存储器

复习重点

1. 存储系统的层次结构
2. SRAM 和 DRAM 的区别
3. DRAM 的刷新：为什么要刷新，刷新的特点，主要的刷新方式，刷新间隔，死区时间的计算等
4. SRAM 存储芯片与 CPU 的连接（位扩展、子扩展、子位同时扩展），每个芯片地址范围的计算
5. Cache 的原理，命中率，平均访问时间及访问效率
6. Cache 三种地址映射方式（全相联、直接、组相联）的地址结构
7. 虚拟存储器的概念

三级存储结构

• Cache 存储系统，Cache 硬件调度
• 虚拟存储系统，主要操作系统调度

SRAM 和 DRAM 的区别

	SRAM	DRAM
存储信息	触发器	电容
破坏性读出	非	单管是
需要刷新	不要	需要
运行速度	快	慢
集成度	低	搞
发热量	大	小
存储成本	高	低

• SRAM 读写快，成本高，多用于容量较小的高速缓冲存储器
• DRAM 读写速度较慢，集成度高，生产成本低，多用于容量大的主存储器

DRAM 的刷新

• 刷新间隔 一般器件的刷新周期为 2ms
• 刷新要点
  • 间隔不允许超过 2ms
  • 刷新优先于访存，但不能打断访存周期
  • 刷新期间，不准访存
  • 以一行为单位进行，每刷新一行需要一个存储周期
• 刷新方式
  • 集中式: 存在死区
  • 分散式: 存取周期长
  • 异步式: 折中，使用较多，但是控制路线极其复杂

存储芯片和 CPU 的连接

• 数据线的连接（位扩展）: 并联片选线(CS)
• 地址线的连接（字扩展）: 高位用译码器
• 存储器芯片片选端连接
• 读/写控制信号的连接

Cache

• 理论基础: 程序的局部性原理
  • 时间上的局部性
  • 空间上的局部性
• 基本原理
  • 容量及速度: 工作速度是主存的 5 ~ 10 倍，但容量小，对整个存储系统的硬件线路复杂性和价格影响不大
  • 命中率: $h=\frac{N_c}{N_c+N_m}$
  • 平均访问时间: $T_a=h{T}_c+(1-h)T_m$
  • 访问效率: $e=\frac{T_c}{T_a}$

主存与缓存的地址映射

类型	图片
全相联映射
直接映射
组相联映射

虚拟存储器