冯诺依曼计算机的存储器¶
概述¶
存储器是冯诺依曼计算机的重要组成部分,用于存储程序和数据。根据冯诺依曼结构,程序和数据统一存储在同一个存储器中。
存储器的功能¶
存储器功能
存储器的主要功能包括:
存储器功能
- 存储程序
- 存储数据
- 按地址访问
- 读写操作
存储器的组成¶
存储单元¶
存储单元
存储器的基本单位,每个存储单元有一个地址。
存储单元结构:
存储字¶
存储字
一个存储单元中存放的二进制信息。
存储字长:
- 8位: 字节
- 16位: 字
- 32位: 双字
- 64位: 四字
存储器的性能指标¶
存储器性能指标
存储器的主要性能指标:
| 指标 | 说明 | 单位 |
|---|---|---|
| 存储容量 | 存储单元总数 | 字节(Byte) |
| 存取时间 | 从启动到完成的时间 | 纳秒(ns) |
| 存储周期 | 连续两次访问的最小间隔 | 纳秒(ns) |
| 存储器带宽 | 单位时间传输的数据量 | 字节/秒 |
存储器的分类¶
按存储介质分类¶
1. 半导体存储器¶
半导体存储器
使用半导体器件作为存储介质。
类型:
- RAM: 随机存取存储器
- ROM: 只读存储器
2. 磁表面存储器¶
磁表面存储器
使用磁性材料作为存储介质。
类型:
- 硬盘
- 磁带
按存取方式分类¶
1. 随机存取存储器(RAM)¶
RAM
可以随机读写任意存储单元。
类型:
- SRAM: 静态RAM,速度快,用作Cache
- DRAM: 动态RAM,容量大,用作主存
2. 只读存储器(ROM)¶
ROM
只能读出不能写入。
类型:
- MROM: 掩膜ROM
- PROM: 可编程ROM
- EPROM: 可擦除PROM
- EEPROM: 电可擦除PROM
存储器的层次结构¶
存储器层次结构
为了解决速度、容量、价格的矛盾,采用层次结构。
graph TB
A[寄存器<br/>最快/最小/最贵] --> B[Cache<br/>L1/L2/L3]
B --> C[主存储器<br/>RAM]
C --> D[辅助存储器<br/>硬盘/SSD]层次结构原理:
- 速度由快到慢
- 容量由小到大
- 价格由贵到便宜
- CPU访问频率由高到低