「组成原理」存储系统1

SRAM的基本结构和工作原理,DRAM的基本结构和工作原理,只需了解即可;重点关注如何完成存储单元的读写。


目录:

  1. 存储系统层次结构
  2. 存储单元如何读写
  3. 存储扩展

前置知识:


存储系统层次结构

基本存储系统

计算机使用中,存储系统中主存和cpu交互有以下几步。

  1. 输入设备将程序与数据写入主存
  2. CPU取指令
  3. CPU执行指令期间从主存中读数据
  4. CPU写回运算结果
  5. 输出设备输出结果

从交互中,我们了解到指令执行期间CPU会多次访问存储器;同时我们能了解到,CPU增速比主存快得多,将来主存与CPU速度之间差距会越来越大。

所以我们要解决的问题有:

  • 主存速度够快与否
  • 主存容量够大否
  • 存储器便宜与否

问题

  • 速度不足
    CPU增速超越主存,且指令执行期间CPU要多次和主存交互。

  • 容量不够
    CPU、主板相关技术指标吸纳之主存容量。
    同时应用对主存的需求却不断扩大。

解决

存储系统层次化结构可以解决速度容量问题。


存储系统的层次化结构

速度不足我们加入了Cache,让CPU访问到的存储系统有Cache,也就是较快的速度。


这样我们就有了Cache的速度,辅存的容量和价格。

Cache的预先读取利用了局部性原理。

局部性原理:

  • 时间局部性:
    现在被访问的信息不久还会被再次访问。
    时间局部性程序结构体现:循环结构
  • 空间局部性
    现在被访问的信息附近的信息下一次会被访问。
    空间局部性的程序结构体现:顺序结构
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