【王道计算机组成原理】第三章 存储系统

3.1 存储器概述

3.1.1 存储器的层次结构

3.1.2 存储器的分类（不同角度）

• 按层次分类

• 按存储介质

• 按存取方式

• 按信息的可更改性

• 按信息的可保存性

3.1.3 存储器的性能指标

---

3.2 主存储器

3.2.3 主存储器的基本组成

• 半导体元件的原理

• 存储芯片的基本原理

|

• 如何实现不同的寻址方式

---

3.2.1 SRAM芯片和DRAM芯片

• 存储元件不同导致的特性差异

1、栅极电容VS双稳态触发器

• DRAM的刷新

为什么要用行列地址：

什么时候刷新：

• DRAM的地址线复用技术

---

3.2.2 只读存储器

• 各种ROM

• 计算机内的重要ROM

---

3.2.3 双口RAM和多模块存储器

• 存取周期

• 知识总览

• ✨ 双口RAM

• ✨ 多体并行存储器

应该取几个体？：

• 实际应用：

---

3.3 主存储器与CPU的连接

• 单块存储芯片与CPU的连接

多块存储芯片与CPU的连接

🐟 位扩展法

🐟 字扩展

线选法

⚪ 此时两块芯片同时传数据到CPU，会乱：

⚪ A13、A14接上这两块，来控制某个时刻由谁传数据给CPU：

⚪ 但此时 A13、A14不能同时为0或1：

片选法

⚪ 当然也可以接A13、A15，此时A14位不会影响选择哪个芯片。（但是实际应用中不会这样设计）

• 两种字扩展的对比

🐟 字位同时扩展

---

译码器知识补充

74ls138型号的译码器：

3.4 外存储器

磁表面存储 每次只能读或写 1 bit

3.4.1 磁盘存储器

硬盘存储器

• 磁盘设备的组成

以 扇区 为单位对磁盘进行 读或写 操作

实际中磁头常做成双向的：

• 磁盘的性能指标

• 磁盘地址

• 磁盘的工作过程

磁盘阵列

---

3.4.2 固态硬盘SSD

（操作系统和计组新增考点）

• 固态硬盘结构

磁盘的读写单位为 块/扇区

固态硬盘的读写单位 页 （SSD的页可理解为硬盘中的扇区，SSD的块可理解为硬盘中的磁道）

• 理想情况下，固态硬盘寿命…

3.5 高速缓冲存储器

3.5.1 Cache基本工作原理

• Cache工作原理

• 局部性原理

• 性能分析

• 有待解决的问题

---

3.5.2 Cache和主存的映射方式

🐟 全相联映射

如何访问：

🐟 直接映射

优化标记：

如何访存：

🐟 组相联映射

同样的，也可以优化标记：

如何访存：

---

3.5.3 Cache中主存块的替换算法

🐟 随机算法RAND

🐟 先进先出算法FIFO

🐟 近期最少使用LRU

机算做法：

命中时：

访问5未命中且无空闲行：

注意命中时：

最终结果以及关于计数器：

注意手算时的方法（不用写什么计数器）

🐟 最近不经常使用LFU

---

3.5.4 Cache写策略

• 写命中

写回法：

全写法：

• 写不命中

写分配法：

非写分配法：

• 多级Cache

---

3.6 虚拟存储器

与《操作系统》章节一起学习，详情见《操作系统》~

页式存储器

快表采用SRAM，慢表采用DRAM，SRAM读写更快

---

虚拟存储器

• 页式虚拟存储器

• 段式虚拟存储器