概述
- 存盤器分類
- 按存盤介質分類
(1) 半導體存盤器 TTL(集成度底 功耗高，速度快)，MOS(集成度高 功耗低)；
(2) 磁表面存盤器 磁頭，載磁體；
(3) 磁芯存盤器 硬磁材料，環狀元件；
(4) 光碟存盤器 激光，磁光材料；
總結：半導體存盤器易失性；磁表面存盤器，磁芯存盤器，光碟存盤器非易失性； - 按存取方式分類
(1) 存取時間與物理地址無關（隨機訪問）
隨機存盤器 在程式的執行程序中可讀可寫；
只讀存盤器 在程式的執行程序中只讀；
(2) 存取時間與物理地址有關（串行訪問）
順序存取存盤器 磁帶；
直接存取存盤器 磁盤； - 按在計算機中的作用分類
- 存盤器的層次結構
- 存盤器三個主要特征的關系
- 快取-主存層次和主存-輔存層次
主存盤器概述
-
主存的基本組成
-
主存和CPU的聯系
-
主存中存盤單元地址的分配
12345678H 這個資料如何在主存盤器中進行存盤？
高位位元組：高位存在低地址，低位存在高地址；
低位位元組：高位存在高地址，低位存在低地址；
例題：
決議：
引入1首先看一道簡單題：
設有一個1MB容量的存盤器，字長32位，問：按位元組編址，字編址的尋址范圍以及各自的尋址范圍大小?
如果按位元組編址，則1MB = 2 ^10KB = 2 ^20B 1位元組=8bit=1B 2 ^20B/1B = 2 ^20地址范圍為0~(2 ^20)-1,也就是說需要20根地址線才能完成對1MB空間的編碼，所以地址暫存器為20位,尋址范圍大小為2 ^20=1M；
如果按字編址，則1MB = 2 ^10KB = 2 ^20B 1位元組=32bit=4B 2 ^20B/4B = 2 ^18地址范圍為0~(2 ^18)-1，也就是說我們至少要用18根地址線才能完成對1MB空間的編碼，因此按字編址的尋址范圍大小是2 ^18；
區分尋址空間與尋址范圍兩個不同的概念，尋址范圍僅僅是一個數字范圍，不帶有單位而尋址 范圍的大小很明顯是一個數，指尋址區間的大小而尋址空間指能夠尋址最大容量，單位一般用MB、B來表示；本題中尋址范圍為0~(2^20)-1,尋址空間為1MB，尋址大小1M；
M為數量單位 1024=1K，1024K=1M MB指容量大小 1024B=1KB，1024KB=1MB.引入2
設有一臺機器有24根地址線，按位元組尋址，求其尋址范圍？
尋址范圍為0~(2 ^24)-1，尋址大小2 ^24=2 ^4M，即16MB；引入3
設有一臺機器有24根地址線，其字長為16位，按字尋址，求其尋址范圍？
字里面封裝了位元組，為了確保每個位元組或者說每個資料都有自己的一個編號，那么需要犧牲一部分地址線來實作，16位字長的機器，每個字表示2個位元組，用1位地址線就能區分出來，這邊可以類比成“每個袋子裝了兩個包子，而我現在只給袋子編號，那么你想要找到袋子里面的包子到底是第一個還是第二個就必須在拿出一位的0和1來表示第一個還是第二個包子”，由此表示字地址的資料線位數就只剩下了24-1=23位了，所以尋址的范圍就變成了0~(2^23)-1，尋址大小2 ^23=2 ^3M，即8MW了；(W代表的字)引入4
設有一臺機器有24根地址線，其字長為32位，按字尋址，求其尋址范圍？
字里面封裝了位元組，為了確保每個位元組或者說每個資料都有自己的一個編號，那么需要犧牲一部分地址線來實作，32位字長的機器，每個字表示4個位元組，用2位地址線就能區分出來，這邊可以類比成“每個袋子裝了四個包子，而我現在只給袋子編號，那么你想要找到袋子里面的包子到底是第一個還是第二個等就必須在拿出一位的0和1來表示第一個還是第二個包子等”，由此表示字地址的資料線位數就只剩下了24-2=22位了，所以尋址的范圍就變成了0~(2^22)-1，尋址大小2 ^22=2 ^2M，即4MW了； -
主存的技術指標
(1) 存盤容量
主存存放的二進制代碼的總位數；
(2) 存盤速度
存取時間：存盤器的訪問時間到讀出時間或者寫入時間；
存取周期：連續兩次獨立的存取器操作(讀或寫)所需的最小間隔時間；
存取周期>存取時間
(3) 存盤器是的帶寬 單位 位/秒；
半導體存盤芯片簡介
-
半導體存盤芯片的基本結構
片選線：（低電平有效選擇）
讀/寫控制線：
使用地址線和資料線計算芯片容量：地址線（單向） 資料線（雙向） 芯片容量 10 4 (2 ^10*4)1K*4位 14 1 16K*1位 13 8 8K*8位存盤芯片片選線的作用：
可以讓某一個芯片或者某寫芯片同時作業；
例：
決議：
每組8個16K *1位存盤芯片，同時作業，構成16K *8位存盤芯片，這樣有四組，總共表示存盤64K，使用32個16K *1位存盤芯片，第一組0 ~ 16K-1，第二組16K ~ 32K-1，第三組32K ~ 48K-1，第四組48K ~ 64K-1；所以構成了64K *8位存盤器；
當地址為65535時，表示64K-1，第四組8片的片選有效，為低電平選擇，其他三組為高電平無效； -
半導體存盤芯片的譯碼驅動方式
(1) 線選法
(2) 重合法
隨機存取存盤器（RAM）
-
靜態RAM（SRAM）
(1) 靜態RAM基本電路的讀操作
(2) 靜態RAM基本電路的寫操作
(3) 靜態RAM芯片舉例
Intel 2114 外特性
Intel 2114 RAM矩陣（64 *64）讀
Intel 2114 RAM矩陣（64 *64）寫
-
動態RAM（DRAM）
(1) 動態RAM基本單元電路
三管：
讀出與原存資訊相反；
寫入與輸入資訊相同；
單管：
讀出時資料線有電流為1；
寫入時Cs充電為1，放電為0；(2) 動態RAM芯片舉例
三管動態RAM芯片(Intel 1103) 讀
三管動態RAM芯片(Intel 1103) 寫
單管動態RAM芯片 Intel 4116(16K *1位)外特性
注：需要14根地址線，但實際上只有7根地址線，所以需要分兩次；
Intel 4116 芯片 讀 原理
Intel 4116 芯片 寫 原理
(3) 動態RAM重繪
重繪與行地址有關
①集中重繪（存取周期為0.5μs）
集中重繪是在規定的一個重繪周期內，對全部存盤單元集中一段時間逐行進行重繪，此刻必須停止讀/寫操作，用0.5μs *128=64μs的時間對128行進行逐行重繪，由于這64μs的時間不能進行讀/寫操作，故稱為“死時間”或訪存“死區”，由于存取周期為0.5μs，重繪周期為2ms，即4000個存取周期，補充一點：為什么重繪與存取不能并行？
因為記憶體就一套地址譯碼和片選裝置，重繪與存取有相似的程序，它要選中一行——這期間片選線、地址線、地址譯碼器全被占用著，同理，重繪操作之間也不能并行——意味著一次只能刷一行，
②分散重繪（存取周期為1μs）
分散重繪是指對每行存盤單元的重繪分散到每個存取周期內完成，其中，把機器的存取周期tc分成兩段，前半段tM用來讀 / 寫或維持資訊，后半段tR用來重繪，即在每個存取操作后系結一個重繪操作，延長了存取周期，這樣存取周期就成了0.5μs + 0.5μs =1μs，但是由于與存取操作系結，就不需要專門給出一段時間來重繪了，這樣，每有128個讀取操作，就會把0-127行全部重繪一遍，故每隔128μs 就可將存盤芯片全部重繪一遍，即重繪周期是1μs×128=128μs遠短于2ms，而且不存在停止讀 / 寫的死時間，但是存取周期長了，整個系統速度降低了（分散重繪的重繪周期128μs ，其實不需要這么頻繁，會導致浪費）;
③異步重繪（分散重繪與集中重繪相結合）
既可以縮短“死時間”，又充分利用最大重繪間隔為2ms的特點，具體操作為：在2ms內對128行各重繪一遍，即每隔15.6μs重繪一行(2000μs / 128≈15.6μs)，而每行重繪的時間仍為0.5μs，這樣，重繪一行只能停止一個存取周期，但對每行來說，重繪間隔時間仍為2ms，而死時間為0.5μs，（相對每一段來說，是集中式重繪，相對整體來說，是分散式重繪），如果將 DRAM 的重繪安排在CPU對指令的譯碼階段，由于這個階段CPU不訪問存盤器，所以這種方案既克服了分散重繪需獨占0.5μs用于重繪，使存取周期加長且降低系統速度的缺點，又不會出現集中重繪的訪存“死區”問題，從根本上上提高了整機的作業效率；
3.動態RAM和靜態RAM的比較
只讀存盤器（ROM）
簡介：
- 掩模ROM（MROM）
行和列選擇線交叉處有MOS管為1；
行和列選擇線交叉處無MOS管為0； - PROM（一次性編程）
- EPROM（多次性編程）
- EEPROM（多次性編程）
- Flash Memory（閃速型存盤器）
存盤器和CPU的連接
-
存盤器容量的擴展
(1) 位擴展（增加存盤字長）
用 2片 1K *4位存盤芯片組成1K *8位的存盤器（10根地址線，8根資料線）
(2) 字擴展（增加存盤字的數量）
用 2 片1K *8位存盤芯片組成2K *8位的存盤器（11根地址線，8根資料線），不同時作業利用1根地址線選擇其中一個芯片
0 10個0~10個1 第一片；
1 10個0~10個1 第二片；
(3) 字，位擴展
用 8 片1K *4位存盤芯片組成4K *8位的存盤器（21根地址線，8根資料線），每2片1K *4位構成1K *8位芯片，需要4組；
00 10個0~10個1 第一組；
01 10個0~10個1 第二組；
10 10個0~10個1 第三組；
11 10個0~10個1 第四組； -
存盤器與CPU的連接
地址線的連接
資料線的連接
讀 / 寫命令的連接
片選線的連接
合理選擇存盤芯片
其他 時序，負載
主存地址空間分配：
系統程式區：6000H~67FFH
用戶程式區：6800H~6BFFH
(1) 寫出對應的二進制代碼
(2)確定芯片的數量和型別
(3) 分配地址線
(4) 確定片選信號
74138譯碼器介紹
A，B，C 輸入埠，輸入二進制數；
Y0~Y7 輸出埠，輸出十進制數；
G1，G2A，G2B 片選埠，當以此為100時芯片選通，否則無法作業；
(1) 寫出對應的二進制地址碼
(2) 確定芯片的數量和型別
(3) 分配地址線
(4) 確定片選信號
(1) 寫出對應的二進制地址碼
(2) 確定芯片的數量和型別
(3) 分配地址線
(4) 確定片選信號
存盤器的校驗
-
編碼的最小距離
任意兩組合法代碼之間二進制位數的最小差異；
編碼的糾錯，檢錯能力與編碼的最小距離有關；
漢明碼就是具有一位糾錯能力的編碼； -
漢明碼的組成
漢明碼采用奇偶檢驗，分組校驗；
漢明碼的分組是一種非劃分方式：
分三組，每組有1位校驗位，共包括4位資料位；
為什么分三組：寫出對應的二進制代碼：
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111
所以，001 代表的1為第一組，010代表的2為第二組，100代表的4為第三組，011代表在第1和第2組公共部分；
漢明碼的組成需增添多少位檢測位：2k>=n+k+1;
檢測位的位置：2i (i=0,1,2,3,……)；
異或：異或不同位真(1)，同或相同為真(1)；
-
漢明碼的糾錯程序
二進制多所對應的十進制的值就是出錯位；
因為第四位是校驗位，錯了，可以不去糾錯；
校驗： 與偶校驗不同的是，糾錯程序中，偶校驗用異或，奇校驗用同或；
提高訪存速度的措施
- 采用高速器件；
- 采用層次結構 Cache -主存；
- 調整主存結構；
轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/263444.html
標籤：其他
上一篇：修電腦必備原理之 計算機組成原理（一）—— 計算機系統概述
下一篇：2021屆通信保研經歷（一）準備