「组成原理」存储系统1

SRAM的基本结构和工作原理，DRAM的基本结构和工作原理，只需了解即可；重点关注如何完成存储单元的读写。

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目录：

1. 存储系统层次结构
2. 存储单元如何读写
3. 存储扩展

前置知识：
无

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存储系统层次结构

基本存储系统

计算机使用中，存储系统中主存和cpu交互有以下几步。

1. 输入设备将程序与数据写入主存
2. CPU取指令
3. CPU执行指令期间从主存中读数据
4. CPU写回运算结果
5. 输出设备输出结果

从交互中，我们了解到指令执行期间CPU会多次访问存储器；同时我们能了解到，CPU增速比主存快得多，将来主存与CPU速度之间差距会越来越大。

所以我们要解决的问题有：

• 主存速度够快与否
• 主存容量够大否
• 存储器便宜与否

问题

• 速度不足
  CPU增速超越主存，且指令执行期间CPU要多次和主存交互。

• 容量不够
  CPU、主板相关技术指标吸纳之主存容量。
  同时应用对主存的需求却不断扩大。

解决

存储系统层次化结构可以解决速度容量问题。

存储系统的层次化结构

速度不足我们加入了Cache，让CPU访问到的存储系统有Cache，也就是较快的速度。

这样我们就有了Cache的速度，辅存的容量和价格。

Cache的预先读取利用了局部性原理。

局部性原理：

• 时间局部性：
  现在被访问的信息不久还会被再次访问。
  时间局部性程序结构体现：循环结构
• 空间局部性
  现在被访问的信息附近的信息下一次会被访问。
  空间局部性的程序结构体现：顺序结构