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  • 计算机存储

    千次阅读 2017-04-18 23:17:14
    计算机内存又称主存。...RAM是计算机工作的存储区,它是一种可高速地、随机地写入和读出数据(写入速度和读出速度可以不同)的一种半导体存储器;RAM的优点是存取速度快、读写方便,缺点是数据不能长

    计算机内存又称主存。

    分类/计算机内存 编辑

    内存分为随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和高速缓冲存储器(Cache)。 
    ①随机存储器(Random Access Memory,RAM) 
    RAM是计算机工作的存储区,它是一种可高速地、随机地写入和读出数据(写入速度和读出速度可以不同)的一种半导体存储器;RAM的优点是存取速度快、读写方便,缺点是数据不能长久保持,断电后自行消失。 
    RAM根据制造原理不同,可分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。SRAM集成度低,价格高,但速度快,常用作高速缓冲存储器。DRAM集成度高,价格低,但需要周期性动态刷新,故速度慢。 
    通常所说的内存就是指RAM。目前,微机中的内存是以内存条的形式插在主板上的,
    ②只读存储器(Read Only Memory,ROM) 
    只读存储器ROM一旦有了信息,就不能轻易改变,也不会在掉电时丢失,它们在计算机系统中是只供读出的存储器。ROM器件有两个显著的优点:一是结构简单,所以位密度比可读/写存储器高。二是具有非易失性,所以可靠性高。但是,ROM器件只能用在不需要经常对信息进行修改和写入的地方。计算机系统中,ROM模块中常常用来存放系统启动程序和参数表,也用来存放常驻内存的监控程序或者操作系统的常驻内存部分,甚至还可以用来存放字库或者某些语言的编译程序及解释程序。 
    根据其中信息的设置方法, ROM可以分为4种:掩膜ROM或者ROM、可编程的只读存储器PROM (Programmable Read Only Memory)、可擦除可编程只读存储器EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)。可用电擦除的可编程只读存储器EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。 
    只读存储器(ROM)的特点是是其内容一旦写入就不能改变,至少不借助于专门的设备是不能改变的。由于它的结构较为简单,所以芯片中的位密度比RAM器件高,因此每位的价格也较低。ROM是非易失性存储器,且十分可靠。但是,它只能用于不需要在工作时进行写入操作的场合,也即适用于存放永久性的程序或数据表格之类的内容。 
    掩模式ROM要求生产厂家先按给定的程序或数据对芯片图形(掩膜)进行2次光刻而决定的,所以生产第一片这样的ROM费用很大,但复制同样内容的ROM就很便宜,因而掩模式ROM适用于成批生产的定型产品,如用于存放PC DOS的BIOS,BASIC语言的解释程序等。根据制造技术,掩膜型ROM 又可分为MOS型和双极型两种。MOS型功耗小,但速度比较慢,微机系统中主要是这种。双极型速度比MOS型快,但功耗大,只用在速度较高的系统中。  
    PROM虽然可由用户编程,但只能有一次写入的机会,一旦编程之后,就如掩模式ROM一样,其内容不能再改变。 
    EPROM可由用户重复多次编程。适合于系统开发时使用。擦洗的PROM有两种:一种用紫外光擦洗,称为UVEPROM,简称EPROM;另一种是用电的方法擦洗,称为EEPROM或EAPROM。UVEPROM擦洗时,将整个芯片原存的全部信息都擦去,而对EEPROM可擦去其中的一部分信息。 
    闪速存储器(Flash Memory)是具有电擦除和重新编程能力的新型只读存储器。它是一种高密度、非易失性的读写半导体存储器,既可在断电情况下长期保存信息,又能在不需要特殊高电压的情况下进行快速擦除和重写。闪存突破了传统的存储器体系,改善了现有存储器的特性,其独特的性能使其广泛地运用于各个领域,包括嵌入式系统、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和家用电器等,同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品,如数字相机、数字录音机和个人数字助理(PDA)等。 
    ③高速缓冲存储器。 
    内存由于容量大、寻址系统繁多、读写电路复杂等原因,造成了内存的工作速度大大低于CPU的工作速度,直接影响了计算机的性能。为了解决内存与CPU工作速度上的矛盾,计算机专家在CPU和内存之间增设一级容量不大、但速度很高的高速缓冲存储器(Cache)。Cache通常由静态存储器(SRAM)构成。Cache中存放常用的程序和数据,当CPU访问这些程序和数据时,首先从高速缓存中查找,如果所需程序和数据不在Cache中,则到内存中读取数据,同时将数据写到Cache中。采用Cache可以提高系统的运行速度。[1]

    性能指标/计算机内存 编辑
    (1)存储容量 
    存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量。存储器的容量以字节(Byte)为单位,常用的单位还有KB,MB,GB,TB等。通常所说的计算机内存容量,一般是指RAM的容量。例如,某计算机的内存是1GB,就是指该计算机具有的RAM容量是1×2∧30个字节。 
    (2)存取时间 
    存储器的存取时间是指从启动一次存储器操作,到完成该操作所需要的时间。例如,从发出读信号开始,到CPU得到“读出数据已经可用”的信号为止,两者之间的时间间隔,称为读取数时间。两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为存取周期,目前,半导体存储器的存取周期一般为30ns~100ns。

    换算关系/计算机内存 编辑


    1B(Byte)=8Bit 
    1KB(Kilobytes)=210B=1024B 
    1MB(Megabytes)=210KB=1024KB=220B 
    1GB(Gigabytes)=210MB=1024MB=230B 
    1TB(Terabytes)=210GB=1024GB=240B 。

    cpu对寄存器的访问速度最快
    计算机中CPU对其访问速度最快的是(C) 。
    A.内存    
    B.Cache    
    C.通用寄存器  
    D.硬盘
    所属试卷:
    2015年上半年软件设计师考题

    为何是通用寄存器而不是CACHE




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  • 计算机存储单位

    千次阅读 2018-12-27 00:00:17
    计算机存储单位一般使用bit(b)、B、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB等符号来表示 位bit(b):计算机最小的存储单位,只存放一位二进制数 字节byte(B):8位二进制数为1个字节,保存一个英文需要一个字节...

    计算机存储单位一般使用bit(b)、B、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB等符号来表示

    位bit(b):计算机最小的存储单位,只存放一位二进制数

    字节byte(B):8位二进制数为1个字节,保存一个英文需要一个字节,但保存一个中文需要两个字节

    1 B = 8 bit

    1 KB = 1024 B

    1 MB = 1024 KB

    1 GB = 1024 MB

    ······

    (以下的转换关系都类似)

     

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  • 计算机存储体系简介

    千次阅读 2018-04-26 10:54:54
    1、计算机存储体系简介:1.1、计算机存储体系分四层: 1.1.1、外存:容量最大、速度最慢、稳定性最高; 1.1.2、内存:容量远小于外存,速度远高于外存,不稳定(断电内容消失); ROM和RAM: 通常所说的内存...

    1、计算机存储体系简介:

    1.1、计算机存储体系分四层:

        1.1.1、外存容量最大、速度最慢、稳定性最高;

        1.1.2、内存:容量远小于外存,速度远高于外存,不稳定(断电内容消失);

                    ROM和RAM:

                    通常所说的内存(主存),仅指RAM;

                    ROM是“固化的软件设备”;其固化的软件包括:自检程序、基本输入输出程序、自举程序;

                 计算机加电启动的基本过程是:CPU从ROM中取并执行自检程序,自检成功,根据自举程序从指定“系统盘(Windows系统通常为C盘)”(外存)提取并执行OS的启动过程,然后,将计算机控制权移交OS。

        1.1.3、高速缓存:

                  虽然内存是由电路组成的,其速度远高于外存;但是,比CPU速度而言,内存速度依然很慢;若CPU所执行的指令数据,每每都需要从内存中取得,或者,CPU计算结果每每都需要存储到内存,则CPU再快都没有用,因为, 最后的速度取决于内存速度!通常情况下,内存的速度比CPU慢将近一个数量级(5-10)倍。为了解决内存与CPU速度不匹配的问题,在计算机中增加了一种造价比内存昂贵,但容量远小于内存的“高速缓存”器件。

        1.1.4、寄存器:

                   虽然高速缓存在一定程度上缓解了CPU与内存速度上的矛盾,但是,不能产生本质性的性能提高。因为,高速缓存速度依然比CPU慢很多。所以,早在计算机出现之初,计算机CPU中就已经设计和容量更小,速度更高(与CPU同速)的存储器件——寄存器!

    1.2、寄存器

        1.2.1、寄存器分类:通用寄存器组、段寄存器组(不介绍)、辅助寄存器组(介绍部分)、两个特殊寄存器。

        1.2.2、通用寄存器组:EAX(AX)、EBX(BX)、ECX(CX)、EDX(DX)

                   两种数值都可以决定CPU字长:总线(根)宽度(我们所用的计算机均为32根,故为32位计算机;64位机只是在操作系统意义上的64位,并不是CPU意义上的64位)、寄存器位数。

                   AX(Add),常用于计算机计算(+、-、*、/、&、|、~、^);函数返回值,通常就是通过AX完成的,这是在编译级别实现的。

                   BX(Base),除了可以计算(与AX功能类似)外,经常用来表示数组下标这样的“偏移量”。

                   CX(Count),除了可以计算外,系统在硬件层面,经常将CX作为LOOP(循环)的“计数器”。

                   DX(Data),通常辅助AX进行扩展位运算。

        1.2.3、辅助寄存器中的SP和BP:

                   通常BP表示堆栈的栈底位置(地址);SP表示系统堆栈的栈顶位置(地址)。

        1.2.4、IP指令指针(指令寄存器)

                   IP是用来存储“下一步”要执行的某个进程(线程)的代码的地址的;

                   IP具有“自动增1”的功能(1指一条指令长度字节;增1过程无需CPU参与,与CPu同步执行);这可以完成程序的顺序执行;

                   IP的值,可以用过类似:JMP、JE、JG、CALL等特殊执行进行修改、从而实现程序的跳转(循环)执行。MOV IP, XXX是非法的汇编指令!

                    由此可见,IP是非常重要的运行时状态信息,是保护现场信息时,首要要被保护的对象!

        1.2.5、标志位寄存器:flag

                    通过flag计算机才能真的可以实现逻辑判断!那么,这个寄存器的值,在保护现场时,也必须保存。

    1.3、关于C源程序与上述寄存器的关系:

                所有的C程序源代码,都要进行编译,从而生成最终的机器指令代码和文件(可执行文件);那么,上述内容最终是由编译软件负责完成的;也就是说,编译软件将我们的ASCII码形式的源程序代码,根据自己的原则,使用上述寄存器完成源代码的任务!反过来说,如果在编程中需要特殊处理,那么,就需要给编译器一定的“指导”,方可达到我们的原始目的!

    2、关于系统堆栈和系统堆

            操作系统将内存分成:系统数据、系统功能调用(核心代码)区域;用户代码和数据区域;系统堆栈区;系统堆区。

            系统堆栈是由OS和计算机指令体系及用户程序共同管理的!

    2.1、系统堆栈最重要的功能:

            保证函数调用和返回的顺序!同时保证了,当函数返回到其主调函数时,能够让主调函数正常接续着被打断的执行过程,继续执行下去!

    2.2、上述功能完成的基本机制是“现场信息”的概念!在主调函数调用子函数之前,会做如下工作:

            2.2.1、从右向左的将函数的实参表达式的值,依次计算出来,并入系统堆栈;

            2.2.2、上面实参表达式计算出来的值,在系统堆栈中所占用的空间,就是与之对应的形参变量的空间!!!这就已经完成了“参数传递”!

            2.2.3、通过CALL汇编指令,调用子函数;而这个CALL会将主调函数的现场信息保护到系统堆栈中,且紧邻形参变量的空间;

            2.3.4、子函数一开始,先将栈底指针移动到当前栈顶位置;

            2.3.5、进一步,将堆栈当前栈底向上的空间分配给子函数的局部变量!

            2.3.6、当子函数运行结束,恢复以前的栈底和栈顶指针;

            2.3.7、将栈顶指针减去形参变量所占用的空间,恢复到子函数调用之前的状态!

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  • 导言: 在计算机中,数据是要被存储起来的,那么数据的存储方式是怎么样的?或者说,数据是按照怎样的形式进行排列的?... 大小端存储是计算机存储数据的规则,我们是无法控制的,是别人定下来...

    导言:

    在计算机中,数据是要被存储起来的,那么数据的存储方式是怎么样的?或者说,数据是按照怎样的形式进行排列的?计算机在存放数据和解析数据的过程中是怎么做的?


    大小端存储的含义:

                大小端存储决定的是某个数据的字节顺序在内存中是如何排布的,强调的某个数据的内部.

    Notes:.

                大小端存储是计算机存储数据的规则,我们是无法控制的,是别人定下来的规矩,我们只需要了解即可.


    小端存储:数据的低位对应内存的低地址

           一般而言,个人计算机基本上是小端存储的方式

    分析:我们只需要记住一句话——数据的低位对应内存的低地址,数据的高位对应内存的高地址即可,然后对照着图形来进行理解就行了.

     

    大端存储:数据的低位对应内存的高地址

    分析:我们只需要记住一句话——数据的低位对应内存的高地址,数据的高位对应内存的低地址即可,然后对照着图形来进行理解就行了.


     

     

     

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