计算机组成原理：存储器层次结构解析

"南航计算机组成原理课件7包含了存储器层次结构的四大部分内容，包括存储器概述和RAM芯片、主存与CPU的连接及其读写操作、高速缓冲存储器（cache）以及虚拟存储器的讲解。这些内容是计算机专业学习和考研备考的重要知识点。" 在计算机组成原理中，存储器层次结构是至关重要的概念，它涉及到计算机系统如何高效地管理和使用存储资源。本课件首先介绍了存储器的基本组成和RAM芯片的工作原理，RAM作为随机存取存储器，允许快速访问任何位置的数据，且其访问时间与位置无关。 第二部分讲解了主存与CPU的连接以及读写操作。主存是CPU与外部存储器之间交互的主要媒介，通过存储器地址寄存器(MAR)和存储器数据寄存器(MDR)来实现数据的传输。"装入"指令和"存储"指令详细阐述了数据如何从CPU到主存，以及从主存到CPU的流动过程。 第三部分深入探讨了高速缓冲存储器(cache)。cache利用程序访问的局部性原则提高性能，即程序倾向于连续访问同一块区域的数据。缓存行和主存块之间的映射方式（如直接映射、组关联映射、全关联映射）影响着cache的效率，而cache的存在显著提升了系统整体的运行速度。 第四部分涉及虚拟存储器，这是解决主存容量不足问题的关键技术。虚拟地址空间使得每个进程都有独立的、较大的地址空间，而虚拟存储器的实现则通过页表等机制将虚拟地址转换为实际的物理地址。此外，存储保护机制确保了各进程间数据的安全隔离。 课件还涵盖了基本的存储器术语，如存储单元（Cell）、存储体（Bank）、编址方式（AddressingMode）等。存储器地址的编址方式分为字节编址和按字编址，根据不同的存取方式，存储器还可分为随机存取（RAM）、顺序存取（SAM）、直接存取（DAM）和相联存储器（AM，如快表）。 半导体存储器，特别是双极型存储器，是存储器分类中的一个重要类别，它们基于半导体材料，具有快速读写、体积小等优点，但相比其他类型，功耗和成本较高。 这些知识点不仅对理解计算机系统的底层运作至关重要，也是计算机专业学生和准备考研人员必须掌握的基础理论。通过深入学习和理解，可以为未来在操作系统、编译原理、计算机网络等高级课程的学习打下坚实基础。