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  • 储存器的层次结构 首先众所周知,在主机中一个完整的储存系统应该包括了主储存器,cache,外储存器。 其实我们还可以把储存器分为随机储存器(RAM),只读储存器(ROM)。 RAM又可以分为静态RAM和动态RAM,即为SRAM...

    储存器的层次结构

    首先众所周知,在主机中一个完整的储存系统应该包括了主储存器,cache,外储存器。
    其实我们还可以把储存器分为随机储存器(RAM),只读储存器(ROM)。
    RAM又可以分为静态RAM和动态RAM,即为SRAM和DRAM。
    SRAM常用作cache,DRAM常用作内存。
    RAM 的特点就是可以随机的存取,但是系统断电之后,RAM内保存的数据会丢失。而ROM内的数据只能随机读出,而不能进行写入,但是断电之后的内容可以保留下来。
    RAM和ROM一起构成了构成了主存。
    储存器的层次:
    储存器的层次结构主要体现在内存和外存,内存和cache两个层次上。
    内存和cache之间的数据交换是由硬件完成的。
    内存和外存之间的数据交换是由硬件和操作系统完成的。
    SRAM和DRAM 的介绍:
    SRAM储存器主要是由触发器构成的,经常用作cache,它的数据的存取速度仅次于寄存器。
    DRAM储存器主要使由电容构成的,常用作内存,因为是电容组成的,电容内部的电荷的保持时间很短暂,为了是数据能够保存下来,就必须进行刷新的操作。
    因为储存体是一个举矩阵的形式,所以每次刷新都是按行进行刷新的。
    刷新我们可以三种刷新方式:集中刷新,分散刷新,异步刷新
    集中刷新:是把刷新操作集中到一段时间内进行,由于刷新的时候,是不能进行读写操作的,所以在刷新的这段时间会产生一个“死区”。
    分散刷新:是把刷新操作分散地进行,周期性地进行。在分散刷新中,传统的储存周期已经不是,等于一个读写周期,而是储存周期=读写周期+刷新一行的时间。
    异步刷新:异步刷新是集中刷新和分散刷新的集合版。
    储存器的内容的扩充:
    储存器主要有三种线,数据线,地址线,控制线
    储存器内容的扩充主要有三种方式:位扩充,字扩充,字位扩充
    储存器的大小的格式是:aK X b位
    位扩充:增加的储存器的储存字长,也就是增加了b,同时数据线的个数也要增加,数据线的个数等于b。多个储存器的片选信号线是连接在一起的,每次就取出新增加的位数的数据。
    字扩充:增加的是储存器的储存单元个数。在字扩充中需要片选信号线来区分不同的芯片,在字扩充中往往CPU的地址线会比储存器的地址线要多,多出来的地址线常用于片选信号线。字扩充中每个芯片都应该和所有的数据线相连接。
    字位扩充:字位扩充是字扩充和位扩充的结合体。首先是将储存器之间进行位扩充,形成一个小组,再在每个小组之间进行字扩充。和字扩充一样,多出来的地址线依旧是用于作为片选信号线。
    提高储存器的存取速度的方式:
    有两种方式,双口RAM和多模块储存器
    双口RAM是具有两组相互独立的数据线,地址线和控制线,分别连接两个不同的CPU,同时还加入一个BUSY标志,防止同时进行访问。由于这个BUSY标志的存在,两个CPU在访问的时候就不会发生冲突,可以同时进行读操作。
    多模块储存器:又可以分为单体多字储存器,多体并行储存器,
    单体多字储存器:就是把储存器的储存字长增加了n倍,随之数据线的宽度也要增加n倍。这个储存器的缺点是,指令和数据都要连续的存储在内存中,存取的效果才会比较好。如果遇见了转移指令和不能连续存放的操作数,这个方法就不是那么明显。
    多体并行存储器:就是采用多个模块组成的储存器,每个模块有独立的数据寄存器,地址寄存器和地址译码器,都是独立的储存器。
    还可以分为高位交叉编址和低位交叉编址
    高位交叉编址:所谓的高位交叉编址就是将每个存储器的地址编码的高位地址当作是体号,地位地址当作是体内地址。在高位交叉编址中,各个模块是串行地工作着,虽然方便了扩充,但是储存器的带宽收到了限制。
    低位交叉编址:将地址编码的低位地址当作是体号,高位地址是体内地址。每个模块是可以实现并行的运行的,因为CPU的速度要比主存快,所以可以实现同时取值,大大提高主存的访问速度。
    cache:
    当CPU和外部设备都需要访问主存的时候,由于外部设备的优先级比较高,所以CPU不得不等待外部设备访问的结束,这时,我们引进了cahe,cache里卖弄储存了内存的部分的内容。
    cache时基于局部性原理的,局部性原理分为时间局部性和空间局部性。所谓的时间局部性就某个指令或者数据被使用后,果断时间依旧会被使用。空间局部性值得是一个指令和数据被使用后,接下俩它周围的指令和数据都有可能会被使用。
    cache和主存的地址变换方式:
    有三种直接映射,全相联映射和组相联映射
    直接映射的方式:这个方式是将cache分一定的行数,然后将主存相同的块数看成一个轮回。内存中的每个块都对应了cache相应的固定的块数。可以采用取余数的方法。
    过程:当CPU的访存指令取出地址码,该地址码包括了标记,块号,和字号。首先根据内存的块号找到cache的块号,就是使用取余数的方法。之后用得到的块号在cache中找到相应的块,从块里面取出标志和内存的标志进行对比,如果该cache块的标志相同而且有效位也是有效的,意味着就是命中了,之后就用内存地址的低地址位区读取cache俩面的字,如果标志位不符合或者是有效位为0,则需要从内存中读取相应的块,替换原来的旧的块,同时将信息送到CPU,并把cache相应的块的有效位置1.
    全相联的映射:这个映射的方式允许了内存中的任意一字块可以映射到cache中的任意位置。
    全相联的映射过程:cpu的访存指令,指出了一个内存地址,该内存地址包括了块号,字号等,然后将内存的地址的块号于cache的标志进行对比,如果块号命中,则利用内存地址的低地址位去命中的cache块里读取说需要的字。如果块号没有命中,就去内存地址中读取相应的字,并把内存块读入到cache中。
    组相联的映射:组相联映射就是全相联映射和直接映射的结合。组与组之间是直接映射,组内是全相联的映射。
    全相联映射的过程:首先CPU 的访存指令给出了一个内存地址,这个内存地址低地址位是块内地址,再高一点的地址位是组号,剩下的地址位是标记位。每个cache块里面都存有了标记位和组号。首先通过组号寻找到cache中对应的组,然后将cache里面的标记为和内存地址的标记为进行对比,如果命中,则利用内存地址的低地址位取读取相应cache块里的字。如果不命中,就要去内存中取相应的块,并放入到cache中。
    cache中的主存块替换算法:
    这个主存块替换算法类似于,请求页面管理方式的页面置换算法:
    主要有先进先出,最近最少使用,时钟置换算法,改良时钟置换算法等
    cache的写策略:
    写回法:当cache里面的数据被修改,修改位会被置为1,当相应的cache块被置换出去以后,如果修改位是1,这需要写回内存
    全写法:当cache的内容被修改了,就要立即的写回内存。
    虚拟储存器和cache:
    虚拟储存器是一个逻辑储存器,而cache是一个真实存在的物理储存器。
    两个储存器都运用了局部性的原理。虚拟储存器的实现依靠了操作系统和硬件的方式实现。而cache完全由硬件实现的。

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  • EEPROM的擦除不需要借助于其它设备,它是以电子信号来修改其内容的,而且是以Byte为最小修改单位,不必将资料全部洗掉才能写入,彻底摆脱了EPROM Eraser和编程的束缚。EEPROM在写入数据时,仍要利用一定的编程电压...

    记住分类就行了,ROM

    RAM----动态、静态



    ROM和RAM指的都是半导体存储器,ROM是Read Only Memory的缩写,RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据,而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据,典型的RAM就是计算机的内存。


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    ROM
    ROM指的是“只读存储器”,即Read-Only Memory。这是一种线路最简单半导体电路,通过掩模工艺, 一次性制造,其中的代码与数据将永久保存,不能进行修改。在微机的发展初期,BIOS都存放在ROM(Read Only Memory,只读存储器)中。如果发现内部数据有错,则只有舍弃不用,重新订做一份。

    PROM
    PROM指的是“可编程只读存储器”既Programmable Red-Only Memory。这样的产品只允许写入一次,所以也被称为“一次可编程只读存储器”(One Time Progarmming ROM,OTP-ROM)。PROM在出厂时,存储的内容全为1,用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0,则用户可以将其中的部分单元写入1), 以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”,如果我们想改写某些单元,则可以给这些单元通以足够大的电流,并维持一定的时间,
    原先的熔丝即可熔断,这样就达到了改写某些位的效果。另外一类经典的PROM为使用“肖特基二极管”的PROM,出厂时,其中的二极管处于反向截止状态,还是用大电流的方法将反相电压加在“肖特基二极管”,造成其永久性击穿即可。PROM一旦写入后无法修改,若是出了错误,已写入的芯片只能报废。

    EPROM
    EPROM指的是“可擦写可编程只读存储器”,即Erasable Programmable Read-Only Memory。 它的特点是具有可擦除功能,擦除后即可进行再编程,但是缺点是擦除需要使用紫外线照射一定的时间。这一类芯片特别容易识别,其封装中包含有“石英玻璃窗”,一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住, 以防止遭到阳光直射。

    EEPROM
    EEPROM指的是“电可擦除可编程只读存储器”,即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。它的最大优点是可直接用电信号擦除,也可用电信号写入。鉴于EPROM操作的不便,后来出的主板上的BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM。EEPROM的擦除不需要借助于其它设备,它是以电子信号来修改其内容的,而且是以Byte为最小修改单位,不必将资料全部洗掉才能写入,彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时,仍要利用一定的编程电压,此时,只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容,所以,它属于双电压芯片。
    借助于EEPROM芯片的双电压特性,可以使BIOS具有良好的防毒功能,在升级时,把跳线开关打至“ON”的位置,即给芯片加上相应的编程电压,就可以方便地升级;平时使用时,则把跳线开关打至“OFF”的位置,防止病毒对BIOS芯片的非法修改。

    Flash ROM

    Flash ROM指的是“闪存”,所谓“闪存”,它也是一种非易失性的内存,属于EEPROM的改进产品,Flash属于真正的
    单电压芯片,它的读和写操作都是在单电压下进行。它的最大特点是必须按块(Block或Sector)擦除(每个区块的大小不定,不同厂家的产品有不同的规格), 而EEPROM则可以一次只擦除一个字节(Byte)。Flash ROM 是利用浮置栅上的电容存储电荷来保存信息,因为浮置栅不会漏电,所以断电后信息仍然可以保存。Flash ROM的存储容量普遍大于EEPROM,约为512K到至8M KBit,由于大批量生产,价格也比较合适,很适合用来存放程序码,近年来已逐渐取代了EEPROM,广泛用于主板的BIOS ROM。另外,它还主要用于U盘,Mp3等需要大容量且断电不丢数据的设备。


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    RAM 有两大类
    1) 静态RAM(Static RAM / SRAM),SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。
    2) 动态RAM(Dynamic RAM / DRAM),DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。

    DRAM分为很多种,常见的主要有FPRAM / FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等。其中DDR RAM(Double-Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的,
    不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存,在很多高端的显卡上,也配备了高速DDR RAM来提高带宽,这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

    RAM工作原理

    SRAM利用寄存器来存储信息,所以一旦掉电,资料就会全部丢失,只要供电,它的资料就会一直存在,不需要动态刷新,所以叫静态随机存储器。
    DRAM 利用MOS管的栅电容上的电荷来存储信息,一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。但时间一长,由于栅极漏电,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这样会造成数据丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于 1/2,则认为其代表0,并把电容放电,藉此来保持数据的连续性。这也是DRAM中的D(Dynamic动态)的意思。由于DRAM只使用一个MOS管来存信息,所以集成度可以很高,容量能够做的很大。SDRAM比它多了一个与CPU时钟同步

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  • 嵌入式系统储存器

    2019-03-29 11:46:45
    下面关于嵌入式系统的存储器的叙述中,错误的是( )。 A) 嵌入式处理器内部的Cache存储器采用SRAM ...【解析】嵌入式系统的主存储器是指系统内存,包括内部SRAM和Flash和片外扩展DRAM和Flash。故本题选择B。 ...

    下面关于嵌入式系统的存储器的叙述中,错误的是( )。

    A) 嵌入式处理器内部的Cache存储器采用SRAM

    B) 嵌入式系统的主存储器是指嵌入式处理器内部的存储器

    C) Flash存储器是嵌入式系统常用的一种存储器

    D) 嵌入式系统使用的CF卡、SD卡等是嵌入式系统的外部存储器

    【解析】嵌入式系统的主存储器是指系统内存,包括内部SRAM和Flash和片外扩展DRAM和Flash。故本题选择B。

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  • 计算机系统的储存器结构 计算机系统的存储器被组织成一个6个层次的金字塔形的层次结构, 如下图: S0层为CPU内部寄存器 S1层为芯片内部的高速缓存(cache)内存 S2层为芯片外的高速缓存(SRAM、 DRAM、 DDRAM) S3层为...

                                  计算机系统的储存器结构

    计算机系统的存储器被组织成一个6个层次的金字塔形的层次结构, 如下图:

    S0层为CPU内部寄存器
    S1层为芯片内部的高速缓存(cache)内存
    S2层为芯片外的高速缓存(SRAM、 DRAM、 DDRAM)
    S3层为主存储器(Flash、PROM、EPROM、 EEPROM)
    S4层为外部存储器(磁盘、光盘、CF、SD卡)
    S5层为远程二级存储(分布式文件系统、Web服务器)

     在这种存储器分层结构中,上面一层的存储器作为下一层存储器的高速缓存。

    CPU寄存器就是cache的高速缓存,寄存器保存来自cache的字; cache又 是内存层的高速缓存,从内存中提取数据送给CPU进行处理,并将CPU的处理结果返回到内存中;内存又是主存储器的高速缓存,它将经常用到的数据从F lash等主存储器中提取出来,放到内存中,从而加快了CPU的运行效率。嵌入式系统的主存储器容量是有限的,磁盘、光盘或CF、SD卡等外部存储器用来保存大信息量的数据。在某些带有分布式文件系统的嵌入式网络系统中,外部存储器就作为其他系统中被存储数据的高速缓存。

     

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空空如也

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