一.存储器分类
1.按存储器元件分类
半导体存储器,
磁表面存储器,
光盘存储器
2.按存取方式分类
随机存储器RAM(半导体存储器),
顺序存储器SAM(磁带),
直接存储器(先定位,后顺序)DAM(磁表面存储器),
相关存储器(按内容访问)
3.按信息可更改分类
读写存储器R/WM(RAM),
只读存储器ROM
4.按断电可保存性分类
非易失性存储器,
易失性存储器
5.按功能分类
高速缓冲存储器cache(静态RAM组成),
主存储器MM(动态RAM),
辅助存储器(磁盘)
海量后备存储器
二.存储器的性能指标
存储器速度可用:访问时间,存储周期,存储带宽表示
三.各存储元件的特点
半导体存储器件
随机存储器RAM
静态RAM组成(SRAM):使用六个晶体管实现一个二进制位,所用MOS管多
动态RAM组成(DRAM):只要一个晶体管就能实现一个二进制位,所用MOS管少
只读存储器ROM
不可在线改写内容的ROM
闪存(Flash ROM)
四.主存储器MM
1.内存的构成
a.其中由一个个存储0/1的记忆单元构成,也称存储元(位元)
b.由若干个存储器芯片(DRAM芯片)构成一个存储器是,需要在字方向和位方向进行扩展.分为字扩展和位扩展
c.将多个DRAM芯片做成内存条(内存模块),然后由多个内存条构成主存
2.内存的地址构成
若有(2^n)*b位的DRAM芯片的存储阵列是r行*c列,则该芯片容量为(2^n)*b位且(2^n)=r*c,
芯片的地址位数为n,其中行地址位数为log2r,列地址位数㏒2c,n位地址中高位部分为行地址,低位部分为列地址
,为提高性价比,通常r<=c
3.内存的寻址读取
a.CPU首先把访问单元的地址送到主存地址寄存器MAR中,再有地址线送到主中的地址寄存器中,最后译码
b.CPU要读写的存储器单元地址通过总线被送到存储器控制器,
c.然后由存储器控制器将存储单元地址转化为DRAM芯片的行地址i和列地址j
d.分别由行地址选通信号RAS和列地址选通信号CAS的控制下通过DRAM芯片的地址线引脚
e.分时送到行地址译码器和列地址译码器,
f.每个DRAM芯片中有一个有SRAM元件构成的内部行缓冲(row buffer),先通过行地址选中改行放入row buffer中,最后进行列地址选中
五.磁盘存储器(硬盘)
1.磁盘的组成
磁盘存储器主要有磁记录介质,磁盘驱动器,磁盘控制器三大部分组成.
磁盘控制器:
a.包括控制逻辑,时序电路,"串并"转换和"并串"转换电路
b.磁盘控制器是主机与 磁盘驱动器之间的接口
磁盘驱动器:
a.包括读写电路,读写转换开关,读写磁头,磁头定位伺服系统
b.磁盘驱动器主要由多张硬盘片,主轴,主轴电机,移动臂,磁头,控制电路等部分组成通过接口与磁盘控制器连接
c. 盘面号:每个盘片的两个面上各有一个磁头,因此,磁头号也称盘面号
柱面号:磁头与盘面相对运动形成的圆构成一个磁道(track),多盘面上相同的磁道形成柱面,因此,磁道号就是柱面号
扇区号:信息存储在盘面的磁道上,每个磁道被分为若干扇区(sector)(也称扇段),每个扇区记录一个数据块
d.在读写磁盘时,总是写完一个柱面上所有的磁道后,再移到下一个柱面,磁道从外向里编址,最外面为0磁道
2.磁盘的读写
a.磁盘读写是根据主机访问控制字的盘地址(磁头号,柱面号,扇区号),其操作归纳为三个步骤寻道,旋转等待和读写
b.数据在磁盘上的记录格式分定长记录和不定长记录格式两种,目前大多采用定长记录,最早的硬盘是IBM的温盘
c.每个扇区由头空(间隙1),ID域,间隙2,数据域,尾空(间隙3)组成,以前扇区大小一直是512字节,现在为4096字节,称为4KB扇区
3.磁盘的性能指标
(1)记录密度:记录密度可用道密度和位密度来表述,分为低密度存储和高密度存储
(2)存储容量:指整个存储器所能存放的二进制信息量,它与磁表面大小和记录密度密切相关,未格式化容量大于格式化容量
对于低密度存储方式
未格式化容量的计算方法
磁盘总容量=记录面数*理论柱面数*内圆周长*最内道位密度
柱面数=(有效记录区外径-有效记录区内径)/2*道密度
格式化容量的计算方法
磁盘实际数据容量=2*盘片数*磁道数*扇区数*512B
(3)数据传输速率:通常称内部数据传输速率,也称持续传输速率
由于磁盘在同一时刻只有一个磁头进行读写,所以内部数据传输速率等于单位时间内磁头划过的磁道弧长乘位密度
内部数据传输速率=每分钟转速/60*内圆周长*最内道位密度
(4)平均存取时间
磁盘响应读写请求的过程:读写请求队列排队,出队列后由磁盘控制器解析请求命令,然后进行寻道,旋转等待和读写数据
响应时间=排队延迟+控制器时间+寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间
存取时间=后面三种时间之和
a.寻道时间为磁头移动到指定磁道所需时间,磁盘的平均寻道时间一般为5~10ms
b.旋转等待时间指要读写的扇区旋转到磁头下方所需要的时间,平均等待时间取磁盘旋转一周所需时间的一半大约4~6ms
c.数据传输时间相对来说非常短,所以存取时间通常近似寻道时间加旋转等待时间
六.固态硬盘(solid state disk 简称SSD)
