① 外存的工作原理
外存的工作原理就是把内容转换成信号,存在磁盘上。
外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
外存储器的特点是容量大、价格低,但是存取速度慢。内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据;外存储器用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器和外存储器之间常常频繁地交换信息。[1] 外存通常是磁性介质或光盘,像硬盘,软盘,磁带,CD等,能长期保存信息,并且不依赖于电来保存信息,但是由机械部件带动,速度与CPU相比就显得慢的多。
软盘:软磁盘使用柔软的聚酯材料制成原型底片,在两个表面涂有磁性材料。常用软盘直径为3.5英寸,存储容量为1.44MB.软盘通过软盘驱动器来读取数据。
U盘:U盘也被称为“闪盘”,可以通过计算机的USB口存储数据。与软盘相比,由于U盘的体积小、存储量大及携带方便等诸多优点,U盘已经取代软盘的地位。
硬盘:硬磁盘是由涂有磁性材料额铝合金原盘组成的,每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。
磁带存储器:磁带也被称为顺序存取存储器SAM。它存储容量很大,但查找速度很慢,一般仅用作数据后备存储。计算机系统使用的磁带机有3中类型:盘式磁带机、数据流磁带机及螺旋扫描磁带机。
光盘存储器:光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术,即使用激光在某种介质上写入信息,然后再利用激光读出信息。光盘存储器可分为:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。
② 下面4种存储器中,属于数据易失性的存储器是()。
下面4种存储器祥桐带中轮键,属于数据易失谨芦性的存储器是()。
A.RAM(正确答案)
B.ROM
C.PROM
D.CD-ROM
③ 计算机组成原理(三)存储系统
辅存中的数据要调入主存后才能被CPU访问
按存储介质,存储器可分为磁表面存储器(磁盘、磁带)、磁心存储器半导体存储器(MOS型存储器、双极型存储器)和光存储器(光盘)。
随机存取存储器(RAM):读写任何一个存储单元所需时间都相同,与存储单元所在的物理位置无关,如内存条等
顺序存取存储器(SAM):读写一个存储单元所需时间取决于存储单元所在的物理位置,如磁盘等
直接存取存储器(DAM):既有随机存取特性,也有顺序存取特性。先直接选取信息所在区域,然后按顺序方式存取。如硬盘等
相联存储器,即可以按内容访问的存储器(CAM)可以按照内容检索到存储位置进行读写,“快表”就是一种相联存储器
读写存储器—即可读、也可写(如:磁盘、内存、Cache)
只读存储器—只能读,不能写(如:实体音乐专辑通常采用CD-ROM,实体电影采用蓝光光盘,BIOS通常写在ROM中)
断电后,存储信息消失的存储器——易失性存储器(主存、Cache)
断电后,存储信息依然保持的存储器——非易失性存储器(磁盘、光盘)
信息读出后,原存储信息被破坏——破坏性读出(如DRAM芯片,读出数据后要进行重写)
信息读出后,原存储信息不被破坏——非破坏性读出(如SRAM芯片、磁盘、光盘)
存储器芯片的基本电路如下
封装后如下图所示
图中的每条线都会对应一个金属引脚,另外还有供电引脚、接地引脚,故可以由此求引脚数目
n位地址对应2 n 个存储单元
假如有8k×8位的存储芯片,即
现代计算机通常按字节编址,即每个字节对应一个地址
但也支持按字节寻址、按字寻址、按半字寻址、按双字寻址
(Dynamic Random Access Memory,DRAM)即动态RAM,使用栅极电容存储信息
(Static Random Access Memory,SRAM)即静态RAM,使用双稳态触发器存储信息
DRAM用于主存、SRAM用于Cache,两者都属于易失性存储器
简单模型下需要有 根选通线,而行列地址下仅需 根选通线
ROM芯片具有非易失性,断电后数据不会丢失
主板上的BIOS芯片(ROM),存储了“自举装入程序”,负责引导装入操作系统(开机)。逻辑上,主存由 辅存RAM+ROM组成,且二者常统一编址
位扩展的连接方式是将多个存储芯片的地址端、片选端和读写控制端相应并联,数据端分别引出。
字扩展是指增加存储器中字的数量,而位数不变。字扩展将芯片的地址线、数据线、读写控制线相应并联,而由片选信号来区分各芯片的地址范围。
实际上,存储器往往需要同时扩充字和位。字位同时扩展是指既增加存储字的数量,又增加存储字长。
两个端口对同一主存操作有以下4种情况:
当出现(3)(4)时,置“忙”信号为0,由判断逻辑决定暂时关闭一个端口(即被延时),未被关闭的端口正常访问,被关闭的端口延长一个很短的时间段后再访问。
多体并行存储器由多体模块组成。每个模块都有相同的容量和存取速度,各模块都有独立的读写控制电路、地址寄存器和数据寄存器。它们既能并行工作,又能交义工作。多体并行存储器分为高位交叉编址(顺序方式)和低位交叉编址(交叉方式)两种.
①高位交叉编址
②低位交叉编址
采用“流水线”的方式并行存取(宏观上并行,微观上串行),连续取n个存储字耗时可缩短为
宏观上,一个存储周期内,m体交叉存储器可以提供的数据量为单个模块的m倍。存取周期为T,存取时间/总线传输周期为r,为了使流水线不间断,应保证模块数
单体多字系统的特点是存储器中只有一个存储体,每个存储单元存储m个字,总线宽度也为m个字。一次并行读出m个字,地址必须顺序排列并处于同一存储单元。
缺点:每次只能同时取m个字,不能单独取其中某个字;指令和数据在主存内必须是连续存放的
为便于Cache 和主存之间交换信息,Cache 和主存都被划分为相等的块,Cache 块又称Cache 行,每块由若干字节组成。块的长度称为块长(Cache 行长)。由于Cache 的容量远小于主存的容盘,所以Cache中的块数要远少于主存中的块数,它仅保存主存中最活跃的若干块的副本。因此 Cache 按照某种策略,预测CPU在未来一段时间内欲访存的数据,将其装入Cache.
将某些主存块复制到Cache中,缓和CPU与主存之间的速度矛盾
CPU欲访问的信息已在Cache中的比率称为命中率H。先访问Cache,若Cache未命中再访问主存,系统的平均访问时间t 为
同时访问Cache和主存,若Cache命中则立即停止访问主存系统的平均访问时间t 为
空间局部性:在最近的未来要用到的信息(指令和数据),很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的
时间局部性:在最近的未来要用到的信息,很可能是现在正在使用的信息
基于局部性原理,不难想到,可以把CPU目前访问的地址“周围”的部分数据放到Cache中
直接映射方式不需要考虑替换算法,仅全相联映射和组相联映射需要考虑
①随机算法(RAND):若Cache已满,则随机选择一块替换。实现简单,但完全没考虑局部性原理,命中率低,实际效果很不稳定
②先进先出算法(FIFO):若Cache已满,则替换最先被调入Cache的块。实现简单,依然没考虑局部性原理
③近期最少使用算法(LRU):为每一个Cache块设置一个“计数器”,用于记录每个Cache块已经有多久没被访问了。当Cache满后替换“计数器”最大的.基于“局部性原理”,LRU算法的实际运行效果优秀,Cache命中率高。
④最不经常使用算法(LFU):为每一个Cache块设置一个“计数器”,用于记录每个Cache块被访问过几次。当Cache满后替换“计数器”最小的.并没有很好地遵循局部性原理,因此实际运行效果不如LRU
现代计算机常采用多级Cache,各级Cache之间常采用“全写法+非写分配法”;Cache-主存之间常采用“写回法+写分配法”
写回法(write-back):当CPU对Cache写命中时,只修改Cache的内容,而不立即写入主存,只有当此块被换出时才写回主存。减少了访存次数,但存在数据不一致的隐患。
全写法(写直通法,write-through):当CPU对Cache写命中时,必须把数据同时写入Cache和主存,一般使用写缓冲(write buffer)。使用写缓冲,CPU写的速度很快,若写操作不频繁,则效果很好。若写操作很频繁,可能会因为写缓冲饱和而发生阻塞访存次数增加,速度变慢,但更能保证数据一致性
写分配法(write-allocate):当CPU对Cache写不命中时,把主存中的块调入Cache,在Cache中修改。通常搭配写回法使用。
非写分配法(not-write-allocate):当CPU对Cache写不命中时只写入主存,不调入Cache。搭配全写法使用。
页式存储系统:一个程序(进程)在逻辑上被分为若干个大小相等的“页面”, “页面”大小与“块”的大小相同 。每个页面可以离散地放入不同的主存块中。CPU执行的机器指令中,使用的是“逻辑地址”,因此需要通“页表”将逻辑地址转为物理地址。页表的作用:记录了每个逻辑页面存放在哪个主存块中
逻辑地址(虚地址):程序员视角看到的地址
物理地址(实地址):实际在主存中的地址
快表是一种“相联存储器”,可以按内容寻访,表中存储的是页表项的副本;Cache中存储的是主存块的副本
地址映射表中每一行都有对应的标记项
主存-辅存:实现虚拟存储系统,解决了主存容量不够的问题
Cache-主存:解决了主存与CPU速度不匹配的问题
④ 计算机存储器是一种_____。
计算机存储器又称内存,是一种利用半导体技术做成的电子设备,用来存储数据。电子电路的数据是以二进制的方式存储,存储器的每一个存储单元称做记忆元。
对于32位的操作系统,最多可使用232个地址,即是4GiB。物理地址扩展可以让处理器在32位操作系统访问超过4GiB存储器,发展64位处理器则是根本的解决方法,但操作系统、驱动程序和应用程序都会有兼容性问题。
(4)vsb存储器是一种易失性存储器扩展阅读:
计算机存储器可以根据存储能力与电源的关系可以分为以下两类:
1.易失性存储器
易失性存储器(Volatile memory)是指当电源供应中断后,存储器所存储的数据便会消失的存储器。
2.非易失性存储器
非易失性存储器(Non-volatile memory)是指即使电源供应中断,存储器所存储的数据并不会消失,重新供电后,就能够读取存储器中的数据。
⑤ 易失性的存储器是什么
易失性存储器是RAM。RAMRamdomAccessMemory易挥发性随机存取存储器,高速存取,读写时间相等,且与地址无关,如计算机内存等。ROMReadOnlyMemory只读存储器。断电后信息不丢失,如计算机启动用的BIOS芯片。存取速度很低,(较RAM而言)且不能改写。
易失性存储器是RAM。RAM RamdomAccessMemory易挥发性随机存取存储器,高速存取,读写时间相等,且与地址无关,如计算机内存等。ROM Read Only Memory只读存储器。断电后信息不丢失,如计算机启动用的BIOS芯片。存取速度很低,(较RAM而言)且不能改写。由于不能改写信息,不能升级,现已很少使用。
ROM和RAM是计算机内存储器的两种型号,ROM表示的是只读存储器,即:它只能读出信息,不能写入信息,计算机关闭电源后其内的信息仍旧保存,一般用它存储固定的系统软件和字库等。RAM表示的是读写存储器,可其中的任一存储单元进行读或写操作,计算机关闭电源后其内的信息将不在保存,再次开机需要重新装入,通常用来存放操作系统,各种正在运行的软件、输入和输出数据、中间结果及与外存交换信息等,我们常说的内存主要是指RAM。
⑥ 计算机的存储器有几类分别有什么作用
这个分类,还是要看从哪个角度来说吧。一般常用的微型计算机的存储器有磁芯存储器和半导体存储器。x0dx0a半导体存储器从使用功能上分,有随机存储器 (简称 RAM),又称读写存储器;只读存储器(称为ROM)。x0dx0a1.随机存储器x0dx0a随机存储器是一种可以随机读_写数据的存储器,也称为读_写存储器。RAM有以下两个特点:一是可以读出,也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容,只有写入时才修改原来所存储的内容。二是RAM只能用于暂时存放信息,一旦断电,存储内容立即消失,即具有易失性。 RAM通常由MOS型半导体存储器组成,根据其保存数据的机理又可分为动态( Dynamic RAM)和静态(Static RAM)两大类。DRAM的特点是集成度高,主要用于大容量内存储器;SRAM的特点是存取速度快,主要用于高速缓冲存储器。x0dx0a2.只读存储器x0dx0aROM是只读存储器,顾名思义,它的特点是只能读出原有的内容,不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的,并永久保存下来。它一般 用来存放专用的固定的程序和数据。只读存储器是一种非易失性存储器,一旦写入信息后,无需外加电源来保存信息,不会因断电而丢失。
⑦ 存储器的类型
根据存储材料的性能及使用方法的不同,存储器有几种不同的分类方法。1、按存储介质分类:半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。
下面我们就来了解一下存储器的相关知识。
存储器大体分为两大类,一类是掉电后存储信息就会丢失,另一类是掉电后存储信息依然保留,前者专业术语称之为“易失性存储器”,后者称之为“非易失性存储器”。
1 RAM
易失性存储器的代表就是RAM(随机存储器),RAM又分SRAM(静态随机存储器)和DRAM(动态随机存储器)。
SRAM
SRAM保存数据是靠晶体管锁存的,SRAM的工艺复杂,生产成本高,但SRAM速度较快,所以一般被用作Cashe,作为CPU和内存之间通信的桥梁,例如处理器中的一级缓存L1 Cashe, 二级缓存L2 Cashe,由于工艺特点,SRAM的集成度不是很高,所以一般都做不大,所以缓存一般也都比较小。
DRAM
DRAM(动态随机存储器)保存数据靠电容充电来维持,DRAM的应用比SRAM更普遍,电脑里面用的内存条就是DRAM,随着技术的发展DRAM又发展为SDRAM(同步动态随机存储器)DDR SDRAM(双倍速率同步动态随机存储器),SDRAM只在时钟的上升沿表示一个数据,而DDR SDRAM能在上升沿和下降沿都表示一个数据。
DDR又发展为DDR2,DDR3,DDR4,在此基础上为了适应移动设备低功耗的要求,又发展出LPDDR(Low Power Double Data Rate SDRAM),对应DDR技术的发展分别又有了LPDDR2, LPDDR3, LPDDR4。
目前手机中运行内存应用最多的就是 LPDDR3和LPDDR4,主流配置为3G或4G容量,如果达到6G或以上,就属于高端产品。
2 ROM
ROM(Read Only Memory)在以前就指的是只读存储器,这种存储器只能读取它里面的数据无法向里面写数据。所以这种存储器就是厂家造好了写入数据,后面不能再次修改,常见的应用就是电脑里的BIOS。
后来,随着技术的发展,ROM也可以写数据,但是名字保留了下来。
ROM中比较常见的是EPROM和EEPROM。
EPROM
EPROM(Easerable Programable ROM)是一种具有可擦除功能,擦除后即可进行再编程的ROM内存,写入前必须先把里面的内容用紫外线照射IC上的透明视窗的方式来清除掉。这一类芯片比较容易识别,其封装中包含有“石英玻璃窗”,一个编程后的EPROM芯片的“玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住, 以防止遭到紫外线照射。
EPROM (Easerable Programable ROM)
EPROM存储器就可以多次擦除然后多次写入了。但是要在特定环境紫外线下擦除,所以这种存储器也不方便写入。
EEPROM
EEPROM(Eelectrically Easerable Programable ROM),电可擦除ROM,现在使用的比较多,因为只要有电就可擦除数据,再重新写入数据,在使用的时候可频繁地反复编程。
FLASH
FLASH ROM也是一种可以反复写入和读取的存储器,也叫闪存,FLASH是EEPROM的变种,与EEPROM不同的是,EEPROM能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写,而FLASH的大部分芯片需要块擦除。和EEPROM相比,FLASH的存储容量更大。
FLASH目前应用非常广泛,U盘、CF卡、SM卡、SD/MMC卡、记忆棒、XD卡、MS卡、TF卡等等都属于FLASH,SSD固态硬盘也属于FLASH。
NOR FLAHS & NAND FLASH
Flash又分为Nor Flash和Nand Flash。
Intel于1988年首先开发出Nor Flash 技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面;随后,1989年,东芝公司发表了Nand Flash 结构,强调降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。
Nor Flash与Nand Flash不同,Nor Flash更像内存,有独立的地址线和数据线,但价格比较贵,容量比较小;而Nand Flash更像硬盘,地址线和数据线是共用的I/O线,类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一样,而且Nand Flash与Nor Flash相比,成本要低一些,而容量大得多。
如果闪存只是用来存储少量的代码,这时Nor Flash更适合一些。而Nand Flash则是大量数据存储的理想解决方案。
因此,Nor Flash型闪存比较适合频繁随机读写的场合,通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行,Nand Flash型闪存主要用来存储资料,我们常用的闪存产品,如U盘、存储卡都是用Nand Flash型闪存。
在Nor Flash上运行代码不需要任何的软件支持,在Nand Flash上进行同样操作时,通常需要驱动程序。
目前手机中的机身内存容量都比较大,主流配置已经有32G~128G存储空间,用的通常就是Nand Flash,另外手机的外置扩展存储卡也是Nand Flash。
⑧ 存储器的分类
计算机中的存储器按用途存储器可分为主存储器和辅助存储器,也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。
⑨ 易失性的存储器是什么
它相当于PC机上的移动存储,用来存储和保存数据的。
我们可以把电脑当做一个书房,存放书籍的书架和书柜相当于硬盘而我。我们工作的办公桌就相当于内存,我们可以在办公桌上很快找到文件资料儿,从书架上查找资料需要很久很久,所以说内存的速度是要远高于硬盘的,就算是最顶级的固态硬盘,读写速度也不过7GB每秒