1、范立南 張樂 主編吳瓊 王楠 楊紅 副主編清華大學(xué)出版社微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用第3章 存儲(chǔ)器系統(tǒng)本章知識結(jié)構(gòu)圖 存儲(chǔ)器系統(tǒng)分類與組成RAM典型芯片分類組成內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)體地址譯碼電路I/O電路和控制電路SRAM 6264DRAM 2164ACPU與存儲(chǔ)器的連接外存光盤驅(qū)動(dòng)器RAMROM性能指標(biāo)ROM典型芯片EPROM 2764E2PROM NMC98C64A內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展外存硬盤存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器地址選擇線選法全譯碼法部分譯碼法芯片的選擇存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展虛擬存儲(chǔ)器第3章 存儲(chǔ)器系統(tǒng)3.1 存儲(chǔ)器的分類與組成3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）3.3 只讀存儲(chǔ)器（ROM）3.4 CPU與存儲(chǔ)

2、器的連接3.6 硬盤存儲(chǔ)器3.7 光盤驅(qū)動(dòng)器3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器3.9 虛擬存儲(chǔ)器3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中用來存放程序和數(shù)據(jù)的部件，是計(jì)算機(jī)的主要組成部分，它反映了計(jì)算機(jī)的“記憶”功能。存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量越大，計(jì)算機(jī)的性能也就越好。 存儲(chǔ)器可分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱內(nèi)存）在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部，CPU可直接對它進(jìn)行訪問，因此內(nèi)存的存取速度與CPU處理信息的速度要匹配。內(nèi)存中一般存放CPU當(dāng)前要處理的信息。內(nèi)存的存儲(chǔ)容量受CPU地址總線的限制，不可能太大。外存儲(chǔ)器（簡稱外存）在計(jì)算機(jī)主機(jī)之外，屬于外部設(shè)備，它也是用來存放各種二進(jìn)制信息的，當(dāng)要使用這些信

3、息時(shí)需要通過輸入/輸出接口電路將外存的信息送至內(nèi)存，CPU才能使用。一般情況下外存存放的信息相對于內(nèi)存來說是不經(jīng)常使用的。外存的存取速度比內(nèi)存的速度低，但存儲(chǔ)容量大，不受地址總線限制，有海量存儲(chǔ)器之稱。微型計(jì)算機(jī)中常用的外存有軟、硬磁盤、盒式磁盤帶和紙帶等。3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成3.1.1 存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的分類1按存儲(chǔ)介質(zhì)分類2按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分類（1）內(nèi)存儲(chǔ)器（2）外存儲(chǔ)器3按存取方式分類（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（2）只讀存儲(chǔ)器ROM3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成圖3-2 存儲(chǔ)器的分類3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成3.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)

4、器的組成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一般由存儲(chǔ)體、地址選擇電路、輸入/輸出電路和控制電路構(gòu)成 圖3-3 存儲(chǔ)器的組成框圖3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成1存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體是由許多存儲(chǔ)元件按一定規(guī)則排列成的矩陣。存儲(chǔ)體中每個(gè)存儲(chǔ)元件只能存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。存儲(chǔ)體中的每個(gè)存儲(chǔ)單元都編了號，這些編號稱為存儲(chǔ)單元的地址。地址用二進(jìn)制表示，但為了簡明方便一般書寫成十六進(jìn)制。 地址線數(shù)n348910111213141516存儲(chǔ)單元數(shù)N =2n8162565121024204840968192163843276865536存儲(chǔ)容量8162565121K2K4K8K16K32K64K表3-1 地

5、址線數(shù)與存儲(chǔ)單元數(shù)的關(guān)系 3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器芯片有兩種結(jié)構(gòu)方式；字結(jié)構(gòu)和位結(jié)構(gòu)。 （1）字結(jié)構(gòu)方式在存儲(chǔ)矩陣內(nèi)部利用基本單位電路存放一個(gè)字節(jié)的所有位稱為字結(jié)構(gòu)。 （2）位結(jié)構(gòu)方式將存儲(chǔ)芯片中的各個(gè)存儲(chǔ)元件作為不同字的同一位。 圖3-4 字結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-5 位結(jié)構(gòu)示意圖 3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成2地址譯碼電路地址譯碼電路地址譯碼通常有兩種方式，單譯碼方式和雙譯碼方式。（1）單譯碼方式的地址碼的全部位數(shù)只用一個(gè)譯碼器電路譯碼，譯碼輸出直接選中地址所表示的存儲(chǔ)單元。這種方式譯碼，譯碼器的輸出線較多，只適用于容量較小的存儲(chǔ)器。 （2）雙譯碼方式又稱為

6、復(fù)合譯碼，是將地址碼分為兩部份，用兩個(gè)譯碼器分別譯碼，X向譯碼稱為行譯碼，其輸出線用來選擇存儲(chǔ)矩陣中一行所有的存儲(chǔ)單元；Y向譯碼稱為列譯碼，其輸出線用來選擇存儲(chǔ)矩陣中一列所有的存儲(chǔ)單元，只有X向和Y向的選擇線同時(shí)選中的存儲(chǔ)單元才能進(jìn)行讀/寫操作，如圖3-6所示。 3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成圖3-6 雙譯碼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成3讀讀/寫電路與控制電路寫電路與控制電路 讀/寫電路由讀/寫放大器和數(shù)據(jù)寄存器組成，它是數(shù)據(jù)輸入、輸出的通道。 控制電路是對存儲(chǔ)器讀/寫操作進(jìn)行控制的。當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，CPU要發(fā) / 和 信號。另外 信號還和其他信號

7、一起產(chǎn)生片選信號 ，用來對存儲(chǔ)器芯片進(jìn)行選擇，只有選中的芯片，才能進(jìn)行讀寫。 RDWRMREQMREQCS3.1存儲(chǔ)器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成3.1.3 存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)1存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器（或存儲(chǔ)器芯片）存放二進(jìn)制信息的總位數(shù)，即存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元數(shù)每個(gè)單元的位數(shù)（或數(shù)據(jù)線位數(shù)）。2存取時(shí)間存取時(shí)間是反映存儲(chǔ)器工作速度的一個(gè)重要指標(biāo)，它是指從CPU給出有效的存儲(chǔ)器地址啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器讀/寫操作，到該操作完成所經(jīng)歷的時(shí)間。 3存取周期是指連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器讀/寫操作所需的最小間隔時(shí)間，對于讀操作，就是讀周期時(shí)間；對于寫操作，就是寫周期時(shí)間。 3.1存儲(chǔ)

8、器的分類與組成存儲(chǔ)器的分類與組成4可靠性存儲(chǔ)器的可靠性一般是指存儲(chǔ)器對電磁場及溫度等參數(shù)變化的抗干擾能力，通常用平均無故障時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failures）來衡量，MTBF越長，存儲(chǔ)器的可靠性越高。 5功耗和集成度功耗反映存儲(chǔ)器耗電的多少，集成度是指一片數(shù)平方毫米的芯片上能集成多少個(gè)基本存儲(chǔ)元件。 6性能價(jià)格比存儲(chǔ)器的綜合性能指標(biāo)包括以上幾項(xiàng)，存儲(chǔ)器的成本在計(jì)算機(jī)成本中占很大比重。存儲(chǔ)器的性能價(jià)格比反映了存儲(chǔ)器選擇方案的優(yōu)劣。 3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM） 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）是一種既可以隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)又可以隨機(jī)取出數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，即可讀可寫的存儲(chǔ)器。

9、RAM保存的數(shù)據(jù)具有易失性，一旦失電，所保存的數(shù)據(jù)就會(huì)立即丟失。 存儲(chǔ)元件是存儲(chǔ)器的最基本細(xì)胞，可以存放一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。RAM按工作原理不同可以分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）3.2.1 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM） 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）使用十分方便，在微型計(jì)算機(jī)領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用，常用的半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）是Intel公司的6116、6264、62256等。典型的SRAM芯片6264（或6164）引腳圖如圖3-7所示。圖3-7 SRAM 6264引腳圖3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）1引腳功能引腳功能A

10、0A12為13條地址信號線。 D0D7為8條雙向數(shù)據(jù)線。 ，CS2為兩條選片信號的引腳。當(dāng)兩個(gè)選片信號同時(shí)有效時(shí)，才能選中該芯片。 為輸出允許信號。只有有效時(shí)，才允許該芯片將某單元的數(shù)據(jù)送到芯片外部的D0D7上。 是寫允許信號。當(dāng) 0時(shí)，允許將數(shù)據(jù)寫入芯片；當(dāng) 1時(shí)，允許芯片的據(jù)讀出。NC為沒有使用的空腳。芯片上還有+5V電壓和接地線。 1CSOEWEWEWE1CSOECS2D0D7001寫入1010讀出011010三態(tài)（高阻）WE3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）3.2.2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）動(dòng)態(tài)讀寫存儲(chǔ)器，以其速度快、集成度高、功耗小、價(jià)格低在微型計(jì)算

11、機(jī)中得到極其廣泛地使用。目前，更大容量的DRAM芯片也已研制出來，例如Intel公司的41256等，以芯片2164A為例圖3-8 DRAM 2164引腳圖1動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器芯片2164A的引腳A0A7為地址輸入端。在DRAM芯片的構(gòu)造上，芯片上的地址引腳是復(fù)用的。尋址這64K單元操作過程是將存取的地址分兩次輸入到芯片中去，每一次都是由A0A7輸入的。兩次加到芯片上去的地址分別稱為行地址和列地址。 3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）DIN和DOUT是芯片上的數(shù)據(jù)線。 為行地址鎖存信號。利用該信號將行地址鎖存在芯片內(nèi)部的行地址緩沖寄存器中。 為列地址鎖存信號。利用該信號將列地址鎖存在芯片內(nèi)部的列地

12、址緩沖寄存器中。 為寫允許信號。當(dāng)該信號為低電平時(shí)，允許將數(shù)據(jù)寫入。反之，當(dāng)為1時(shí)，可以從芯片讀出數(shù)據(jù)。RASCASWE2DRAM的工作過程的工作過程（1）讀出數(shù)據(jù)。 （2）寫入數(shù)據(jù)。 （3）刷新。 3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）3實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DRAM的刷新的刷新可以利用小規(guī)模集成電路硬件來實(shí)現(xiàn)對動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的讀寫與刷新控制。PC機(jī)中使用可編程定時(shí)器、DMA控制器及一些硬件電路來實(shí)現(xiàn)對DRAM的讀寫及刷新控制。下面以PC/XT微型機(jī)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器為例，說明該系統(tǒng)中DRAM的工作及刷新過程。（1）行列控制信號的形成在PROM中對應(yīng)其地址的單元里存放不同的內(nèi)容。當(dāng)其外部A16A19，狀態(tài)不同時(shí)，可

13、讀出PROM中的內(nèi)容。利用后面的兩個(gè)3-8譯碼器，可以獲得 和 。每一行列信號，選通一個(gè)64KB的DRAM范圍。PROM中的內(nèi)容不同，可以將64KBDRAM放在8086CPU的1MB范圍的任一個(gè)64K的位置上。 RASCAS3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）（2）刷新DRAM刷新是利用DMA實(shí)現(xiàn)的。首先，利用可編程定時(shí)器8253的計(jì)數(shù)器1，每隔15.12ms產(chǎn)生一次DMA請求。該請求加在DMA控制器8237的0通道上。當(dāng)DMA控制器0通道的請求得到響應(yīng)時(shí)，DMA控制器使為低電平。這時(shí) 均為高電平（無效）。同時(shí)，在MEMR有效時(shí)， 均為有效。同時(shí)，DMA控制器還送出刷新的行地址。這樣，就可

14、同時(shí)刷新DRAM所有各行，完成一次刷新。0CAS3CAS0RAS3RAS3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存儲(chǔ)器具有易失性，掉電后所存數(shù)據(jù)丟失。只讀存儲(chǔ)器（ROM）有多種類型。由于EPROM和EEPROM存儲(chǔ)容量大，可多次擦除后重新對它進(jìn)行編程而寫入新的內(nèi)容，使用十分方便。 3.3.1 EPROM這是一種可以擦去重寫的只讀存儲(chǔ)器。通常用紫外線對其窗口進(jìn)行照射，即可把它所存儲(chǔ)的內(nèi)容擦去。之后，又可以用電的方法對其重新編程，寫入新的內(nèi)容。一旦寫入，其存儲(chǔ)的內(nèi)容可以長期（幾十年）保存，即使去掉電源電壓，也不會(huì)影響到它所存儲(chǔ)的內(nèi)容。以一種典型的EPROM芯片為例來做介紹 3.3 只讀存儲(chǔ)器（

15、只讀存儲(chǔ)器（ROM）12764的引腳的引腳2764是一塊8K8bit的EPROM芯片，它的引腳與RAM芯片6264是可以兼容的。 圖3-10 EPROM 2764引腳圖A0A12為13條地址信號輸入線，說明芯片的容量為8K個(gè)單元。D0D7為8條數(shù)據(jù)，表明芯片的每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制數(shù)）。 為輸入信號。當(dāng)它有效（低電平）時(shí)，能選中該芯片，即片選信號線。 是輸出允許信號。當(dāng)為低電平時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0D7輸出。 為編程脈沖輸入端。當(dāng)對EPROM編程時(shí)，由此加入編程脈沖。 CEOEPGM3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）22764的連接使用的連接使用2764在使用時(shí)，僅用于將

16、其存儲(chǔ)的內(nèi)容讀出。其過程與RAM的讀出十分類似。即送出要讀出的地址，然后使和均有效（低電平），則在芯片的D0D7上就可以輸出要讀出的數(shù)據(jù)。EPROM2764芯片與8086的連接圖如圖3-11所示。 圖3-11 EPROM 2764的連接圖3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）3EPROM的編程的編程EPROM的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以擦除重寫，且對某一存儲(chǔ)單元來說，允許擦除的次數(shù)超過萬次。一旦寫入新的數(shù)據(jù)，它會(huì)永久性的（達(dá)幾十年）保留下來，不管是否斷電。 （1）擦除如果EPROM芯片是剛出廠的新芯片，則它是干凈，即每一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是FFH。若芯片已經(jīng)使用過，則應(yīng)將它從系統(tǒng)中取下來，放到專門的

17、擦除器上進(jìn)行擦除。擦除器利用紫外線光照射EPROM的窗口，通常（1520）min即可擦除干凈。 （2）編程 標(biāo)準(zhǔn)編程。 快速編程。 EPROM TMS27C040 3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）3.3.2 EEPROM（E2PROM）EEPROM就是電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器的英文縮寫。EEPROM在擦除及編程上比EPROM更加方便。 1典型典型EEPROM芯片介紹芯片介紹常用的EEPROM芯片有2816/2816A，2817/2817A/2864A。有的與相同容量的EPROM完全兼容，例如2864與2764就完全兼容。有的則具有自己的特點(diǎn)。（1）以8K8bit的EEPROM NMC98

18、C64A為例，其引腳如圖3-123.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）CEA0A12為地址線，用于選擇片內(nèi)的8K個(gè)存儲(chǔ)單元；D0D7為8條數(shù)據(jù)線，表明每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息 為選片信號 為輸出允許信號 。當(dāng) =0， =0， =1時(shí)，可將選中的地址單元的數(shù)據(jù)讀出。 是寫允許信號。當(dāng) =0， =1， =0時(shí)，可以將數(shù)據(jù)寫入指定的存儲(chǔ)單元。 READY/是漏極開路輸出端，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)肘該信號變低，數(shù)據(jù)寫完后，該信號變高。 OECEOEWEWECEOEWE圖3-12 EEPROM 98C64引腳圖3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）（2）98C64A的工作過程 讀出數(shù)據(jù)。當(dāng) =0， =0，

19、 =1時(shí)，只要滿足芯片所要求的讀出時(shí)序關(guān)系，則可從選中的存儲(chǔ)單元中將數(shù)據(jù)讀出。 寫入數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)寫入EEPROM 98C64A有兩種方式。第一種是字節(jié)方式，即一次寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。第二種編程方法稱為自動(dòng)頁寫入。在98C64A中一頁數(shù)據(jù)最多可達(dá)32個(gè)字節(jié)，要求這32個(gè)字節(jié)在內(nèi)存中是順序排列的。 CEOEWE3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）（3）連接使用圖3-13 EEPROM 98C64A的連接圖2閃速（閃速（FLASH）EEPROM前面介紹的EEPROM，使用單一電源，可在線編程。但其缺點(diǎn)就是編程時(shí)間太長。盡管有一些EEPROM有頁編程功能，但仍感編程時(shí)間長得無法忍受，尤其是在編程大

20、容量芯片時(shí)更是這樣。為此，人們研制出新型閃速（FLASH）EEPROM，其容量大、編程速度快，應(yīng)用廣泛。TMS28F040即為閃速EEPROM一種典型芯片，3.3 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROM）3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接3.4.1 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接時(shí)應(yīng)考慮的問題連接時(shí)應(yīng)考慮的問題1CPU總線的帶負(fù)載能力2存儲(chǔ)器與CPU連接時(shí)的速度匹配問題3存儲(chǔ)器組織、地址分配和片選4數(shù)據(jù)線和控制線的連接3.4.2 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)存儲(chǔ)器芯片的選擇存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)存儲(chǔ)器芯片的選擇1存儲(chǔ)器芯片類型的選擇2存儲(chǔ)器芯片容量的選擇3存儲(chǔ)器芯片數(shù)據(jù)線條數(shù)的選擇根據(jù)3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的

21、連接3.4.3 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展將若干存儲(chǔ)器芯片連在一起才能組成足夠容量的存儲(chǔ)器子系統(tǒng)，這就是存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展。一般需要對芯片在位向或字向進(jìn)行擴(kuò)展或者在字、位方向同時(shí)都要擴(kuò)展（稱為字位擴(kuò)展）。根據(jù)選擇的芯片規(guī)格不同，通常有三種擴(kuò)展方法。 1位并聯(lián)法位并聯(lián)是指對芯片的位數(shù)進(jìn)行擴(kuò)充（即加大字長）以滿足對存儲(chǔ)單元位數(shù)的實(shí)際要求。一般當(dāng)選擇的存儲(chǔ)器芯片是位結(jié)構(gòu)的（即每片是N字1位結(jié)構(gòu)），即單元數(shù)（字?jǐn)?shù)）與所要求的存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)相同，只是位數(shù)不滿足要求，這時(shí)需在位方向擴(kuò)展。即用多片相同規(guī)格的芯片在位方向并聯(lián)起來。 圖3-14 位并聯(lián)方式組成的16K8位RAM3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)

22、器的連接2字?jǐn)U展字?jǐn)U展字?jǐn)U展就是當(dāng)存儲(chǔ)器芯片的字長與存儲(chǔ)器的字長相同，而容量（單元數(shù)）不滿足要求時(shí)，則要對芯片的單元數(shù)進(jìn)行擴(kuò)充，以滿足總?cè)萘康囊?。例如：?6K8的芯片構(gòu)成64K8的RAM存儲(chǔ)器，這時(shí)由于單個(gè)芯片的單元數(shù)只有16K，不滿足64K的要求，需要在字方向進(jìn)行擴(kuò)展，即用4片16K8的芯片，把它們的地址線、數(shù)據(jù)線、讀/寫控制線分別并聯(lián)，而片選信號則要單獨(dú)引出，由地址線的高位（Al5，A14）通過譯碼產(chǎn)生各自芯片的片選信號，使4個(gè)芯片輪流被選中。 3字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展是指在字向和位向都要進(jìn)行擴(kuò)展。例如：用字2K4位的存儲(chǔ)器芯片組成8K8位的RAM存儲(chǔ)器，就單個(gè)芯片來說，無論是位方向

23、，還是字方向都不滿足要求，都要進(jìn)行擴(kuò)展。 3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接3.4.4 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU的引腳連接的引腳連接1存儲(chǔ)器與控制總線的連接存儲(chǔ)器與控制總線的連接8086/8088CPU最小方式下的M/ （8088 為IO/ ）、 和 ，最大方式下的 、 、 、 等，有時(shí)這些控制線也與地址線一同參與地址譯碼，生成片選信號。2存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)總線的連接存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)總線的連接8086CPU的數(shù)據(jù)總線有16根，其中高8位數(shù)據(jù)線D15D8接存儲(chǔ)器的高位體（奇地址存儲(chǔ)體），低8位數(shù)據(jù)線D7D0接存儲(chǔ)器的低位體（偶地址存儲(chǔ)體），根據(jù) 和A0的不同狀態(tài)組合決定對存儲(chǔ)器進(jìn)行字操作還是字節(jié)操作

24、。3存儲(chǔ)器與地址總線的連接存儲(chǔ)器與地址總線的連接可把CPU的地址線分為芯片外地址和芯片內(nèi)地址，片外地址經(jīng)譯碼，作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號，用來選中所要訪問的芯片。片內(nèi)地址線直接接到所要訪問的芯片的地址引腳，用來直接選中該芯片中的一個(gè)存儲(chǔ)單元。 IOMRDWRMRDCMWTCIORCIOWCBHE3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接3.4.5 存儲(chǔ)器地址的選擇存儲(chǔ)器地址的選擇微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存是由多個(gè)存儲(chǔ)器芯片組成，而CPU在對存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫操作時(shí)，只選中一個(gè)存儲(chǔ)單元，為此，CPU必須進(jìn)行兩級選擇首先要選擇存儲(chǔ)器芯片，稱為片選，然后再從選中的芯片中選擇出一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，這

25、稱為字選。 通過地址譯碼實(shí)現(xiàn)片選的方法通常有三種：線選法、全譯碼法和部分譯碼法。 3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接1線選法線選法線選法即線性選擇法，是指直接用地址總線的高位地址中的某一位直接作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號（ ）；用地址線的低位實(shí)現(xiàn)對芯片的片內(nèi)選擇（尋址）。【例3-1】對具有64KB尋址空間的某微機(jī)系統(tǒng)利用線選法進(jìn)行4片4K8的芯片擴(kuò)展，并給出每個(gè)芯片的地址范圍。 CS圖3-15 線選法擴(kuò)展的16K8位RAM3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接2全譯碼法全譯碼法全譯碼法是指將系統(tǒng)地址總線中除片內(nèi)地址以外的全部高位地址接到地址譯碼器的輸入端參加譯碼，把譯碼器的輸出信號作為

26、各芯片的片選信號，將它們分別接到存儲(chǔ)器芯片的片選端，以實(shí)現(xiàn)片選?！纠?-2】利用2-4譯碼器采用全譯碼法對由16K8的芯片構(gòu)成的648的RAM進(jìn)行擴(kuò)展，并給出每個(gè)芯片的地址范圍。圖3-16 全譯碼地址選擇方式第1片（=00）：地址范圍為0000H3FFFH；第2片（=01）：地址范圍為4000H7FFFH；第3片（=10）：地址范圍為8000HBFFFH；第4片（=11）：地址范圍為C000HFFFFH。3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接【例3-3】假設(shè)某一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)共有20條地址線。系統(tǒng)中4片4K存儲(chǔ)器芯片的片選用譯碼法實(shí)現(xiàn)，列出各存儲(chǔ)器芯片的地址分配。圖3-17 用譯碼法實(shí)現(xiàn)片選二

27、進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示A19A18A17A16A15A14A13A12A11 A0A19 A0芯片（1）000010110B000H0BFFFH芯片（2）000010100A000H0AFFFH芯片（3）0000100109000H09FFFH芯片（4）0000100008000H08FFFH表3-3 譯碼法實(shí)現(xiàn)片選的地址分配表3.4 CPU與存儲(chǔ)器的連接與存儲(chǔ)器的連接3部分譯碼法部分譯碼法部分譯碼法是將高位地址線中某幾位（而不是全部高位）地址經(jīng)過譯碼器譯碼，作為片選信號，仍用地址線低位部分直接連到存儲(chǔ)器芯片的地址輸入端實(shí)現(xiàn)片內(nèi)尋址。該方法實(shí)際是線選法和全譯碼法的混合方式。部分譯碼的通常采用的譯

28、碼器74LS138、74LS139、74LS154等。例如：對于一個(gè)具有64K8存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，現(xiàn)若僅用4片2K8的RAM芯片，構(gòu)成8K8的實(shí)際存儲(chǔ)器，則地址的分配是：用地址的低11位（A10A0）作為片內(nèi)地址，剩余的5位高位地址A15All可作為譯碼器（設(shè)為74LSl38）的輸入，以產(chǎn)生4個(gè)片選信號。但是A15A1l這5位地址與74LSl38譯碼器的連接方式不同，對應(yīng)所選擇的存儲(chǔ)器芯片所占用的地址范圍是不同的，而且4個(gè)片選信號從譯碼器的不同輸出端輸出，其所選中的芯片的地址范圍也是不同的。3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展 在計(jì)算機(jī)誕生初期并不存在內(nèi)存條的概念，最早的內(nèi)存是以磁芯的

29、形式排列在線路上，每個(gè)磁芯與晶體管組成的一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路作為一比特（BIT）的存儲(chǔ)器。后來才出線現(xiàn)了焊接在主板上集成內(nèi)存芯片，以內(nèi)存芯片的形式為計(jì)算機(jī)的運(yùn)算提供直接支持。那時(shí)的內(nèi)存芯片容量都特別小，最常見的莫過于256K1bit、1M4bit，雖然如此，但這相對于那時(shí)的運(yùn)算任務(wù)來說卻已經(jīng)綽綽有余了。 內(nèi)存芯片的狀態(tài)一直沿用到286初期，鑒于它存在著無法拆卸更換的弊病，有鑒于此，內(nèi)存條便應(yīng)運(yùn)而生了。將內(nèi)存芯片焊接到事先設(shè)計(jì)好的印刷線路板上，而電腦主板上也改用內(nèi)存插槽。這樣就把內(nèi)存難以安裝和更換的問題徹底解決了。 在80286主板發(fā)布之前，內(nèi)存并沒有被世人所重視，不過隨著軟件程序和新一代80286硬

30、件平臺(tái)的出現(xiàn)，程序和硬件對內(nèi)存性能提出了更高要求，為了提高速度并擴(kuò)大容量，內(nèi)存必須以獨(dú)立的封裝形式出現(xiàn)，因而誕生了“內(nèi)存條”概念。較為常用的內(nèi)存條有以下幾種。 3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.1 SIMM內(nèi)存條內(nèi)存條最初出現(xiàn)在80286主板上的“內(nèi)存條”，采用的是SIMM（Single In-line Memory Modules，單邊接觸內(nèi)存模組）接口，容量為30pin、256kb，必需是由8片數(shù)據(jù)位和1片校驗(yàn)位組成1個(gè)bank。因此，一般見到的30線SIMM都是4條一起使用的。隨即，在1988-1990年當(dāng)中，PC技術(shù)迎來另1個(gè)發(fā)展高峰，此時(shí)CPU已向16bit發(fā)展，所以3

31、0pin SIMM內(nèi)存再也無法滿足需求，所以此時(shí)72pin SIMM內(nèi)存浮現(xiàn)了，72pin SIMM支持32bit快速頁模式內(nèi)存，內(nèi)存帶寬得以大幅度提升。72pin SIMM內(nèi)儲(chǔ)存單子條容量一般為512KB-2MB，并且僅要求兩條同時(shí)使用， 圖3-18 30線SIMM內(nèi)存條式樣 圖3-19 72線SIMM內(nèi)存條式樣3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.2 EDO DRAM內(nèi)存條內(nèi)存條EDO DRAM（Extended Date Out RAM外擴(kuò)充數(shù)據(jù)模式存儲(chǔ)器）內(nèi)存，這是1991年到1995年之間盛行的內(nèi)存條，它取消了擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個(gè)存儲(chǔ)周期之間的時(shí)間間隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)

32、送給CPU的同時(shí)去訪問下一個(gè)頁面，故而速度要比普通DRAM快1530%。工作電壓為一般為5V，帶寬32bit，速度在40ns以上，其主要應(yīng)用在486及早期的Pentium電腦上，如圖3-20所示。圖3-20 EDO DRAM內(nèi)存條3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.3 SDRAM內(nèi)存條內(nèi)存條第一代SDRAM內(nèi)存條為PC-66規(guī)范（如圖3-21所示），但它很快由于Intel和AMD的頻率之爭將CPU外頻提升到了100MHz，所以，PC-66內(nèi)存很快被PC-100內(nèi)存取代（如圖3-22所示），接著133MHz外頻的P以及K7時(shí)代的來臨，PC-133規(guī)范也以相同的方式進(jìn)一步提升SDRAM

33、的整體性能，帶寬提高到1Gbps以上（如圖3-23所示）。 雖然SDRAM內(nèi)存已由早期的66MHz，發(fā)展到后來的100MHz、133MHz，但仍沒能徹底解決內(nèi)存帶寬的瓶頸問題。為了方便一些超頻用戶需求，于是出現(xiàn)了PC-150、PC-166規(guī)范的內(nèi)存條（如圖3-24所示）。 圖3-21 PC-66 SDRAM內(nèi)存條 圖3-22 PC-100 SDRAM內(nèi)存條 圖3-23 PC-133 SDRAM內(nèi)存條 圖3-24 PC-150 SDRAM內(nèi)存條3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.4 Rambus DRAM內(nèi)存條內(nèi)存條Intel與Rambus聯(lián)合推出了Rambus DRAM內(nèi)存條（稱為

34、RDRAM內(nèi)存條）。與SDRAM不同的是，它采用了新一代高速簡單內(nèi)存架構(gòu)，基于一種類RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）理論，可以減少數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，使得整個(gè)系統(tǒng)性能得到提高（如圖3-25所示）。圖3-25 Rambus DRAM內(nèi)存條3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.5 DDR內(nèi)存條內(nèi)存條 DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）簡稱DDR，也就是“雙倍速率SDRAM”的意思。DDR可以說是SDRAM的升級版本， DDR在時(shí)鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，這使得DDR的數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAM的兩倍。 第一代DDR 200規(guī)范并未得到普及，第二代PC-2

35、66 DDR SRAM（133MHz時(shí)鐘2倍數(shù)據(jù)傳輸=266MHz帶寬）是由P-133 SDRAM內(nèi)存條衍生而來，有不少賽揚(yáng)和AMD K7處理器都在采用DDR 266規(guī)格的內(nèi)存條（如圖3-26所示），其后來的DDR 333內(nèi)存條也屬于一種過渡（如圖3-27所示），而DDR 400內(nèi)存條成為主流平臺(tái)的選配（如圖3-28所示），雙通道DDR 400內(nèi)存條已經(jīng)成為800 FSB處理器搭配的基本標(biāo)準(zhǔn)，隨后的DDR 533規(guī)范則成為超頻用戶的選擇對象（如圖3-29所示）。 3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展圖3-26 DDR 266內(nèi)存條 圖3-27 DDR 333內(nèi)存條 圖3-28 DDR 40

36、0內(nèi)存條 圖3-29 DDR 533內(nèi)存條3.5 內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展內(nèi)存條技術(shù)的發(fā)展3.5.6 DDR2內(nèi)存條內(nèi)存條DDR2能夠在100MHz的頻率基礎(chǔ)上提供每插腳最少400Mbps帶寬，且其接口將運(yùn)行于1.8V電壓上，從而進(jìn)一步降低發(fā)熱量，以便提高頻率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標(biāo)準(zhǔn)來看，針對PC等市場的DDR2內(nèi)存條將擁有400MHz、533MHz、667MHz等不同時(shí)鐘頻率，如圖3-30所示。圖3-30 DDR2 533內(nèi)存條3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器 硬盤存儲(chǔ)器即是磁盤存儲(chǔ)器的一個(gè)分類，具有存儲(chǔ)容量大、數(shù)據(jù)傳輸率高、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可長期保存等特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常用于存放操作系統(tǒng)、程

37、序和數(shù)據(jù)，是主存儲(chǔ)器的擴(kuò)充。發(fā)展趨勢是提高存儲(chǔ)容量，提高數(shù)據(jù)傳輸率，減少存取時(shí)間，并力求輕、薄、短、小。硬盤（Hard Disk）是計(jì)算機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)設(shè)備，其性能直接影響計(jì)算機(jī)的整體性能。隨著PC的快速發(fā)展，硬盤的接口、容量、轉(zhuǎn)速、磁頭等都經(jīng)歷了數(shù)次更新?lián)Q代。3.6.1 硬盤的組成硬盤的組成硬盤是一種固定的存儲(chǔ)設(shè)備，其存儲(chǔ)介質(zhì)是若干個(gè)鋼性磁盤片，其特點(diǎn)是：速度快、容量大、可靠性高，幾乎不存在磨損問題。目前常見的硬盤接口有兩種，分別是IDE接口和SATA接口。圖3-31所示為硬盤內(nèi)部示意圖。 硬盤作為一種重要的存儲(chǔ)部件，其容量決定著個(gè)人計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大小的能力。硬盤的容量是以MB（兆字節(jié)）

38、和GB（吉字節(jié)）為單位的。硬盤的主要組成部件有磁頭、盤面與馬達(dá)等。圖3-31 硬盤內(nèi)部示意圖3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器1硬盤的磁頭硬盤的磁頭硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。傳統(tǒng)的磁頭是讀寫合一的電磁感應(yīng)式磁頭，但是，硬盤的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設(shè)計(jì)時(shí)必須要同時(shí)兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬盤設(shè)計(jì)上的局限。 硬盤磁頭的發(fā)展先后經(jīng)歷了“亞鐵鹽類磁（Monolithic Head）”、“MIG（Metal In GAP）磁頭”和“薄膜磁頭（Thinfilm Head）”、MR磁頭（Magneto

39、 Resistive Heads，磁阻磁頭）等幾個(gè)階段。 20世紀(jì)80年代末期IBM公司發(fā)明了MR（Magneto Resistive）磁頭，這種磁頭在設(shè)計(jì)方面引入了全新的分離式磁頭結(jié)構(gòu)，寫入磁頭仍沿用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭，而讀取磁頭則應(yīng)用了新型的MR磁頭。這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)對信號變化相當(dāng)敏感，使得盤片的存儲(chǔ)密度比以往20MB每英寸提高了數(shù)十倍。 1991年IBM公司生產(chǎn)的3.5英寸的硬盤使用了MR磁頭，從此硬盤容量開始進(jìn)入了GB數(shù)量級的時(shí)代。1999年9月7日，邁拓公司（Maxtor）宣布了首塊單碟容量高達(dá)10.2GB的ATA硬盤，從而把硬盤的容量引入了一個(gè)新里程碑。3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)

40、器2硬盤的盤面硬盤的盤面硬盤內(nèi)部是由金屬磁盤組成的，分為單碟、雙碟與多碟。目前主流硬盤的盤片大都是由金屬薄膜磁盤構(gòu)成。 除金屬薄膜磁盤以外，也有嘗試使用玻璃作為磁盤基片的。 3硬盤的馬達(dá)硬盤的馬達(dá)硬盤主軸上的馬達(dá)控制磁頭在盤片上高速工作。馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的浮力使磁頭飄浮在盤片上方進(jìn)行工作。 馬達(dá)的轉(zhuǎn)速越快，等待存取記錄的時(shí)間也就越短。普遍使用的硬盤速度已達(dá)7200r/min、10000r/min，甚至15000r/min/。隨著硬盤轉(zhuǎn)速的不斷提高，同時(shí)也會(huì)帶來諸如磨損加劇、溫度升高、噪聲增大等一系列負(fù)面問題。傳統(tǒng)的普通滾珠軸承馬達(dá)無法妥善解決這些問題，于是先前曾廣泛應(yīng)用在精密機(jī)械工業(yè)上的液

41、態(tài)軸承馬達(dá)（Fluid Dynamic Bearing Motors）被引入到硬盤技術(shù)中。 3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3.6.2 硬盤的分類硬盤的分類通常，硬盤是按其接口類型來分類的。硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，其作用是在硬盤緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸速度。目前，硬盤接口可分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道4種。 1IDE硬盤硬盤目前IDE硬盤在計(jì)算機(jī)中使用廣泛，它的另一個(gè)名稱為ATA（AT Attachment）。ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都屬于IDE硬盤。它們通過專用的數(shù)據(jù)線（40芯IDE排

42、線）與主板的IDE接口相連。 3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器2SATA硬盤硬盤SATA（Serial ATA）接口的硬盤又叫串口硬盤，它是當(dāng)前主流的硬盤接口。SATA（串行ATA）主要用于取代已經(jīng)遇到瓶頸的PATA（并行ATA）接口技術(shù)。目前常見的有SATA-l和SATA-2兩種標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)的傳輸速率分別是150Mbps和300Mbps。 圖3-33 SATA硬盤接口、數(shù)據(jù)線與主板上SATA接口的式樣3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3SCSl硬盤硬盤SCSI（Small Computer System Interface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）接口是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。主要應(yīng)用于中

43、、高端服務(wù)器和高檔工作站中。SCSI硬盤通過SCSI擴(kuò)展卡與計(jì)算機(jī)連接。SCSI規(guī)范已發(fā)展到第6代技術(shù)，目前主流的SCSI硬盤都采用了U1tra 320 SCSI接口，能提供320Mbps的接口傳輸速率，轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá)1104 r/min以上。普通計(jì)算機(jī)中一般都使用IDE和SATA接口的硬盤，SCSI接口的硬盤多用于工作站或服務(wù)器中；而光纖通道由于其價(jià)格較貴，故只用在高端服務(wù)器上。3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3.6.3 硬盤的幾個(gè)主要參數(shù)硬盤的幾個(gè)主要參數(shù)1單碟容量單碟容量一塊硬盤是由多個(gè)存儲(chǔ)碟片組合而成，所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時(shí)間也越短。 目前主流

44、硬盤的單碟容量在80100GB之間，一些高端硬盤的單碟容量已達(dá)到200GB。硬盤容量等于單碟容量之和，目前主流的硬盤容量為320GB、500GB等。2硬盤的轉(zhuǎn)速硬盤的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，是指硬盤盤片每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，單位為rpm。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度就越快，傳輸速度也就越快。臺(tái)式機(jī)硬盤有5400r/min和7200r/min兩種轉(zhuǎn)速。 3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3硬盤的傳輸速率硬盤的傳輸速率傳輸速率（Data Transfer Rate）硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。 內(nèi)部傳輸率（Internal Transfer Rate

45、）也稱為持續(xù)傳輸率（Sustained Transfer Rate），內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。 外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標(biāo)稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率 。4緩存容量緩存容量硬盤的緩存是集成在硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，用于緩存硬盤內(nèi)部和外界接口之間的交換數(shù)據(jù)。緩存的大小與速度是直接關(guān)系硬盤傳輸速率的重要因素。目前主流硬盤的緩存容量為8MB、16MB等，一些高端產(chǎn)品的緩存容量甚至達(dá)到了64MB。 5平均訪問時(shí)間平均訪問時(shí)間平均訪問時(shí)間（Average

46、 Access Time）是指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時(shí)間。 平均訪問時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均等待時(shí)間。 硬盤的平均尋道時(shí)間（Average Seek Time）是指硬盤的磁頭移動(dòng)到盤面指定磁道所需的時(shí)間。 硬盤的等待時(shí)間，又叫潛伏期（Latency），是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時(shí)間。 3.6 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器3.7 光盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器3.7.1 光盤驅(qū)動(dòng)器的分類光盤驅(qū)動(dòng)器的分類1CD-ROM只讀光盤驅(qū)動(dòng)器（CD-ROM）是目前使用最廣泛的光驅(qū)類型，可讀取CD和VCD兩種格式的光盤。 2DVD-ROMD

47、VD-ROM既可以讀CD光盤，也可讀取容量更大的DVD光盤，目前，已成為市場主流的只讀光盤驅(qū)動(dòng)器。 3刻錄機(jī)刻錄機(jī)刻錄機(jī)可以分為CD刻錄機(jī)、DVD刻錄機(jī)以及COMBO。（1）CD刻錄機(jī)CD刻錄機(jī)不僅可以讀取CD光盤，還可以將數(shù)據(jù)寫入CD光盤。可寫入數(shù)據(jù)的光盤有CD-R和CD-RW，其中，CD-R可進(jìn)行一次刻錄，CD-RW可通過CD刻錄機(jī)反復(fù)擦寫數(shù)據(jù)。3.7 光盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器（2）DVD刻錄機(jī)DVD刻錄機(jī)不僅可以讀取DVD光盤，還可將數(shù)據(jù)刻錄到DVD或CD光盤中，是目前市場上的主流產(chǎn)品。（3）COMBO刻錄機(jī)COMBO可以刻錄CD光盤，還可以讀取CD、VCD和DVD格式的所有光盤。 COMB

48、O只能刻錄CD光盤，而無法刻錄DVD光盤。 3.7 光盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器3.7.2 寫入、讀取和復(fù)寫速度寫入、讀取和復(fù)寫速度1寫入、讀取速度寫入、讀取速度DVD光盤的標(biāo)準(zhǔn)速度（1X）是1350Kbps，一秒鐘內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量是1350KB，目前主流的讀寫速度是16X。CD光盤的標(biāo)準(zhǔn)讀寫速度跟DVD光盤是不一樣的（CD為1X=150Kbps），每秒鐘的數(shù)據(jù)量只有150KB（DVD 1X的九分之一）。CD光驅(qū)最高可以達(dá)到56X的讀取速度，但是對于大部分刻錄光驅(qū)而言，極限速度在48X以下；尤其是用DVD刻錄機(jī)去兼容CD刻錄盤時(shí)，一般40X的速度就很高了。2復(fù)寫速度復(fù)寫速度復(fù)寫速度是指刻錄機(jī)在刻錄可復(fù)寫

49、的CD-RW或DVD-RW光盤時(shí)，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除并刻錄新數(shù)據(jù)的最大刻錄速度 3.7 光盤驅(qū)動(dòng)器光盤驅(qū)動(dòng)器3.7.3 DVD光盤的類型光盤的類型1DVD-R與與DVD+RDVD-R與DVD+R是市面上賣得較多的兩種DVD刻錄盤。DVD刻錄機(jī)已能很好地兼容兩者。R是Recordable（可記錄）的意思。 2DVDRWRW是Re-Wrltable（可復(fù)寫）的縮寫，它可實(shí)現(xiàn)光盤的重復(fù)寫入/刪除數(shù)據(jù)。 3DVD+R DL與與DVD-R DLDVDR DL（Dual Layer）有兩個(gè)數(shù)據(jù)層，容量是8.5GB，而普通DVD只有一個(gè)數(shù)據(jù)層，容量是4.7GB。常見DVD的格式分為4種，即：DVD-5（單面單

50、層）、DVD-9（單面雙層）、DVD-10（雙面單層）以及DVD-18（雙面雙層）。 4DVD-RAM在全能刻錄機(jī)上有DVD-RAM（DVD Random Access Memory，光盤隨機(jī)存儲(chǔ)器）這個(gè)標(biāo)志。與DVDRW類似，也是一種可復(fù)寫光盤。所不同的是，DVD-RAM不需要專門的刻錄軟件便可以直接讀寫數(shù)據(jù)（前提是光驅(qū)可以支持）。 3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器當(dāng)前微處理器的主頻已相當(dāng)高，這就要求存儲(chǔ)器的速度非常高，讀寫周期要小于幾十毫秒。如果主存全部采用高速的存儲(chǔ)芯片組成，將會(huì)使系統(tǒng)的價(jià)格高得讓人無法接受。高檔微型計(jì)算機(jī)中通常的做法是用一些高速的靜態(tài)RAM組成小容量的存儲(chǔ)器，稱作高

51、速緩沖存儲(chǔ)器Cache，而用廉價(jià)的速度稍慢的動(dòng)態(tài)RAM組成大容量的主存，由高速緩沖存儲(chǔ)器和主存構(gòu)成一個(gè)“兩級”的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器3.8.1 Cache系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與原理系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與原理圖3-40 Cache系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器設(shè)置Cache是利用了程序的局部性原理。在執(zhí)行程序的某一段時(shí)間內(nèi)，所訪問的程序指令一般集中在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)，于是便將當(dāng)前即將訪問的這部分從主存裝入Cache中。當(dāng)CPU訪問主存時(shí)，同時(shí)將地址送往主存和Cache，若所需訪問的內(nèi)容已在Cache中，則可直接從Cache中快速讀取，即訪問Cache命中；若訪問

52、區(qū)間的內(nèi)容不在Cache中，即訪問Cache未命中，則從主存中讀取，并更新Cache內(nèi)容，使Cache內(nèi)容為當(dāng)前活躍部分。在主存Cache存儲(chǔ)體系中，所有的程序和數(shù)據(jù)都在主存中，Cache中只存放由主存調(diào)入的部分程序和數(shù)據(jù)，內(nèi)容調(diào)入通常是以頁為單位。CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)送出訪問主存單元的地址，由地址總線傳送到Cache控制器中的主存地址寄存器MA，主存Cache地址變換機(jī)構(gòu)從MA獲取地址并判斷該單元內(nèi)容是否已經(jīng)在Cache中，即判別是否命中。當(dāng)命中時(shí)，則將訪問地址變換成在Cache中的地址，然后訪問Cache。若地址變換機(jī)構(gòu)判別所要訪問的單元不在Cache中，則CPU轉(zhuǎn)去訪問主存，并將包含該存儲(chǔ)

53、單元的一頁信息裝入Cache。若Cache已被裝滿，則需要在替換控制部件的控制下，用新頁替換Cache原來的某頁信息，采用的替換算法體現(xiàn)在替換控制部件中，由硬件邏輯完成。3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器3.8.2 地址映像方式地址映像方式為了把信息裝入Cache中，必須應(yīng)用某種函數(shù)把主存地址映像到Cache中定位，稱作地址映像。當(dāng)信息按這種映像關(guān)系裝入Cache后，執(zhí)行程序時(shí)，應(yīng)將主存地址變換為Cache地址，這個(gè)變換過程成為地址變換。 1全相聯(lián)映像方式全相聯(lián)映像方式從主存中將信息調(diào)入Cache通常是以“頁”為單位進(jìn)行的。該方式允許主存中的每一個(gè)頁面映像到Cache中的任何一個(gè)頁面位置上，

54、也允許采用某種置換算法從已占滿的Cache中替換出任何一個(gè)舊頁面。 2直接映像方式直接映像方式直接映像方式與全相聯(lián)映像方式相比，地址變換機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的信息量大大減少。該方法將Cache的全部存儲(chǔ)單元?jiǎng)澐殖晒潭ǖ捻摚鞔嫦葎澐殖啥?，段中再劃分成與緩存中相同的頁。規(guī)定緩存中各頁只接收主存中相同頁號內(nèi)容的副本，即不同段中頁號相同的內(nèi)容只有一個(gè)能復(fù)制到緩存中去。 3級相聯(lián)映像方式級相聯(lián)映像方式它將高速緩存分成若干個(gè)組，每組包含若干個(gè)頁面，組內(nèi)采用直接映像，而組與組之間采用全相聯(lián)映像，從而允許不同段中相同頁號的內(nèi)容能存放在Cache內(nèi)不同的組中。 3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器3.8 高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器3.8.3 替換算法替換算法當(dāng)Cache內(nèi)容剛更新時(shí)，訪問命中率較高。隨著程序執(zhí)行，訪問頻繁地區(qū)將逐漸遷移，使命中率下降。當(dāng)CPU訪問Cache沒命中時(shí)，需從主存調(diào)新頁進(jìn)入Cache，若Cache中相應(yīng)位置已被信息占滿，那么就必須去掉舊頁。這個(gè)過程由替換控制部件完