存储器主要由存储介质、控制电路、读写电路和地址译码器等部分组成。存储介质用于存放数据;控制电路负责控制数据的读写操作;读写电路实现数据的输入输出;地址译码器则将地址信息转换为存储单元的选择信号。
存储器的组成主要场景组成
存储器是计算机系统中的重要组成部分,用于存放程序和数据,存储器的组织结构、工作原理以及与计算机其他部件的交互,共同构成了存储器的组成主要场景,本文将详细解析这些方面,以确保内容准确、全面,并具有逻辑性。
存储器是如何组成的?
存储器是许多存储单元的集合,按单元号顺序排列。
每个单元由若干二进制位构成,以表示存储的数值。
存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存)两大类,与CPU直接交换信息的是主存。
主存储器的基本组成
存储体M:由许多存储单元组成,每个存储单元都有一个编号,称为存储单元的地址号。
各种逻辑部件及控制电路:用于实现对存储单元的读写操作。
存储器地址寄存器MAR:暂存要访问的存储单元的地址。
存储器数据寄存器MDR:存放从存储单元读取的数据或准备写入存储单元的数据。
主存和CPU的联系
现代计算机的主存由半导体集成电路构成,驱动器、译码器和读写电路均制作在存储芯片中,而MAR和MDR制作在CPU芯片内。
CPU通过总线与存储芯片连接,进行数据交换。
主存中存储单元地址的分配
主存各存储单元的空间位置由单元地址号表示,地址总线用来指出存储单元地址。
不同机器的存储字长也不同,通常取8的倍数。
大端和小端存储模式:数据的高位和低位在内存中的存放方式。
主存的技术指标
存储容量:主存能存放的二进制代码总数。
存储速度:由存取时间和存取周期来表示。
存储器带宽:单位时间内存储器存取的信息量,是衡量数据传输率的重要技术指标。
主存储器分类
随机存储器RAM:包括静态RAM和动态RAM,用于临时存储数据。
只读存储器ROM:用于永久存储固定数据,如BIOS。
存储器与CPU的连接
CPU执行的指令和需要的数据都保存在主存储器当中,因此必须实现CPU和主存储器的正确连接。
通常CPU的地址线条数比较多,寻址空间范围大,所以需要多个存储芯片共同组成一个主存储器。
存储器层次结构
缓存主存层次:主要解决CPU和主存速度不匹配的问题。
主存辅存层次:主要解决存储系统的容量问题。
存储系统的分级结构
从高速缓冲存储器Cache到脱机外部储存器(磁带、光盘存储器等),体现了存储器的层次结构,主要体现在访问速度上。
存储器扩展
任何存储芯片的存储容量都是有限的,因此需要进行存储器的扩展,以满足更大的存储需求。
存储器的组成主要场景包括其基本结构、与CPU的联系、地址分配方式、技术指标、分类、与CPU的连接、层次结构和扩展等方面,这些要素共同构成了一个完整的存储系统,确保了计算机能够高效地存储和检索数据。
下面是一个介绍,展示了存储器的主要组成部分及其相应的场景组成:
存储器组成部分 | 场景组成描述 |
存储体(Memory Bank) | 存储单元的集合,用于保存程序、指令、数据,就像一个包含多个房间的仓库,每个房间都可以存放一个字节的数据。 |
地址译码器(Address Decoder) | 将CPU发出的地址信号转换为对存储体中特定存储单元的选通信号,类似于找到对应房间的钥匙。 |
控制电路(Control Circuit) | 包括片选控制、读写控制以及三态门输入输出缓冲电路,控制存储器的读写操作,并管理数据在总线上的传输。 |
数据总线(Data Bus) | 用于传输存储器与CPU之间的数据,就像连接仓库和CPU之间的数据通道,用于搬运数据。 |
地址总线(Address Bus) | 连接CPU和存储器的地址线路,用于指示CPU想要访问的存储单元,类似于告诉仓库管理员要访问哪个房间。 |
控制信号(Control Signals) | 包括读写信号等,由CPU发出,控制存储器的操作行为,类似于给仓库管理员的具体操作指令。 |
MAR(Memory Address Register) | 存储器地址寄存器,保存当前CPU要访问的存储单元的地址,相当于告诉控制电路要找哪个房间。 |
MDR(Memory Data Register) | 存储器数据寄存器,保存要读出或写入的数据,类似于仓库管理员手中的箱子,用于暂存从房间取出的物品或放入新物品。 |
这个介绍概括了存储器的主要组成部分及其在存储器操作中的角色和作用,通过这些组成部分的协同工作,存储器能够有效地保存和提供数据,以供CPU使用。
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