1、u了解存儲器的分類了解存儲器的分類;u掌握主存儲器的掌握主存儲器的3種擴展方法種擴展方法;u掌握掌握Cache的的3種組織方式及算法種組織方式及算法;u掌握虛擬存儲器的算法掌握虛擬存儲器的算法;u了解快表與慢表地址變換原理了解快表與慢表地址變換原理. 教教 學學 要要 求求 一、存儲器分類一、存儲器分類存儲器存儲器 主存儲器主存儲器 隨機存儲器隨機存儲器(RAM)(RAM) 只讀存儲器只讀存儲器(ROM)(ROM) 雙極型半導體存儲器雙極型半導體存儲器 MOS MOS存儲器（靜態、動態）存儲器（靜態、動態） 可擦除可編程只讀存儲可擦除可編程只讀存儲器器EPROMEPROM，EEPROMEEPR

2、OM掩膜型只讀存儲器掩膜型只讀存儲器MROMMROM輔助存儲器輔助存儲器 磁盤磁盤( (軟盤、硬盤、盤組軟盤、硬盤、盤組) )存儲器存儲器磁帶存儲器磁帶存儲器 光盤存儲器光盤存儲器 緩沖存儲器緩沖存儲器 A0A1AN-1CSD0DM-1RDWR2NM位存儲器芯片的邏輯框圖存儲器芯片的邏輯框圖存儲器的邏輯表示存儲器的邏輯表示 地址譯碼器的作用就是用來接受地址譯碼器的作用就是用來接受CPUCPU送來的地址信號并對它送來的地址信號并對它進行譯碼，選擇與此地址碼相對應的存儲單元，以便對該單元進進行譯碼，選擇與此地址碼相對應的存儲單元，以便對該單元進行讀寫操作。行讀寫操作。 存儲器地址譯碼有兩種方式，通

3、常稱為單譯碼與雙譯碼。存儲器地址譯碼有兩種方式，通常稱為單譯碼與雙譯碼。 (1) (1) 單譯碼單譯碼 單譯碼方式又稱字結構，適用于小容量存儲器。單譯碼方式又稱字結構，適用于小容量存儲器。 (2) (2) 雙譯碼雙譯碼 在雙譯碼結構中，將地址譯碼器分成兩部分，即行譯碼器在雙譯碼結構中，將地址譯碼器分成兩部分，即行譯碼器( (又叫又叫X X譯碼器譯碼器) )和列譯碼器和列譯碼器( (又叫又叫Y Y譯碼器譯碼器) )。X X譯碼器輸出行地址選譯碼器輸出行地址選擇信號，擇信號，Y Y譯碼器輸出列地址選擇信號。行列選擇線交叉處即為譯碼器輸出列地址選擇信號。行列選擇線交叉處即為所選中的內存單元，這種方式

4、的特點是譯碼輸出線較少。所選中的內存單元，這種方式的特點是譯碼輸出線較少。譯譯碼碼器器A5A4A3A2A1A06301存儲單元存儲單元64個單元個單元行行譯譯碼碼A2A1A0710列譯碼列譯碼A3A4A501764個單元個單元單譯碼雙譯碼單譯碼結構單譯碼結構雙譯碼結構雙譯碼結構雙譯碼可簡化芯片設計雙譯碼可簡化芯片設計主要采用的譯碼結構主要采用的譯碼結構74LS138引腳引腳74LS13874LS138經常用來作為存儲器的譯碼電路。經常用來作為存儲器的譯碼電路。74LS138的真值表的真值表G2A G2B G1C B AY7Y0有效輸出有效輸出0 0 10 0 01 1 1 1 1 1 1 0Y

5、00 0 10 0 11 1 1 1 1 1 0 1Y10 0 10 1 01 1 1 1 1 0 1 1Y20 0 10 1 11 1 1 1 0 1 1 1Y30 0 11 0 01 1 1 0 1 1 1 1Y40 0 11 0 11 1 0 1 1 1 1 1Y50 0 11 1 01 0 1 1 1 1 1 1Y60 0 11 1 10 1 1 1 1 1 1 1Y7其他值其他值 1 1 1 1 1 1 1 1無效無效 1 1個存儲器的芯片的容量是有限的，它在字數或字長方面個存儲器的芯片的容量是有限的，它在字數或字長方面與實際存儲器的要求都有很大差距，所以需要在與實際存儲器的要求都有

6、很大差距，所以需要在字向字向和和位向位向進進行擴充才能滿足需要。行擴充才能滿足需要。基本概念：基本概念：1 1） 容量滿足要求，需對數據位進行擴展。容量滿足要求，需對數據位進行擴展。 【例】用【例】用2K2K* *1 1位的芯片位的芯片2K2K* *8 8位的系統位的系統2 2） 數據位滿足要求，需對地址空間進行擴展。數據位滿足要求，需對地址空間進行擴展。 【例】用【例】用2K2K* *8 8位的芯片位的芯片 8K8K* *8 8位的系統位的系統3 3） 數據位和地址空間均不能滿足系統要求，數據位和地址空間均不能滿足系統要求， 都需進行擴展。都需進行擴展。 【例】用【例】用2K2K* *8 8

7、位的芯片位的芯片 8K8K* *1616位的系統位的系統4 4）擴充芯片總數的計算方法：）擴充芯片總數的計算方法： 需要芯片數需要芯片數= = 位擴充數位擴充數字節擴充數字節擴充數位擴展位擴展字擴展字擴展字位擴展字位擴展6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制位擴展位擴展:l容量滿足要求，需對數據位進行擴展。容量滿足要求，需對數據位進行擴展。l位擴展指的是用多個存儲器器件對字長進行擴充。位擴展指的是用多個存儲器器件對字長進行擴充。擴展方法擴展方法: :位擴展的連接方式是將多片存儲器的地址、片選位擴展的連接方式是將多片存儲器的地址、片選CSCS、讀寫控制端、讀寫控制端R RW W相應相應

8、并聯并聯；數據端數據端分別引出分別引出。【例【例1】用用64K64K* *1 1位的芯片組成位的芯片組成64K64K* *8 8位的系統位的系統 字擴展字擴展:l數據位滿足要求，需對地址空間進行擴展。數據位滿足要求，需對地址空間進行擴展。l字擴展指的是增加存儲器中字的數量。字擴展指的是增加存儲器中字的數量。 擴展方法擴展方法:將各芯片的地址線、數據線、讀寫控制線相應并聯；將各芯片的地址線、數據線、讀寫控制線相應并聯；由片選信號來區分各芯片的地址范圍。由片選信號來區分各芯片的地址范圍。動態存儲器一般不設置動態存儲器一般不設置CSCS端，但可用端，但可用RASRAS端來擴展字端來擴展字數。只有當數

9、。只有當RASRAS由由“1”1”變變“0”0”時，才會激發出行時鐘，時，才會激發出行時鐘，存儲器才會工作。存儲器才會工作。6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制所需芯片數量所需芯片數量 = 64K= 64K* *8 8位位16K16K* *8 8位位= 4= 4* *1=41=4片片【例【例2 2】16K16K* *8 8位靜態芯片組成位靜態芯片組成64K64K* *8 8位存儲器位存儲器2:4最低地址最低地址最高地址最高地址C000FFFF00,0000,0000,000011,1111,1111,111111114最低地址最低地址最高地址最高地址8000BFFF00,0000,

10、0000,000011,1111,1111,111110103最低地址最低地址最高地址最高地址40007FFF00,0000,0000,000011,1111,1111,111101012最低地址最低地址最高地址最高地址00003FFF00,0000,0000,000011,1111,1111,111100001說明說明總地址總地址片內片內A13 A12 .A1 A0選片選片A15 A14地址地址片號片號地址空間分配表地址空間分配表6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制字位擴展字位擴展: 數據位和地址空間均不能滿足系統要求，都需進行數據位和地址空間均不能滿足系統要求，都需進行擴展。擴

11、展。擴展方法擴展方法:先位擴展，再字擴展；先位擴展，再字擴展；位擴展先確定位擴展先確定每組芯片的數量每組芯片的數量，該組芯片具有整個，該組芯片具有整個 M要求的位數；要求的位數；字擴展確定所需芯片的字擴展確定所需芯片的組數組數；位擴展和字擴展時應遵循各自的連接規則位擴展和字擴展時應遵循各自的連接規則6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制所需芯片數量所需芯片數量 = 4K= 4K* *8 8位位1K1K* *4 4位位= 4= 4* *2=82=8片片【例【例3 3】利用】利用21142114芯片（芯片（1K1K* *4 4位）組成位）組成4K4K* *8 8位存儲器位存儲器字擴展字擴

12、展位擴展位擴展地址范圍的確定地址范圍的確定組數組數A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0100010.1010.1010.1010.1010.1201010.1010.1010.1010.1010.1310010.1010.1010.1010.1010.1411010.1010.1010.1010.1010.1地址范圍地址范圍000H-3FFH400H-7FFH800H-BFFHC00H-FFFH6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制主要有以下三部分連接：主要有以下三部分連接： 1 1）地址線的連接）地址線的連接 2 2）數據線的連接）數據線的連接 3 3）控制線的連接

13、）控制線的連接在連接中要考慮的問題有以下幾個方面：在連接中要考慮的問題有以下幾個方面：1 1）CPUCPU總線的負載：總線的負載： CPUCPU自已能帶一個自已能帶一個TTLTTL負載，大系統要加上緩沖器。負載，大系統要加上緩沖器。2 2）CPUCPU的時序和存儲器的存取速度之間的配合問題是否需要的時序和存儲器的存取速度之間的配合問題是否需要T TW W3 3）存儲器的地址分配和選片問題：內存分為）存儲器的地址分配和選片問題：內存分為RAMRAM、ROMROM，RAMRAM又又 分為數據區、程序區，各個部分如何區分分為數據區、程序區，各個部分如何區分4 4）控制信號的連接：）控制信號的連接：R

14、DRD，WRWR，IO/MIO/M如何配合控制芯片如何配合控制芯片6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制 一片存儲芯片的容量有限，因此存儲器往往由許多存儲芯一片存儲芯片的容量有限，因此存儲器往往由許多存儲芯片組成，各存儲芯片是否被選中，被選中的芯片的某個單元片組成，各存儲芯片是否被選中，被選中的芯片的某個單元是否被選中，由是否被選中，由“片選片選”和和“字選字選”信號決定。信號決定。 片選：片選：CPUCPU訪問內存時，選中的構成一個字節所訪問內存時，選中的構成一個字節所 必須訪問的存儲芯片的信號。必須訪問的存儲芯片的信號。 字選：字選：對被選中的存儲芯片，選中其中的某個存對被選中的

15、存儲芯片，選中其中的某個存 儲單元，以便進行數據的存取。儲單元，以便進行數據的存取。 因此，對地址的譯碼分為：因此，對地址的譯碼分為：l高位地址參加高位地址參加片選片選（片外尋址）（片外尋址）l低位地址參加低位地址參加字選字選（片內尋址）（片內尋址）6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制 產生片選信號有兩種方法：產生片選信號有兩種方法：線選法線選法 和和 譯碼法譯碼法。 譯碼法譯碼法分為分為全局地址譯碼法全局地址譯碼法和和局部地址譯碼法局部地址譯碼法n 用高位地址線用高位地址線直接直接作為存儲芯片的片選信號，每一根地址作為存儲芯片的片選信號，每一根地址線的兩種狀態選通二組芯片。線的兩

16、種狀態選通二組芯片。n 它通常用于所用存儲芯片數量不多，而它通常用于所用存儲芯片數量不多，而CPU尋址空間遠遠尋址空間遠遠大于存儲器實際容量的情況。大于存儲器實際容量的情況。n 線選法，使存儲器的地址存在間斷現象和地址重疊現象。線選法，使存儲器的地址存在間斷現象和地址重疊現象。6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制【例】【例】用用2114芯片芯片(1K*4位位)組成組成4K*8位的位的RAM系統系統（1 1）計算出所需的芯片數）計算出所需的芯片數（2 2）構成數據總線所需的位數和系統所需的容量）構成數據總線所需的位數和系統所需的容量（3 3）控制線，數據線，地址線的連接：）控制線，數

17、據線，地址線的連接：線選方式線選方式局部譯碼選擇方式局部譯碼選擇方式全局譯碼選擇方式全局譯碼選擇方式（1 1）所需芯片數量）所需芯片數量6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制4K*8位位1K*4位位4*2=8片片1、線選方式、線選方式線選方式地址分布線選方式地址分布A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9A0地址分布地址分布0 0 1 1 1 0 0 0 1 1第一組：第一組： 3800H3BFFH0 0 1 1 0 1 0 0 1 1第二組：第二組： 3400H07FFH0 0 1 0 1 1 0 0 1 1第三組：第三組： 2C00H2FFFH0 0 0 1 1 1

18、0 0 1 1第四組：第四組： 1C00H1FFFH線選法特點：線選法特點：1 1）線路簡單，節省譯碼器；）線路簡單，節省譯碼器； 2 2）易產生地址沖突和地址重疊；）易產生地址沖突和地址重疊； 3 3）適合只有）適合只有2 2組芯片的系統；組芯片的系統；6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制u用全部的高位地址線（空閑的地址線）通過譯碼器編碼產用全部的高位地址線（空閑的地址線）通過譯碼器編碼產生片選信號。生片選信號。u全地址譯碼時，存儲器的地址是連續且惟一的，即無地址全地址譯碼時，存儲器的地址是連續且惟一的，即無地址間斷現象和地址重疊現象。間斷現象和地址重疊現象。u高位地址線（空閑地

19、址線）中的一部分用來參加譯碼，產生高位地址線（空閑地址線）中的一部分用來參加譯碼，產生片選信號。片選信號。u該方法常用于不需全部地址空間的尋址能力，但采用線選法該方法常用于不需全部地址空間的尋址能力，但采用線選法地址線又不夠的情況。地址線又不夠的情況。u該方法也會使存儲器的地址存在間斷現象和地址重疊現象。該方法也會使存儲器的地址存在間斷現象和地址重疊現象。譯碼法譯碼法分為分為局部地址譯碼法局部地址譯碼法和和全局地址譯碼法全局地址譯碼法2、局部譯碼、局部譯碼局部譯碼地址分布局部譯碼地址分布A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9A0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1

20、 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 局部譯碼特點：局部譯碼特點：易產生地址重疊易產生地址重疊 【例】無論【例】無論A15A14A13A12 為何值，均可選中為何值，均可選中M中的一個單元中的一個單元 .M0000H1000H2000HF000H6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制3、全局譯碼、全局譯碼全局譯碼全局譯碼地址分布地址分布A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9A0地址分布地址分布0 0 0 0 0 0 0 0 1 1第一組：第一組： 0000H03FFH0 0 0 0 0 1 0 0 1 1第二組：第二組： 0400H07FFH0 0 0 0 1 0 0 0 1 1第三組：第三組： 0800H0BFFH0 0 0 0 1 1 0 0 1 1第四組：第四組： 0C00H0FFFH全局譯碼特點：全局譯碼特點：1 1）每個單元的地址是唯一的；）每個單元的地址是唯一的；2 2）各芯片組之間不存在地址重疊和地址沖突問題；）各芯片組之間不存在地址重疊和地址沖突問題；6.2 主存儲器的組成與控制主存儲器的組成與控制時間局部性時間局部性:在一小段時間內，最近被訪問過的程序和數在一小段時間內，最近被訪問過的程序和數據很可能再次被訪問；據很可能再次被訪問；空間局部性空間