4 存储子系统

计算机组成原理-存储子系统考研框图

4 存储子系统

• 1. 概述
  • 1. 存储系统的层次结构
    • 1.1. 主存储器
    • 1.2. 外存储器（辅助存储器、后援存储器）
    • 1.3. 高速缓冲存储器
      • Cache访问命中
      • 静态随机访问存储器（SRAM）
  • 2. 物理存储器与虚拟存储器
  • 3. 存储器的分类
    • 3.1. 物理存储机制（存储介质）
      • （1）半导体存储器
        • 1.静态存储器
        • 2.动态存储器
      • （2）磁表面存储器
      • （3）光盘存储器
    • 3.2. 存储方式
      • （1）随机访问存储器RAM
      • （2）顺序访问存储器SAM
      • （3）直接访问存储器DAM
    • 3.3. 读写特性
      • 可读可写型存储器RWM
      • 只读存储器ROM
    • 3.4. 存储器在系统中的位置
      • 主存储器
      • 外存储器
      • 高速缓冲存储器
  • 4. 存储器的技术指标
    • 1. 存取时间
    • 2. 存取周期
    • 3. 数据传输率
• 2. 半导体存储原理
  • 2.1. 双极型存储单元
    • SN74189
  • 2.2. 静态MOS存储单元
    • Intel 2114
  • 2.3. 动态MOS存储单元
    • 原理：将存储信息以电荷形式存于电容之中，这种电容可以是MOS管栅极电容或者专用的MOS电容，通常将其定义为电容充电至高电平，对应得信息位1；放电至低电平，则对应的信息为0
    • Intel 2164
    • 41128
  • 2.4. 半导体只读存储器
    • （1）掩膜型只读存储器MROM
    • （2）可编程序（一次编程型）只读存储器PROM
    • （3）可擦除重编程只读存储器EPROM
      • Intel 2716
    • （4）电可擦除重编程只读存储器EEPROM
    • （5）新一代可编程只读存储器FLASH
• 3. 主存储器的组织
  • 3.1. 主存的设计原则
    • （1）驱动能力
    • （2）存储器芯片类型选择
    • （3）存储器芯片与CPU的时序配合
    • （4）存储器的地址分配和片选译码
    • （5）行选信号RSA'和列选择信号CAS'的产生
  • 3.2. 主存的逻辑设计
    • 位扩展
    • 编址空间的扩展
    • 存储器逻辑设计的方法步骤
      • 1.存储空间分配与芯片选择
      • 2.地址分配与片选逻辑
      • 3.存储器设计方案的逻辑结构图
        • 线选法
        • 译码片选法
  • 3.3. 主存的外部连接方式
    • （1）系统的结构模式
      • 1.最小系统模式
      • 2.较大系统模式
      • 3.专用存储总线模式
    • （2）速度匹配与时序控制
    • （3）数据通路匹配
    • （4）有关主存的控制信号
  • 3.4. 常见的主存芯片技术
    • （1）同步突发静态随机存储器SB SRAM
    • （2）多端口静态随机存储器MP SRAM
    • （3）先进先出存储器FIFO SRAM
    • （4）扩展数据输出动态随机存储器EDODRAM
    • （5）同步动态随机存储器SDRAM
    • （6）双数据率同步动态随机存储器DDR SDRAM
  • 3.5. 存储器的刷新与校验
    • 1.动态随机存储器的刷新
      • 1.集中刷新方式
      • 2.分散式刷新方式
      • 3.异步刷新方式
    • 2.主存储器的校验
      • 1.奇偶校验
      • 2.ECC校验
• 4. 磁表面存储原理
  • 4.1. 存储介质与磁头
  • 4.2. 读写原理
    • 1.水平磁化方式
    • 2.垂直磁化方式
  • 4.3. 磁记录的编码方式
    • 1.不归零-1制（NRZ1）
      • 规律：见1则翻转
    • 2.调相制（PM）
      • 规律：1、写0，在单元中间位置让写入电流负跳变，由+I→-I
      • 2、写1，在单元中间位置让写入电流正跳变，由-I→-I
      • 3、若相邻位相同，则两位交界处写入电流需改变一次方向，才能使相同两位的磁化翻转相位一致；若相邻两位不同，交界处没有翻转。
    • 3.调频制（FM）
      • 规律：1、每个位单元起始处写入电流都改变一次方向
      • 2、如果写入0，则位单元中间不变；如果写入1，则写入电流在位单位中间改变一次方向
    • 4.改进型调频制（MFM或M²F）
      • 规律：1、每个位单元起始处写入电流都改变一次方向
      • 2、写1时，在位单元中间改变写入电流方向
      • 3、写入两个以上0时，在它们的交界处改变写入电流方向
    • 5.群码制（GCR）
• 5. 磁盘存储器及其接口
  • 5.1. 软盘存储器
  • 5.2. 硬盘存储器
  • 5.3. 技术指标与数据校验
    • 1.磁盘格式化
    • 2.磁盘存储器技术指标
      • （1）磁盘容量
        • 1.非格式化容量：面数×道数/面×内圈周长×最大位密度
        • 2.格式化容量：面数×道数/面×扇区数/道×字节数/扇区
      • （2）工作速度
        • 1.平均寻道（定位）时间
        • 2.平均旋转延迟（等待）时间
        • 3.数据传输率（带宽）
    • 3.磁盘的数据校验
      • 海明校验
      • 循环冗余校验
  • 5.4. 磁盘适配器
• 6. 存储系统性能的改进措施
  • 6.1. 高速缓冲存储器
    • 1.地址映射方式
      • （1）直接映射
      • （2）全相联映射
      • （3）组相联映射
    • 2.常用的替换算法
      • （1）先进先出算法（FIFO）
      • （2）近期最少使用算法（LRU）
    • 3.Cache的读写过程
      • （1）读操作
      • （2）写操作
        • “回写”法
        • “通写”法
        • “一次写”法
  • 6.2. 虚拟存储器
    • 1.页式虚拟存储器
    • 2.段式虚拟存储器
    • 3.段页式虚拟存储器
  • 6.3. 双端口存储器
  • 6.4. 并行存储器
    • 1.单体多字并行主存系统
    • 2.多体交叉存取方式的并行主存系统
    • 3.并行处理机与多机系统中的存储组织
  • 6.5. 联想存储器