高速缓冲存储器是介于CPU和主存储器之间的 个容量小 但速度接近于CPU的存储器 一般集成在CPU内部 例如 Pentium微处理器内部集成有两个8KB的代码Cache和8KB的数据Cache 在微机运行中 从主存储器读写数据的速度 远远跟不上高速CPU的运行速度 为此 将一段当前使用频繁的程序段和数据段 存放在高速缓冲存储器中 当CPU需要从主存中读出程序和数据时 可同时访问主存和高速缓存 如果所需要的内容恰好在高速缓存中 则CPU可很快获得 否则再在主存中读取 当CPU发现高速缓存中已不再是最活跃的信息时 就将内容更换 将主存中另一段当前活跃的程序和数据调入高速缓存 这样 CPU直接访问的存储空间 可以有像主存那样大的容量 而读写速度接近于CPU 4 1 2主要技术指标 微型计算机存储器的主要技术指标包括存储容量 存取周期 可靠性和性价比 1 存储容量存储容量是存储器所容纳的二进制位的总容量 或存储器所包含的存储单元的总位数 对于按字节编址的存储器而言 N位地址码的存储器最大可编址2N个存储单元 其容量为2NB 32位微机有32位地址码 存储器容量可支持到4GB 但目前实际装机容量为256MB 1024MB 4 1 2主要技术指标 2 存取周期存储器的两个基本操作是读出和写入 从存储器接到读出命令到读出数据之间的时间间隔称为取数时间 存储器完成一次读写操作所需的时间称为周期时间 若设存储器总线宽度为W B 周期时间为Tc s 则数据传输率为W Tc B s 表示每秒钟存储器能并行传输多少个字节 对于32位机 若Tc 200ns 则存储器数据传输率可达20MB s 3 可靠性存储器的可靠性一般使用平均无故障间隔时间MTBF来衡量 MTBF为两次故障之间的平均间隔时间 MTBF越长 可靠性越高 4 性价比性价比是一个综合指标 性能是指存储容量 存储周期和可靠性 价格指存储器的总造价 性价比是一个客观指标 在选购或设计存储器时 应追求良好的性价比 4 2主存储器 微型计算机中主存储器由半导体存储器组成 半导体存储器具有体积小 功耗低和价格便宜等优点 半导体存储器根据其基本功能的不同分为只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM RAM又根据存储单元电路的构成原理及是否需要刷新分为静态RAM SRAM 和动态RAM DRAM 半导体存储器的分类如图4 3所示 4 2主存储器 4 2 1随机存取存储器4 2 2只读存储器4 2 3高速缓冲存储器 4 2 1随机存取存储器 RAM是一种既能写入又能读出的存储器 RAM只能在电源电压正常时工作 一旦断电 RAM内的信息便完全丢失 1 SRAMSRAM的基本存储电路是利用双稳态电路的某一种稳定状态表示二进制信息的 双稳态电路是一种平衡的电路结构 不管处于什么状态 只要不给它加入新的触发 不掉电 它的这个稳定状态将保持下去 目前 SRAM最新芯片的容量达128KB 由于RAM的基本存储单元是双稳态触发器 每一个单元存放一位二进制信息 故所存信息不需进行刷新 SRAM的存取速度很快 多用于要求高速存取的场合 例如 高速缓冲存储器 4 2 1随机存取存储器 常用的SRAM芯片有62256和628128等 SRAM与外部器件连接容易 如图4 4所示 A0 An为地址总线 D0 Dn为数据总线 CS为片选控制 WE为写控制信号 OE为读控制信号 4 2 1随机存取存储器 2 DRAMDRAM是一种以电荷形式来存储信息的半导体存储器 它具有集成度高 功耗小 存取速度快和价格低廉的特点 为了减少MOS管的数目 减少功耗 常使用单管的DRAM基本存储电路 如图4 5所示 它的每一位存储单元是由电容器C及控制它充放电的MOS电路组成的 充电成高电位后表示 1 放电后表示 0 但由于电容存在漏电现象 故必须定时刷新 对DRAM进行充电 DRAM集成度高 容量大 成本低 各类计算机目前都是用大量的DRAM芯片来组成主存储器 随着CPU时钟频率的提高 也要求DRAM的运行速度更高 DRAM芯片有两个发展趋势 一是进一步提高集成度 存储器容量已从80年代初期的256KB提高到90年代初的64MB 二是提高存取速度 这包括采用更先进的半导体材料 改进工艺和引入cache技术等 存取时间现在可达到60 70ns 甚至到30ns 4 2 1随机存取存储器 为配合不同的用途 DRAM有多种规格的DRAM芯片 例如 1M 4b的DIP型DRAM引脚配置如图4 6所示 4 2 2只读存储器 ROM是一种只能读出而不能写入的存储器 通常用来存放那些固定不变 不需要修改的程序 例如 IBMPC中的BIOS 基本输入输出系统 BASIC解释程序等 ROM必须在电源电压正常时才能工作 但断电之后 其中存放的信息并不丢失 一旦通电 它又能正常工作 提供信息 1 掩膜ROM MROM 固定掩膜ROM的芯片在制作掩膜板的时候 将所存的信息编排在内 一旦掩膜做好 其存储的信息就固定了 4 2 2只读存储器 2 可编程ROM PROM PROM是一种可编程的只读存储器 便于用户根据自己的需要来写入信息 这种ROM一般用二极管矩阵组成 图4 8是一种熔断型PROM 表示在晶体管基极不加脉冲时 发射极由镍丝接到列线输出为 1 或 0 在基极加入信号后 熔断镍丝 输出变为 0 或 1 这样就实现了永久性编程 内容一旦写入 就不能修改 4 2 2只读存储器 1 EPROM 可擦除的PROM掩膜ROM和PROM一旦写入信息就不能改变 而实际工作中程序和参数是经常要加以修改的 因此出现了能够进行重复擦写的只读存储器 EPROM 这种存储器在特殊条件下写入的信息可以长久保存 程序需要更改时 又可以采用特殊的方法将其全部擦除 如此可以多次反复使用 最常见的EPROM是浮栅型EPROM 如图4 9所示 在源极 S 和漏极 D 之间有一个多晶硅做的栅极 但它是浮空的 被绝缘物SiO2所包围 在制造好时 硅栅上没有电荷 则管子内没有导电沟道 D和S之间不导电 这是组成的存储矩阵输出为全1 或0 要写入时 在D和S之间加上25V高压 所选中的单元在此电源作用下 D和S被瞬间击穿 就会有电子通过绝缘层注入硅栅 当高压电源去除后 因为硅栅被绝缘层包围 故注入的电子无处漏走 硅栅就为负 于是就形成了导电沟道 从而使EPROM单元导通 输出为 0 或 1 4 2 2只读存储器 常用的EPROM芯片有2716 2K 8 2764 8K 8 27128 16K 8 和27256 32K 8 等规格 Intel2764外形与引脚信号如图4 10所示 它是一种8K 8位的EPROM芯片 共有26条引脚 其中Al2 A0是13条地址引脚 D7 D0是8条数据引脚 Vcc和Vpp为两个电压输入引脚 为芯片允许端 为编程脉冲控制端 4 2 2只读存储器 2 EEPROM 电可擦除的PROMEPROM虽然可以擦除后再写入 但无论写入还是擦除均需要专用设备 EEPROM Electrical1yErasablePROM 的外形和引脚分布与EPROM极为相似 它不仅提供了全片擦除功能 还可以字节为单位进行擦除和改写 并且擦写都在原系统中进行 断电后仍能保持修改后的结果 常用的EEPROM芯片有2816 2K 8 2815等规格 Intel2815共有26条引脚 其中Al2 A0是13条地址引脚 D7 D0是8条数据引脚 Vpp为两个电压输入引脚 为芯片允许端 为编程脉冲控制端 4 2 2只读存储器 EEPROM的工作方式通常有四种 即读方式 写方式 字节擦除和整体擦除 表4 1给出了EEPROMIntel2815的工作方式以及各种方式下信号电平 4 2 2只读存储器 4 2 3高速缓冲存储器 微型计算机中的高速缓冲存储器 cachememory 是一种介于CPU和主存储器之间的存储容量较小而存取速度却较高的一种存储器 cache技术在一定程度上解决了较高的CPU处理速度和较低的内存读取速度之间的矛盾 是改善计算机系统性能的一个重要手段 80386开始引入高速缓冲存储器 对一台CPU为80386 60的微型计算机来说 一个总线周期为33ns 内存的读取速度只有大于33ns才能满足CPU的要求 如果达不到这个速度 CPU将不得不在一个总线周期内停下来 插入一个或几个等待状态 等待从内存中读出数据和指令 即CPU处于等待状态 当CPU工作在没有等待状态的情况下时 称为零等待状态 对于奔腾机而言 要使CPU工作在零等待状态下 则要求内存的存取速度更快 一般需要15ns以下 目前 普通内存的存取速度为60ns70ns 这种存储器的价格为15ns的高速存储器的1 10 如果采用这样的高速存储器 当存储容量足够大时 仅内存芯片的价格就有可能超过整机价格 4 2 3高速缓冲存储器 在目前情况下 为了解决内存速度不能满足CPU速度要求从而影响系统性能的矛盾 选择了这样的一种解决方案 即在CPU和内存之间设计一个容量较小 但相对于内存来说速度很快的高速缓存 这个高速缓存叫做cache存储器 cache存储器是用静态RAM做的 不需刷新 存取速度快 存放的是最频繁使用的指令和数据 CPU存取指令和数据时 先访问cache 如果欲存取的内容已在cache中 称为命中 CPU直接从cache中读取这个内容 否则 CPU再到主存 DRAM 中读取并同时将读取信息存入cache cache的工作原理如下图所示 4 2 3高速缓冲存储器 现代微型计算机中的cache存储器一般分成两部分 它们的功能基本相同 其中的第一部分直接集成在CPU内部 称为一级cache 或一级缓存 一级cache由于在芯片内部 离CPU近 数据位宽大 存取速度快 但由于芯片内集成SRAM的成本高等原因所限 芯片内部的cache存储器不可能做得很大 为了扩充cache存储器容量 就在芯片外又设计了二级cache 二级缓存 二级cache容量较大 现行奔腾机的二级cache容量为256KB或512KB 而一级cache的容量为16KB 并且分为存放指令和数据的两个cache 各占8KB 使用两个分离的指令cache和数据cache要比只使用一个 早期486CPU内部仅使用单一cache cache的效率更高 这样可以克服CPU对cache读取指令和数据时可能产生的冲突 说明 根据cache对数据的读取过程 cache的读出操作包括贯穿读出式和旁路读出式两种 而写入操作包括写穿式和回写式两种 4 3外部存储器 计算机的存储器有两类 一类是内部存储器 另一类是外部存储器 外部存储器掉电后信息不丢失 外部存储器 主要是磁盘 它所存储的信息不受断电的影响 但是它的速度相对于内存就慢得多了 磁盘又分为两类 一类是硬盘 一类是软盘 硬盘的容量比较大 它能记录的信息比较多 而且一般都装在机箱里面 软盘的容量就相对比较小了 一般放在机箱外面 硬盘在机箱里面负责存储数据 而软盘用来搬运数据 硬盘的容量大 软盘的容量小 这就是它们的区别 另外 硬盘的存取速度比软盘快得多 4 3外部存储器 4 3 1软盘存储器4 3 2硬盘存储器4 3 3光盘存储器 4 3 1软盘存储器 软盘存储器即软盘驱动器 又称软驱 从功能上讲 软盘驱动器是由盘片驱动系统 磁头定位系统 数据读写电路系统和状态检测系统等四部分组成 如图4 12所示 4 3 1软盘存储器 1 盘片驱动系统它具有一个 12V的直流伺服电机 由它带动盘片以300转 分的恒速旋转 当驱动器门关上以后 磁头加载电路使磁头与盘面接触 等待读写命令 驱动器结构如图4 13所示 4 3 1软盘存储器 2 磁头定位系统磁头定位系统采用四相双拍步进电机 由步进电机带动磁头小车沿磁盘半径方向做径向直线运行 从适配器接口送来的 方向 和 步进 控制脉冲 驱动步进电机使磁头定位到需要寻址的磁道和扇区 3 数据读写电路系统读写磁头作为一个整体安装在一起 上下两个磁头共用一套读写电路 完成数据的读出和写入 4 3 1软盘存储器 4 状态检测系统包括四个检测装置 它们各自向适配器输送相应的接口信号 1 00磁道检测装置 用于检测磁头起始道00的位置 有微动开关和光电传感器两种 当磁头小车回到00道位置时 应检测到 00道 信号 TRACK00 2 索引孔检测装置 由发光二极管和光敏元件组成 用于对索引孔进行检测 当主轴电机转速为300转 分时 测得索引孔脉冲信号INDEX的周期为200ms 脉冲宽度约4ms 3 写保护检测装置 有微动开关和光电传感器两种 用于对盘片的写保护状态进行检测 当盘片处于写保护状态时 输出写保护信号WRITEPROTECT 4 盘片更换检测装置 由光敏三极管组成 用于对软盘更换的检测 4 3 2硬盘存储器 1 硬盘的概念硬盘 HardDisk 即硬盘驱动器 如图4 14所示 由于它体积小 容量大 速度快 使用方便 已成为PC的标准配置 它以铝合金等金属作为盘基 盘面敷有磁性记录层 磁粉呈不连续颗粒状 目前 大多数微机上安装的硬盘 由于采用温切斯特 Winchester 技术而被称为 温切斯特硬盘 或简称 温盘 温切斯特硬盘都有如下的技术特点 1 磁头 盘片及运动机构密封 2 由于磁头工作时与盘片不接触 所以磁头载荷较小 3 金属磁盘片表面平整光滑 4 3 2硬盘存储器 2 硬盘的分类方式及类型按硬盘与内存的通信方式分有 XT型 即DMA方式 和AT型 即中断驱动方式 两种 按硬盘磁头的驱动方式分有 步进电机驱动和音圈电机驱动两种 步进电机驱动机构的结构紧凑 控制简单 但是整个驱动定位系统是开环控制 步进电机靠脉冲信号驱动 因此 定位精度比较低 存取时间较长 音圈电机是线性电机 可直接驱动磁头做直线运动 整个定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自动控制系统 驱动速度快 而且定位精度高 目前较先进的磁盘驱动器普遍采用音圈电机驱动和伺服盘定位装置 按硬盘的盘径与容量分为 5 25英寸 3 5英寸 2 5英寸 1 8英寸及1 3英寸五种 最小的为指甲盖大小 4 3 2硬盘存储器 3 硬盘的内部结构硬盘是一个高度精密的机电一体化产品 由头盘组件 HAD HeadDiskAssembly 和印刷电路板组件 PCBA PrintedCircuitBoardAssembly 两大部分构成 其中包括盘体 主轴电机 寻道电机 读写磁头及控制电路 再加上外部的机壳与机架就组成了整个硬盘驱动器 头盘组件采用全封闭结构 包括主轴 盘片 磁头臂和摇臂等 马达采用直接耦合无电刷式 且与主轴做在一起 主轴上直接装配盘片 省去了传统的一套复杂的传动机构 磁头采用接触式启停 系统不工作时 磁头接触在磁盘表面的特定区域 机器在盘面上高于磁头启停区 磁头不工作时停在着陆区 而不接触数据区 从而减少了数据破坏的可能性 硬盘的盘体由多个盘片组成 这些盘片叠放在一个密封盒中 它们在主轴电机的带动下以很高的速度旋转 4 3 2硬盘存储器 4 硬盘的主要技术指标 1 磁盘记录密度道密度 沿盘片径方向 单位长度内的磁道数 位密度 沿圆周方向单位长度数据位数 2 平均存取时间指磁盘读取数据时 磁头从起始位置到目标磁道位置并稳定下来 并从目标磁道位置上找到要读写数据的扇区所需要的全部时间 磁头寻道时间 磁头移动时间 等待时间 目标扇区旋转到磁头下方所需的时间 4 3 2硬盘存储器 3 数据传输速率D 位密度 位 英寸 转速 转 秒 2 R 英寸 转 R为最内圈磁道半径 4 转速大多数硬盘的转速是固定的5400转 分 7200转 分 10000转 分及12000转 分 5 间隔因子 InterLever 指硬盘在读写周期中按逻辑顺序读写扇区之间的物理号间隔数 间隔因子与硬盘速度及计算机匹配有关 所以某些系统在升级CPU之后 硬盘速度有所降低 4 3 2硬盘存储器 5 硬盘的接口方式 1 ST506 412接口 ShugartTechnologies506 412接口 它的特点是 电路结构复杂 印刷电路板集成高 很难支持大容量高速硬盘 最多可接4个硬盘 最多不能超过16个磁头 所以容量一般不超过150MB 一根直流电源线 两条信号电缆连接线 34芯命令电缆线 20芯数据电缆线 4 3 2硬盘存储器 2 IDE接口 IntelligentDriveElectronics智能化驱动器电子接口 它的特点是 将控制器集成到驱动器内 在硬盘适配卡中不再有此电路 控制卡与硬盘之间连线非常短 数据传输更可靠 硬盘容量可以更大 系统级接口采用命令线与控制线合用的40芯电缆线 除对AT总线上的信号做必要的控制外 其余信号基本上是原封不动地送往硬盘 控制卡安装连接简便 价格较低 高性能旋转音圈电机 嵌入式扇区伺服机构 定位精确 速度快 抗震性能好 断电后磁头自动锁定在启停区 可连接两个硬盘 用跳线来标识 主 从 关系 无需另配驱动程序 4 3 2硬盘存储器 3 增强型IDE接口 EnhancedIDE 它的特点是 允许硬盘有更大存储容量 IDE最大为528MB EIDE最大为8 4GB 允许连接更多外部设备 IDE式的一个插座 最多接两个硬盘 EIDE通常有两个插座 最多可接四个硬盘 其中主插座通常与高速的局部总线 PCI 相连 适合硬盘使用 辅插座适合磁带机或CD ROM使用 支持多种外部设备 通常与ISA总线相连的有硬盘 ATAPI ATAttachmentPacketInterface 标准磁带机和CD ROM 更高的数据传输率 最大突发数据传输率11MB s 4 3 2硬盘存储器 4 ESDI接口 EnhancedSmallDiskInterface 它的特点是 基本是在ST506基础上发展起来的 目的是制造更大 更高速硬盘 最多可接四个硬盘 采用RLL数据编码 一个磁道划分为35 54个扇区 具有浮动数据传输率5MB s 15MB s 适用于大硬盘 最大可达135GB 256磁头 4096柱面 256扇区 道 数据编码与译码不在控制板上进行 由硬盘承担 因此硬盘控制板之间的 噪音 将不影响数据分离 34条命令线 20条数据线 大部分命令线和信号线与ST506 512接口一致 只是数据线信号的读写数据都改成了不归零制NRZ编码数据 ESDI接口硬盘可自己向控制器报告其基本参数 不必分析磁头数 柱面数 扇区数等参数 4 3 2硬盘存储器 5 SCSI接口 SmallComputerSystemInterface 它的特点是 允许以5MB s速度传输数据 一条SCSI总线最多可连接8台设备 每个设备都有一个ID号0 7 是一种系统级接口 一台SCSI能接受命令 在批处理命令时可以同总线断开 然后重新与主控制器相连 因此多台SCSI驱动器能同时处理命令或传输数据 适用于网络服务及多用户任务处理系统 高数据传输率5MB s 40MB s 不需要理解外部设备特有物理属性 如磁盘的柱面数 磁头数 每道扇区数等 信号线为50芯电缆 含数据线和命令线 不关心磁头和柱面 以线性方式对扇区进行编号 不关心磁盘的分布 4 3 2硬盘存储器 6 串行ATA 串行ATA 是Intern公司2003年在IDF IntelDeveloperForum Intern开发者论坛 发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型 就如其名所示 它以连续串行的方式传送资料 在同一时间点内只会有1位数据传输 此做法能减小接口的针脚数目 用四个针就完成了所有的工作 第1针发出 2针接收 3针供电 4针地线 这种做法能降低电力消耗 减小发热量 最新的硬盘接口类型ATA 100就是串行ATA是初始规格 它支持的最大外部数据传输率达100MB s 上面介绍的IBMDeskstar75GXP及Deskstar40GV就是采用接口类型的产品 在2001年第二季度推出了SerialATA1x标准的产品 它能提高数据传输率到150MB s 4 3 3光盘存储器 光盘存储器已成为微型计算机的最基本的配置 光盘存储器具有记录密度高 存储容量大 采用非接触方式读 写信息反信息可长期保留等优点 目前使用的光盘存储器主要包括CD ROM DVD ROM ZIP磁盘 MO和DVD RAM等 1 CD ROMCD ROM是只能读出不能写入的光盘存储器 具有信息存储量大 速度快 保存时间长等优点 CD ROM光驱有关的技术指标有 数据传输率 寻道时间 数据缓冲区和接口性能等 常见光驱的接口有IDE和SCSI两种 4 3 3光盘存储器 2 CD RCD R是一种可录式光盘存储器 CD R存储器是一次写入多次读出的存储器 CD R和CD ROM类似 适合于存储大量的数据文件 CD R的尺寸和CD ROM盘相同 只是多了一层记录介质层 记录的介质是有机染料或者是金属 CD R存储器也叫光盘刻录机 光盘刻录机的接口一般有3种 SCSI IDE和并口 刻录机一般有4 6 8倍速的读取速度和2 4倍速的写入速度 录制CD R有专门的软件 如Easy CD 4 3 3光盘存储器 3 CD RWCD RW CD ReWritable 是一种新型的可重复擦写型光盘存储器CD RW的最大特点是集CD R刻录与数据的存储 可反复重写 两大功能于一身 它既可像普通CD R刻录机那样进行操作 又可以对CD RW盘片进行重写操作 需要使用专用的CD RW盘片 CD RW光盘存储器与现在普遍使用的CD ROM光驱一样也有倍速之分 所不同的是CD RW又有写入速度 包括CD RW写入速度和CD R刻录速度 与读盘速度之分 通常是写入速度远低于读盘速度 写入速度越快就意味着写满一张容量相同盘片所用的时间越短 所以对CD RW 包括CD R 来说 写入速度才是最重要的技术指标 一般来说 SCSI接口的CD RW的稳定性等方面优于IDE 4 3 3光盘存储器 4 MOMO MagneticOptical磁光盘 从1989年开始投入使用 是传统的磁盘技术与现代的光学技术结合之产物 MO存储器除了具有容量大 可更换盘片 使用寿命长 稳定性高等优点外 由于传输速率和搜索 寻道 时间等性能指标已接近普通低速硬盘 MO光盘不仅很方便的实现了直接重写 而且重写的可靠性及安全性得到了很大提高 同时实现了一张盘片上的重写次数突破100万次以上 5 DVD RAMDVD RAM是一种采用相变技术实现可反复重写 擦写 型DVD光盘存储器 DVD RAM的记录格式有两种规格 单面盘储存容量为2 58GB 双面盘储存容量为5 2GB DVD RAM光驱速度指标的计算方法与CD ROM 或CD RW 很相似 但DVD ROM光驱的倍速并不等于CD RW驱动器的倍速 它的1倍速相当于CD ROM驱动器的9倍速 4 4虚拟存储器 高档微机中 由于主存容量有限 为了扩大CPU处理当前事务的能力 均采用虚拟存储技术 虚拟存储技术是在主存和辅存之间 增加部分硬件和软件进行支持 使主存和辅存形成一个整体 外存可以看是内存的一部分 经常进行内存与外存成批的数据交换 这种存储器称为虚拟存储器 虚拟存储器技术是随着计算机软 硬件技术的发展 用户对计算机性能提出了更高的要求而发展起来的一种存储器管理技术 4 4虚拟存储器 图4 15所示是从用户角度看到的虚拟存储器 它由两级存储器组成 有n个用户程序预先放在外存储器中 在操作系统的统一管理和调度下 按某种方式轮流调入主存储器被CPU执行 从CPU看到的是一个速度接近主存而容量又极大的存储器 这个存储器就是虚拟存储器 4 4虚拟存储器 在虚拟存储器中 不再分主存和辅存 而是一个整体 虚拟存储器具有辅存的容量 而又具有接近主存的存取速度 用户可以用辅存的存储空间编写程序 在采用虚拟存储器的系统中 指令的地址码对应整个辅存空间 这种地址称为逻辑地址或虚拟地址 而主存中的实际地址 称为物理地址或实存地址 虚地址所访问的空间称为虚存空间 实地址所访问的空间称为实存空间 一般虚存空间远远大于实存空间 例如 虚存地址20位 虚存空间达220 实存地址16位 物理空间为216 两者相差极大 注意 在虚拟存储器技术中 为解决虚 实地址的变换 需对虚 实空间都进行分段 分页处理并进行地址映射 而且需要对用户程序和系统程序进行保护 给用户提供一个容量很大 但又是 虚设 的主存储器 在80486以上的高档微机和小型机中 都提供了虚拟存储器 4 5习题 填空题 1 一般微型计算机存储器系统主要由 高速缓冲存储器 辅助存储器以及管理这些存储器的硬件和软件组成 2 微型计算机主存储器由半导体存储器组成 3 高速缓冲存储器是介于和主存储器之间的一个容量小 但速度接近于的存储器 一般装在CPU内部 4 RAM是一种既能写入又能读出的存储器 RAM只能在电源电压正常时工作 一旦断电 5 RAM的基本存储单元是双稳态触发器 每一个单元存放一位信息 故所存信息不需进行刷新 6 ROM是一种的存储器 通常用来存放那些固定不变 不需要修改的程序 7 EEPROM Electrical1yErasableProm 的外形和管脚分布与EPROM极为相似 它不仅提供了全片擦除功能 还可以以为单位进行擦除和改写 并且擦 写都在原系统中进行 8 某计算机的主存为3KB 则内存地址寄存器需位就足够了 9 若256KB的SRAM具有8条数据线 则它具有条地址线 10 虚拟存储器具有辅存的容量 而又具有接近的存取速度 4 5习题 选择题 1 存储器是计算机系统的记忆设备 它主要用来 A 存储程序B 存储数据C 存储指令D 上述B C 2 存储字长是指 A 存放在一个存储单元中的二进制代码组合B 存放在一个存储单元中的二进制代码个数C 存储单元的个数D 寄存器的位数 3 下列四条叙述中 属RAM特点的是 A 可随机读写数据 断电后数据不会丢失B 可随机读写数据 断电后数据将全部丢失C 只能顺序读写数据 断电后数据将部分丢失D 只能顺序读写数据 断电后数据将全部丢失 4 在微型计算机中 ROM是 A 顺序读写存储器B 随机读写存储器C 只读存储器D 高速缓冲存储器 5 存储器系统中的PROM是指 A 可编程读写存储器B 可编程只读存储器C 静态只读存储器D 动态随机存储器 4 5习题 6 微型计算机配置高速缓冲存储器是为了解决 A 主机与外设之间速度不匹配问题B CPU与辅助存储器之间速度不匹配问题C 内存储器与辅助存储器之间速度不匹配问题D CPU与内存储器之间速度不匹配问题