计算机存储器层次结构与主存技术

"计算机组成原理课件（唐朔飞）" 本课件主要涵盖了计算机组成原理中的第四章——存储器，由知名专家唐朔飞讲解。这一章详细介绍了存储器的分类、特性和层次结构，以及主存储器的相关知识。 1. 存储器分类： - 按存储介质：分为半导体存储器（如RAM、ROM）、磁表面存储器（如硬盘）、磁芯存储器和光盘存储器。 - 按存取方式：包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、直接存取存储器（如磁盘）以及顺序存取存储器（如磁带）。 - 按在计算机中的作用：包括高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和辅助存储器（如磁盘、光盘、磁带）。 2. 存储器的层次结构： - CPU与存储器之间存在多级缓存（如L1、L2、L3 Cache），主存和辅助存储器，形成金字塔式的层次结构，以平衡速度、容量和成本。 - 缓存（Cache）用于减少CPU访问主存的时间，提高系统性能。 - 主存（主存储器）是CPU直接访问的内存，分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。 - 辅助存储器（如硬盘、光盘）提供大容量存储，但访问速度较慢。 3. 主存储器： - 主存由存储体、驱动器、译码器、地址寄存器（MAR）和数据寄存器（MDR）等组成，通过地址总线和数据总线与CPU交互。 - 地址分配：地址线决定了存储单元的数量，例如24根地址线可以寻址16MB的空间，按字节或字寻址会有所不同。 - 技术指标：包括存储容量（如224位表示16MB）、存取速度（读出时间和写入时间）、存储器带宽（数据传输速率）等。 4. 存储器的层次结构进一步分为： - 缓存-主存层次：高速缓存提升主存访问速度，减小CPU等待时间。 - 主存-辅存层次：主存用于临时存放当前运行程序，而辅存用于长期存储大量数据和程序，通过虚拟存储器技术实现大容量逻辑地址空间。 总结来说，本课件详细阐述了计算机存储系统的组织结构、工作原理和关键参数，对于理解计算机如何高效地存储和处理数据具有重要作用。这些知识对于学习计算机组成原理和硬件设计的专业人士来说至关重要。