《微机CH存储器》课件

微机CH存储器欢迎来到微机CH存储器课程，我们将深入探讨存储器的类型、结构和工作原理。课程导入欢迎大家欢迎大家来到本节课，我们将深入了解计算机中重要的组成部分——存储器。课程目标通过本课程，我们将学习存储器的基本概念，了解常见的存储器类型，以及存储器的管理和优化技术。学习重点重点掌握存储器的分类、工作原理、特点和应用，为后续学习打下坚实的基础。存储器基础概念存储数据的物理装置存储器是计算机系统中用来存储数据的物理装置，可以保存数据，以便计算机随时访问和使用。数据访问速度存储器最重要的特性之一是数据访问速度，它决定了计算机处理数据的效率。存储容量存储容量指的是存储器可以存储数据的总量，以字节（Byte）为单位，常用单位有KB、MB、GB等。存储器分类1按存储介质半导体存储器、磁存储器、光存储器2按存取方式随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（SAM）、直接存取存储器（DAM）3按读写特性读写存储器（RAM）、只读存储器（ROM）常见存储器芯片常见的存储器芯片包括ROM芯片、RAM芯片、闪存芯片等。它们在功能、工作原理、应用场景等方面存在差异，并根据不同的需求应用于各种电子设备中。例如，ROM芯片用于存储固定的程序和数据，例如BIOS、操作系统引导程序等，它们通常被写入到芯片内部并且无法被修改。而RAM芯片则用于存储程序运行时的数据，这些数据可以被随时读写，但当断电后数据会丢失。闪存芯片则兼具ROM和RAM的特点，能够在断电后保存数据，同时也能被反复擦写，适合用于存储数据和程序代码。ROM存储器只读存储器存储器芯片存储数据ROM存储器特点非易失性断电后数据不会丢失，可以长期保存。读出速度快读取数据速度快，适合存储频繁访问的数据。成本低相对于其他类型的存储器成本较低。PROM、EPROM、EEPROMPROM(可编程只读存储器)一次性写入数据，无法修改。EPROM(可擦除可编程只读存储器)紫外线照射擦除，可重复编程。EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)电信号擦除，可重复编程，速度快。RAM存储器随机存取存储器可以随机存取任何一个存储单元，存取时间与地址无关。易失性存储器断电后数据丢失，需要持续供电。高速存储器读取速度比硬盘快，用于存储正在运行的程序和数据。RAM存储器特点随机访问可以直接访问存储器中任意位置的数据，访问速度快。易失性断电后数据丢失，需要定期保存重要数据。读写速度快比ROM存储器读写速度更快，适合存储正在使用的程序和数据。SRAM特点速度快，存取时间短功耗低成本高集成度低DRAM特点成本低廉DRAM芯片价格相对低廉，使其成为大容量内存的理想选择。高密度集成DRAM芯片可以实现高密度集成，可以存储大量数据。刷新机制DRAM存储单元需要定期刷新，以防止数据丢失。内存系统总线1地址总线用于选择内存单元2数据总线用于传输数据3控制总线用于控制内存操作内存地址译码1地址分配将内存空间划分给不同的设备2地址映射将逻辑地址转换为物理地址3地址译码将地址信号转换为芯片选择信号地址译码是内存系统中的重要环节，它将逻辑地址转换为物理地址，并选择相应的内存芯片进行读写操作。内存读写控制1地址译码CPU发出地址信号，内存控制器根据地址信号选择相应的内存单元。2数据传输CPU发出读写命令，内存控制器根据命令进行数据的读写操作。3数据校验内存控制器会进行数据校验，保证数据的完整性和可靠性。内存扩展增加容量通过添加更多内存模块来扩展内存容量，以满足应用程序的需求。提高性能更多的内存可以减少磁盘访问，从而提高系统运行速度。选择兼容性确保新内存模块与主板兼容，包括类型、速度和容量。缓存存储器高速缓存速度快，容量小，成本高，一般位于CPU内部二级缓存速度中等，容量中等，成本中等，一般位于主板上三级缓存速度慢，容量大，成本低，一般位于硬盘内部缓存存储器原理高速缓冲缓存存储器是一种高速、容量较小的存储器，用于存放CPU经常访问的数据和指令，以减少CPU访问主存储器的次数，提高系统性能。访问速度快缓存存储器的访问速度远高于主存储器，通常与CPU的访问速度相当，可以有效地降低CPU等待数据的时间。容量较小缓存存储器的容量远小于主存储器，因为它只存储CPU经常访问的数据和指令，因此成本较高。缓存命中率命中未命中缓存命中率是指访问内存时，数据在缓存中找到的概率。缓存替换算法1先进先出(FIFO)最早进入缓存的块会被首先替换.2最近最少使用(LRU)最长时间没有被访问的块会被替换.3最不经常使用(LFU)访问频率最低的块会被替换.虚拟存储器概念虚拟存储器是一种通过使用磁盘空间来扩展主内存大小的技术，允许程序运行时只将一部分代码和数据加载到内存中，从而实现比物理内存更大的地址空间。优势虚拟存储器可以提高内存利用率，允许运行更大的程序，并提高系统多任务处理的能力。页式虚拟存储器将虚拟地址空间划分为固定大小的页将物理地址空间划分为固定大小的页框页表用于记录页与页框之间的映射关系段式虚拟存储器逻辑地址将程序划分成若干个逻辑段，每个段拥有独立的段号和段内偏移量。逻辑地址由段号和偏移量组成。物理地址将主存划分为多个物理段，每个物理段大小相同。地址转换通过段表将逻辑地址映射到物理地址。段表包含每个段的起始地址和段长信息。页式+段式虚拟存储器段式管理每个进程被划分为若干个逻辑段，每个段的大小可以不同，并由段号和段内地址来访问。页式管理每个段再被划分为若干个固定大小的页，每个页的大小相同，并由页号和页内地址来访问。虚拟存储管理机制页面置换算法选择一个页面从内存中移除，以腾出空间来加载新的页面。常见算法包括FIFO、LRU、OPT等。页面调度算法决定哪些页面应该加载到内存中，以及何时加载。常见的算法包括先入先出、最少使用、最近最少使用等。内存性能优化1提高内存利用率优化程序代码以减少内存使用，释放不必要的内存占用。2优化缓存机制合理选择缓存大小，采用合适的缓存替换算法，提高缓存命中率。3优化内存管理采用更先进的内存管理算法，减少内存碎片，提高内存访问速度。总结与展望内存管理本课程介绍了微机系统中存储器的基本概念、分类、工作原理和管理机制，为理解微机系统运行和设计奠定了基础。未来趋势随着技术进步，存储器技术不断发展，如非易失性内存、固态硬盘等，将继续提高存储容量和速度，并降低成本。答