單體多字存儲器

❶ 計算機組成原理(三)存儲系統

輔存中的數據要調入主存後才能被CPU訪問

按存儲介質，存儲器可分為磁表面存儲器（磁碟、磁帶)、磁心存儲器半導體存儲器（MOS型存儲器、雙極型存儲器）和光存儲器（光碟)。

隨機存取存儲器（RAM）：讀寫任何一個存儲單元所需時間都相同，與存儲單元所在的物理位置無關，如內存條等

順序存取存儲器（SAM）：讀寫一個存儲單元所需時間取決於存儲單元所在的物理位置，如磁碟等

直接存取存儲器（DAM）：既有隨機存取特性，也有順序存取特性。先直接選取信息所在區域，然後按順序方式存取。如硬碟等

相聯存儲器，即可以按內容訪問的存儲器（CAM）可以按照內容檢索到存儲位置進行讀寫，「快表」就是一種相聯存儲器

讀寫存儲器—即可讀、也可寫（如：磁碟、內存、Cache）
只讀存儲器—只能讀，不能寫（如：實體音樂專輯通常採用CD-ROM，實體電影採用藍光光碟，BIOS通常寫在ROM中）

斷電後，存儲信息消失的存儲器——易失性存儲器（主存、Cache）
斷電後，存儲信息依然保持的存儲器——非易失性存儲器（磁碟、光碟）
信息讀出後，原存儲信息被破壞——破壞性讀出（如DRAM晶元，讀出數據後要進行重寫）
信息讀出後，原存儲信息不被破壞——非破壞性讀出（如SRAM晶元、磁碟、光碟）

存儲器晶元的基本電路如下

封裝後如下圖所示

圖中的每條線都會對應一個金屬引腳，另外還有供電引腳、接地引腳，故可以由此求引腳數目

n位地址對應2 ⁿ 個存儲單元

假如有8k×8位的存儲晶元，即

現代計算機通常按位元組編址，即每個位元組對應一個地址

但也支持按位元組定址、按字定址、按半字定址、按雙字定址

(Dynamic Random Access Memory，DRAM)即動態RAM，使用柵極電容存儲信息
(Static Random Access Memory，SRAM)即靜態RAM，使用雙穩態觸發器存儲信息

DRAM用於主存、SRAM用於Cache，兩者都屬於易失性存儲器

簡單模型下需要有 根選通線，而行列地址下僅需 根選通線

ROM晶元具有非易失性，斷電後數據不會丟失

主板上的BIOS晶元（ROM），存儲了「自舉裝入程序」，負責引導裝入操作系統（開機）。邏輯上，主存由 輔存RAM+ROM組成，且二者常統一編址

位擴展的連接方式是將多個存儲晶元的地址端、片選端和讀寫控制端相應並聯，數據端分別引出。

字擴展是指增加存儲器中字的數量，而位數不變。字擴展將晶元的地址線、數據線、讀寫控制線相應並聯，而由片選信號來區分各晶元的地址范圍。

實際上，存儲器往往需要同時擴充字和位。字位同時擴展是指既增加存儲字的數量，又增加存儲字長。

兩個埠對同一主存操作有以下4種情況：

當出現(3)(4)時，置「忙」信號為0，由判斷邏輯決定暫時關閉一個埠（即被延時），未被關閉的埠正常訪問，被關閉的埠延長一個很短的時間段後再訪問。

多體並行存儲器由多體模塊組成。每個模塊都有相同的容量和存取速度，各模塊都有獨立的讀寫控制電路、地址寄存器和數據寄存器。它們既能並行工作，又能交義工作。多體並行存儲器分為高位交叉編址（順序方式)和低位交叉編址（交叉方式)兩種.

①高位交叉編址

②低位交叉編址

採用「流水線」的方式並行存取（宏觀上並行，微觀上串列）,連續取n個存儲字耗時可縮短為

宏觀上，一個存儲周期內，m體交叉存儲器可以提供的數據量為單個模塊的m倍。存取周期為T，存取時間/匯流排傳輸周期為r，為了使流水線不間斷，應保證模塊數

單體多字系統的特點是存儲器中只有一個存儲體，每個存儲單元存儲m個字，匯流排寬度也為m個字。一次並行讀出m個字，地址必須順序排列並處於同一存儲單元。

缺點：每次只能同時取m個字，不能單獨取其中某個字；指令和數據在主存內必須是連續存放的

為便於Cache 和主存之間交換信息，Cache 和主存都被劃分為相等的塊，Cache 塊又稱Cache 行，每塊由若干位元組組成。塊的長度稱為塊長(Cache 行長)。由於Cache 的容量遠小於主存的容盤，所以Cache中的塊數要遠少於主存中的塊數，它僅保存主存中最活躍的若干塊的副本。因此 Cache 按照某種策略，預測CPU在未來一段時間內欲訪存的數據，將其裝入Cache.

將某些主存塊復制到Cache中，緩和CPU與主存之間的速度矛盾

CPU欲訪問的信息已在Cache中的比率稱為命中率H。先訪問Cache，若Cache未命中再訪問主存，系統的平均訪問時間t 為

同時訪問Cache和主存，若Cache命中則立即停止訪問主存系統的平均訪問時間t 為

空間局部性：在最近的未來要用到的信息(指令和數據)，很可能與現在正在使用的信息在存儲空間上是鄰近的

時間局部性：在最近的未來要用到的信息，很可能是現在正在使用的信息

基於局部性原理，不難想到，可以把CPU目前訪問的地址「周圍」的部分數據放到Cache中

直接映射方式不需要考慮替換演算法，僅全相聯映射和組相聯映射需要考慮

①隨機演算法(RAND):若Cache已滿，則隨機選擇一塊替換。實現簡單，但完全沒考慮局部性原理，命中率低，實際效果很不穩定

②先進先出演算法(FIFO):若Cache已滿，則替換最先被調入Cache的塊。實現簡單，依然沒考慮局部性原理

③近期最少使用演算法(LRU):為每一個Cache塊設置一個「計數器」，用於記錄每個Cache塊已經有多久沒被訪問了。當Cache滿後替換「計數器」最大的.基於「局部性原理」，LRU演算法的實際運行效果優秀，Cache命中率高。

④最不經常使用演算法(LFU):為每一個Cache塊設置一個「計數器」，用於記錄每個Cache塊被訪問過幾次。當Cache滿後替換「計數器」最小的.並沒有很好地遵循局部性原理，因此實際運行效果不如LRU

現代計算機常採用多級Cache，各級Cache之間常採用「全寫法+非寫分配法」；Cache-主存之間常採用「寫回法+寫分配法」

寫回法(write-back)：當CPU對Cache寫命中時，只修改Cache的內容，而不立即寫入主存，只有當此塊被換出時才寫回主存。減少了訪存次數，但存在數據不一致的隱患。

全寫法(寫直通法，write-through)：當CPU對Cache寫命中時，必須把數據同時寫入Cache和主存，一般使用寫緩沖(write buffer)。使用寫緩沖，CPU寫的速度很快，若寫操作不頻繁，則效果很好。若寫操作很頻繁，可能會因為寫緩沖飽和而發生阻塞訪存次數增加，速度變慢，但更能保證數據一致性

寫分配法(write-allocate)：當CPU對Cache寫不命中時，把主存中的塊調入Cache，在Cache中修改。通常搭配寫回法使用。

非寫分配法(not-write-allocate)：當CPU對Cache寫不命中時只寫入主存，不調入Cache。搭配全寫法使用。

頁式存儲系統：一個程序(進程)在邏輯上被分為若干個大小相等的「頁面」， 「頁面」大小與「塊」的大小相同 。每個頁面可以離散地放入不同的主存塊中。CPU執行的機器指令中，使用的是「邏輯地址」，因此需要通「頁表」將邏輯地址轉為物理地址。頁表的作用：記錄了每個邏輯頁面存放在哪個主存塊中

邏輯地址（虛地址）：程序員視角看到的地址
物理地址（實地址）：實際在主存中的地址

快表是一種「相聯存儲器」，可以按內容尋訪，表中存儲的是頁表項的副本；Cache中存儲的是主存塊的副本

地址映射表中每一行都有對應的標記項

主存-輔存：實現虛擬存儲系統，解決了主存容量不夠的問題

Cache-主存：解決了主存與CPU速度不匹配的問題

❷ 單體多字存儲器是怎麼一次取出n條指令的

比如存儲字長為32位，指令字長為8位，用一個存取時間就能取出這一個存儲單元的內容，也就是4條指令，然後每隔1/4存取周期向CPU送一條指令，一個存儲周期就能送4條。當然前提是指令在主存內是連續存放的。

❸ 存儲器有哪些

問題一：計算機存儲器包括哪些部分？？ 存儲器：是計算機的重要組成部分.
它可分為：

計算機內部的存儲器（簡稱內存）

計算機外部的存儲器（簡稱外存）

內存儲器從功能上可以分為：讀寫存儲器 RAM、廠讀存儲器ROM兩大類

計算機存儲容量以位元組為單位，它們是:位元組B( 1Byte=8bit)、千位元組(1KB=1024B)、兆位元組(1MB=1024KB)、千兆位元組（1GB=1024MB）、1TB＝1024GB

二、計算機的外存儲器一般有：軟盤和軟碟機、硬碟、CD－ROM、可擦寫光碟機即CD－RW光碟機還有USB介面的移動硬碟、光碟機、或可擦寫電子硬碟（優盤）等。

問題二：計算機中有哪些存儲器？ 40分 計算機存儲器分為內存儲器和外存儲器
隨機存取存儲器（RAM）

主存儲器（內存）

只讀存儲器（ROM）

存儲器

硬碟

輔助存儲器（外存） 軟盤

光碟

其它

問題三：內存包括哪些存儲器? 內存儲器簡稱內存，一般指插在計算機主板上的內存條，但也包括主板、CPU、顯卡、音效卡等上帶的內存，這些卡上的內存一般速度比較快，是上好的內存。
外存儲器即能夠帶走的存儲介質，如硬碟、軟盤、ZIP盤、U盤、磁帶等，相應的其驅動器也就稱作外存儲器，有的存儲器和存儲介質是做在一起的，如硬碟、U盤等。

問題四：存儲器是什麼 存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程序和數據。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。存儲器的構成構成存儲器的存儲介質，目前主要採用半導體器件和磁性搭清材料。存儲器中最小的存儲單位就是一個雙穩態半導體電路或一個CMOS晶體管或磁性材料的存儲元，它可存儲一個二進制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然後再由許多存儲單元組成一個存儲器。 一個存儲器包含許多存儲單元，每個存儲單元可存放一個位元組。每個存儲單元的位置都有一個編號，即地址，一般用十六進製表示。一個存儲器中所有存儲單元可存放數據的總和稱為它的存儲容量。假設一個存儲器的地址碼由20位二進制數（即5位十六進制數）組成，則可表示220，即1M個存儲單元地址。每個存儲單元存放一個位元組，則該存儲器的存儲容量為1KB。存儲器的分類按存儲介質分半導體存儲器：用半導體器件組成的存儲器。磁表面存儲器：用磁性材料做成的存儲器。按存儲方式分隨機存儲器：任何存儲單元的內容都能被隨機存取，且存取時間和存儲單元的物理位置無關。順序存儲器：只能按某種順序來存取，存取時間和存儲單元的物理位置有關。按存儲器的讀寫功能分只讀存儲器(ROM)：存儲的內容是固定不變的，只能讀出而不能寫入的半導體存儲器。隨機讀寫存儲器(RAM)：既能讀出又能寫入的半導體存儲器。按信息的可保存性分非永久記憶的存儲器：斷電後信息即消失的存儲器。永久記憶性存儲器：斷電後仍能保存信息的存儲器。按在計算機系統中的作用分根據存儲器在計算機系統中所起的作用，可分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器、控制存儲器等。為了解決對存儲器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾，目前通常採用多級存儲器體系結構，即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。名稱 簡稱 用 途 特點高速緩沖存儲器 Cache 高速存取指令和數據 存取速度快，但存儲容量小主存儲器 主存 存放計算機運行期間的大量程序和數據 存取速度較快，存儲容量不大外存儲器 外存 存放系統程序和大型數拆枝腔據文件及資料庫 存儲容量大，位成本低存儲器的層次結構按照與CPU的接近程度，存儲器分為內存儲器與外存儲器，簡稱內存與外存。內存儲器又常稱為主存儲器（簡稱主存），屬於主機的組成部分；外存儲器又常稱為輔助存儲器（簡稱輔存），屬於外部設備。CPU不能像訪問內存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設備進行數據傳輸，必須通過內存進行。在80386以上的高檔微機中，還配置了高速緩沖存儲器（chache），這時內存包括主存與高速緩存兩部分。對於低檔微機，主存即為內存。把存儲器分為幾個層次主要基於旅衫下述原因：1、合理解決速度與成本的矛盾，以得到較高的性能價格比。 半導體存儲器速度快，但價格高，容量不宜做得很大，因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內存儲器。磁碟存儲器價格較便宜，可以把容量做得很大，但存取速度較慢，因此用作存取次數較少，且需存放大量程序、原始數據（許多程序和數據是暫時不參加運算的）和運行結果的外存儲器。計算機在執行某項任務時，僅將與此有關的程序和原始數據從磁碟上調入容量較小的內存，通過CPU與內存進行高速的數據處理，然後將最終結果通過內存再寫入磁碟。這樣的配置價格適中，綜合存取速度則較快。為解決高速的CPU與速度相對較慢的主存的矛盾，還可使用高速緩存。它採用速度很快、價格更高的半導體靜態存儲器，甚至與微處理器做在一起，存放當前使......>>

問題五：內存儲器包括些什麼 計算機的存儲器包括內存儲器和外存儲器。
內存儲器簡稱內存，一般指插在計算機主板上的內存條，但也包括主板、CPU、顯卡、音效卡等上帶的內存，這些卡上的內存一般速度比較快，是上好的內存。

內存包括ram和rom，rom一般都很小，主要用來存儲bi觸s以及一些信息（比如內存條上除了ram還有一些rom用於存儲ram的信息），只不過rom的大小一般都很小往往被忽略，所以有時候我們說到內存也特指是ram，即是運存

外存儲器 如硬碟、軟盤、ZIP盤、U盤、磁帶等，相應的其驅動器也就稱作外存儲器，有的存儲器和存儲介質是做在一起的，如硬碟、U盤等。

問題六：內部存儲器都存有哪些內容 內存包括隨機存儲器（RAM），只讀存儲器（ROM），以及高速緩存（CACHE）等。
ROM中常存放管理機器本身的監控程序和一些服務程序。

RAM一般用來存儲電腦運行時所需要的程序和數據。程序運行之前要先調入內存。系統程序（監控程序、服務程序、操作系統等）也會使用RAM的一部分空間來存儲程序或數據。

高速緩存為CPU提供高速訪問緩沖。

問題七：常見的外存儲器有哪些?它們各有什麼特點? 磁碟，已淘汰。
光碟，容易存放，價格低，易刮花，容量一般，CD碟600M左右，DVD碟單層4.7G，雙層8.5，BRD是新產品，容量更大，價格不菲。光碟有可刻錄和只讀之分，有一次性刻錄和反復刻錄之別。必需配置光碟機、碟機、刻錄機等其中一樣設備才能使用。

硬碟，存儲、讀寫比較容易，存儲量也較大，價格高，現在市場上幾百元元就能買到1T的產品，但是便攜性比較差，再就是由於硬碟內部是物理結構器件，有磁碟，磁頭，集成電路，電機等器件，也就決定了它的防震性能較差，受到摔打或撞擊後容易形成硬傷。

U盤，又稱快閃記憶體檔，擁有讀寫速度較快，攜帶方便，體積小等優點，容量一般，價格一般，現在普遍使用的是2G，4G，8G等產品，當然還有容量更高的16G，32G，64G等產品，但是價格也就不菲了。

快閃記憶體卡，又稱內存卡，體積小巧，攜帶方便，存儲快，與U盤相似，擔體積更小，容量一般，目前常見的1G，2G，4G，價格一般。按材質分為TF卡、MMS卡（又稱記憶棒）、SD卡、XD卡、MMC卡等。必須配置讀卡器才能使用，現在手機、數碼相機等電子設備都內置有讀卡器。

問題八：PLC存儲器常見的類型有哪些？ （2） EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲器，在斷電情況下存儲器內的所有內容保持不變(在紫外線連續照射下可擦除存儲器內容)。（3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲器，使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。2 PLC 存儲空間的分配雖然各種PLC 的CPU 的最大定址空間各不相同，但是根據PLC 的工作原理其存儲空間一般包括以下三個區域：系統程序存儲區；系統RAM 存儲區(包括I/O 映象區和系統軟設備等)；用戶程序存儲區。(1)系統程序存儲區在系統程序存儲區中存放著相當於計算機操作系統的系統程序，包括監控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序、等由製造廠商將其固化在EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬體一起決定了該PLC 的性能。(2)系統RAM 存儲區 系統RAM 存儲區包括I/O 映象區以及各類軟設備如：邏輯線圈、數據寄存器、計時器、計數器、變址寄存器、累加器、等存儲器。 I/O 映象區，由於PLC 投入運行後只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態和數據在輸出刷新階段才將輸出的狀態和數據送至相應的外設，因此它需要一定數量的存儲單元(RAM)以存放I/O 的狀態和數據，這些單元稱作I/O 映象區，一個開關量I/O 佔用存儲單元中的一個位(bit)，一個模擬量I/O 佔用存儲單元中的一個字(16 個bit)， 因此整個I/O 映象區可看作兩個部分組成：開關量I/O 映象區，模擬量I/O 映象區。系統軟設備存儲區除了I/O 映象區區以外，系統RAM 存儲區還包括PLC 內部各類軟設備(邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等)的存儲區，該存儲區又分為具有失電保持的存儲區域和無失電保持的存儲區域，前者在PLC 斷電時由內部的鋰電池供電，數據不會遺失，後者當PLC 斷電時數據被清零1) 邏輯線圈與開關輸出一樣，每個邏輯線圈佔用系統RAM 存儲區中的一個位，但不能直接驅動外設，只供用戶在編程中使用，其作用類似於電器控制線路中的繼電器，另外不同的PLC 還提供數量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2) 數據寄存器
與模擬量I/O 一樣，每個數據寄存器佔用系統RAM 存儲區中的一個字(16bits) ，另外PLC 還提供數量不的特殊數據寄存器，具有不同的功能。3) 計時器4) 計數器(3) 用戶程序存儲區 用戶程序存儲區存放用戶編制的用戶程序，不同類型的PLC 其存儲容量各不相同。

❹ 單體多字結構和多體並行結構,多體並行結構里的高位交叉並行結構和低位交叉並行結構是什麼意思

1.單體多字系統
適用於程序和數據在存儲體內是連續存放的情況。在一個存取周期內，從同一地址取出多條指令，然後再逐條將指令送至CPU執行，這樣增大了存儲器的帶寬，提高了單體存儲器的速度。這里的單體應該就是一個模塊，但是每次可以讀取多個字，可以和多體進行比較。
（圖在唐朔飛態虧老師的計算機組成原理書的103頁）
2.多體並行系統
有多個模塊，每個模塊有相同的容量以帆遲神及存取速度，各模塊各自都有獨立的地址寄存器（MAR），數據寄存器（MDR），地址解碼，驅動電路和讀旦凳寫電路，他們能夠並行工作，同時也能交叉工作（什麼是交叉工作？），但是並行讀出的數據在匯流排上需要分時傳送。