計算機專接本之微機原理5存儲器要點課件

計算機專接本之微機原理5存儲器要點課件contents目錄存儲器概述存儲器的工作原理存儲器的技術(shù)類型存儲器的系統(tǒng)架構(gòu)存儲器的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)習(xí)題與思考題01存儲器概述定義存儲器是計算機系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)和指令的部件。分類按照存儲介質(zhì)，存儲器可以分為半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器和光盤存儲器等；按照工作方式，可分為隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。定義與分類磁芯存儲器半導(dǎo)體存儲器磁表面存儲器光盤存儲器存儲器的發(fā)展歷程01020304早期計算機使用的存儲器，以磁芯為存儲介質(zhì)。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)，以半導(dǎo)體集成電路為存儲介質(zhì)，分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。利用磁性材料在硬磁盤表面記錄數(shù)據(jù)，容量大、價格低。利用激光在光盤上燒制出凹坑來記錄數(shù)據(jù)，容量大、成本低。用于保存程序、數(shù)據(jù)和文件等。數(shù)據(jù)存儲作為CPU和主存的緩沖區(qū)，提高系統(tǒng)性能。緩存作為主存之外的擴展內(nèi)存，用于大容量數(shù)據(jù)存儲和處理。擴展內(nèi)存擴展物理內(nèi)存的容量，實現(xiàn)進程間的地址空間隔離。虛擬內(nèi)存存儲器的應(yīng)用場景02存儲器的工作原理表示存儲器能夠存儲的二進制信息量，單位為字節(jié)（Byte）。存儲容量指從存儲器接收到讀/寫命令到開始讀/寫操作所需的時間。存取時間指存儲器進行連續(xù)兩次獨立的讀或?qū)懖僮魉璧淖疃虝r間。存取周期指存儲器每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，單位為MB/s。數(shù)據(jù)傳輸率存儲器的技術(shù)指標(biāo)存儲器由許多存儲單元組成，每個單元可以存儲一個二進制數(shù)。當(dāng)需要讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)時，通過地址線將該單元選中，然后從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)需要寫入數(shù)據(jù)時，同樣通過地址線選中存儲單元，然后通過數(shù)據(jù)線寫入數(shù)據(jù)。存儲器的讀寫原理靜態(tài)存儲器（SRAM）只要電源保持供電，存儲在SRAM中的數(shù)據(jù)就不會丟失。動態(tài)存儲器（DRAM）需要定期刷新以保持?jǐn)?shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)會逐漸丟失。存儲器的數(shù)據(jù)保持03存儲器的技術(shù)類型速度快、功耗高、集成度低SRAM是一種雙穩(wěn)態(tài)電路，每個存儲單元由6個晶體管組成。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以訪問速度快，但功耗較高且集成度較低。靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）集成度高、功耗低、速度較慢DRAM由一個晶體管和一個電容組成，結(jié)構(gòu)簡單，所以集成度高且功耗低。但由于電容會漏電，所以需要定期刷新，導(dǎo)致訪問速度較慢。動態(tài)隨機存儲器（DRAM）只讀存儲器（ROM）信息可永久保存、不可寫入、只能讀取ROM內(nèi)部存儲單元的位值是固定的，只能讀取而不能修改。因此，ROM常用于存儲固定數(shù)據(jù)，如程序代碼、常量等。VS可電擦除、可編程、非易失性FlashMemory是一種基于浮柵晶體管的存儲器，具有可電擦除和可編程的特性。它可以在不失去電源的情況下保存數(shù)據(jù)，并且可以通過擦除操作來刪除數(shù)據(jù)。由于其低功耗、高可靠性、高耐久性和快速擦除速度等特點，F(xiàn)lashMemory廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、移動設(shè)備等領(lǐng)域。閃存（FlashMemory）04存儲器的系統(tǒng)架構(gòu)總線是連接存儲器和其他計算機組件的通道，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。存儲器接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了存儲器與CPU、主板等其他組件之間的連接規(guī)范，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院图嫒菪??？偩€架構(gòu)與接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)總線架構(gòu)高速緩存是CPU內(nèi)部的小容量存儲器，用于存儲經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)訪問速度。高速緩存（Cache）主存是計算機的主要存儲器，用于存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)。主存管理涉及內(nèi)存分配、回收和保護等機制。主存管理存儲器的層次結(jié)構(gòu)高速緩存（Cache）與主存管理高速緩存替換策略當(dāng)高速緩存已滿時，需要選擇一個數(shù)據(jù)塊替換出去，常用的替換策略有最近最少使用（LRU）和先進先出（FIFO）等。主存管理方式主存管理方式包括分區(qū)管理、頁式管理和段式管理等，不同的管理方式有各自的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景。05存儲器的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)閃存技術(shù)01隨著固態(tài)硬盤（SSD）的普及，閃存技術(shù)已成為新型存儲器的主流技術(shù)之一。其優(yōu)點包括快速讀寫速度、低功耗和耐沖擊等特性。相變存儲器（PRAM）02利用特殊材料在電流的作用下發(fā)生相變，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。PRAM具有讀寫速度快、壽命長和可靠性高等優(yōu)點。磁阻式隨機存取存儲器（MRAM）03利用磁性材料的磁阻變化來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。MRAM具有非易失性、高速和低功耗等優(yōu)點。新型存儲器技術(shù)存儲器容量與速度的提升隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，存儲器的容量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。從傳統(tǒng)的機械硬盤（HDD）到固態(tài)硬盤（SSD），再到未來的新型存儲器，容量將不斷提升。存儲器容量隨著存儲器技術(shù)的進步，讀寫速度也在不斷提升。例如，NVMe協(xié)議的固態(tài)硬盤相比傳統(tǒng)的AHCI協(xié)議，具有更高的讀寫速度。存儲速度為了確保數(shù)據(jù)的安全性，存儲器中的數(shù)據(jù)需要進行加密處理。常見的加密算法包括AES、RSA等。隨著數(shù)據(jù)泄露事件的頻發(fā)，隱私保護已成為存儲器技術(shù)的重要挑戰(zhàn)之一。需要采取有效的技術(shù)手段和政策法規(guī)來保護用戶隱私。數(shù)據(jù)加密隱私保護數(shù)據(jù)安全與隱私保護問題06習(xí)題與思考題選擇題01選擇題1：關(guān)于存儲器，以下哪個描述是正確的？02A.存儲器是計算機的輸出設(shè)備B.存儲器只能存儲二進制數(shù)據(jù)03C.存儲器的存取速度高于CPU選擇題2：在計算機中，RAM是指什么？D.存儲器的容量是無限的選擇題01020304A.只讀存儲器B.隨機存取存儲器C.順序存取存儲器D.只寫存儲器選擇題填空題1請?zhí)顚懻_的存儲器類型名稱：__________