《單譯碼雙譯碼》PPT課件.pptVIP

04/13/2007,人民郵電出版社,第6章 存儲(chǔ)器的工作原理,04/13/2007,人民郵電出版社,存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的，這些程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為信息。目前，人類已經(jīng)進(jìn)入信息社會(huì)，如何得到、保存和使用信息非常重要。微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以分為兩大類，即內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器也稱為主存，通過(guò)系統(tǒng)總線與CPU相連，用來(lái)存放正在執(zhí)行的程序和處理的數(shù)據(jù)；外存儲(chǔ)器需要通過(guò)專門的接口電路與主機(jī)相連，用來(lái)存放暫時(shí)不執(zhí)行的程序和不處理的數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中的一類重要部件，實(shí)質(zhì)上是一種記憶單元?？梢詫⑺闯捎蓴?shù)以千萬(wàn)計(jì)的寄存器組成。每一個(gè)寄存器即存儲(chǔ)器的一個(gè)單元，能存放一串二進(jìn)制信息，一個(gè)單元稱為存儲(chǔ)器的一個(gè)字。下面將詳細(xì)地認(rèn)識(shí)存儲(chǔ)器。,第6章 存儲(chǔ)器的工作原理,04/13/2007,人民郵電出版社,認(rèn)識(shí)各種存儲(chǔ)器 掌握內(nèi)存儲(chǔ)器的工作原理和地址譯碼 掌握存儲(chǔ)器的組成方式和存儲(chǔ)器的三級(jí)結(jié)構(gòu) 掌握存儲(chǔ)器的讀周期和寫周期對(duì)時(shí)序的要求 掌握存儲(chǔ)器的分段管理 掌握存儲(chǔ)器的分頁(yè)管理,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】,04/13/2007,人民郵電出版社,6.1 存儲(chǔ)器,構(gòu)成存儲(chǔ)器的材料主要有半導(dǎo)體與磁介質(zhì)兩種。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器又有雙極型與MOS型兩種類型。雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的速度比MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器快，而MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器比雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器容量要大。磁介質(zhì)存儲(chǔ)器有很大的容量，但它的速度慢，常見(jiàn)的磁介質(zhì)存儲(chǔ)器有磁盤、磁帶等。最近，激光光盤存儲(chǔ)器（DVD）開(kāi)始應(yīng)用，普通的VCD的存儲(chǔ)容量可達(dá)到650MB大小，而DVD則可以達(dá)到10GB。,04/13/2007,人民郵電出版社,1內(nèi)存儲(chǔ)器與外存儲(chǔ)器,通常將存儲(chǔ)器劃分為以下兩種基本類型。 內(nèi)存儲(chǔ)器：是計(jì)算機(jī)必不可缺少的組成部分，它用于存放正在被CPU使用的程序和數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中，CPU不斷地訪問(wèn)內(nèi)存儲(chǔ)器。 外存儲(chǔ)器：不直接參與計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，它用于存放CPU當(dāng)前不使用的程序和數(shù)據(jù)，外存儲(chǔ)器只能通過(guò)內(nèi)存儲(chǔ)器向CPU提供程序和數(shù)據(jù)。通常外存儲(chǔ)器的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器中的信息可以長(zhǎng)期保存，不因存儲(chǔ)器斷電而丟失。,04/13/2007,人民郵電出版社,2可讀寫存儲(chǔ)器與只讀存儲(chǔ)器,在計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中，即能讀又能寫的存儲(chǔ)器叫做可讀寫存儲(chǔ)器；只能讀不能寫的存儲(chǔ)器叫做只讀存儲(chǔ)器，即ROM（Read Only Memory）?？勺x寫存儲(chǔ)器又稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器，即RAM（Random Access Memory）。通常，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器由RAM和ROM兩部分組成。ROM中的程序和數(shù)據(jù)是事先存入的，在工作過(guò)程中不能改變，這種事先存入的信息不因斷電而丟失，因此ROM常用來(lái)存放計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序、基本輸入/輸出程序等系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。RAM中的信息斷電就會(huì)消失，因此它主要用來(lái)存放應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。最新的PDR內(nèi)存條如圖6-1所示:,圖6-1 最新的DDR內(nèi)存條,04/13/2007,人民郵電出版社,3對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn),把對(duì)存儲(chǔ)器的讀/寫操作稱為訪問(wèn)。對(duì)ROM和RAM的訪問(wèn)都可以按地址直接進(jìn)行，而和訪問(wèn)順序的先后無(wú)關(guān)，即訪問(wèn)是隨機(jī)的。和隨機(jī)存取相對(duì)應(yīng)的是按順序存取。順序存取有兩種方式。 一種是按先進(jìn)先出的次序進(jìn)行存取的。讀信息的次序與寫入時(shí)的次序相同，這種存儲(chǔ)器稱為排隊(duì)存儲(chǔ)器。 一種是按后進(jìn)先出的次序進(jìn)行存取的。讀信息的次序與寫入時(shí)的次序正好相反，這種存儲(chǔ)器稱為堆棧存儲(chǔ)器。,04/13/2007,人民郵電出版社,4常用外存儲(chǔ)器,圖6-4 硬磁盤存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱硬盤）,圖6-2 CD-ROM光盤存儲(chǔ)器,圖6-3 高速CF卡,04/13/2007,人民郵電出版社,6.2 內(nèi)存儲(chǔ)器的工作原理與地址譯碼,內(nèi)存儲(chǔ)器按照其工作原理可分為： 靜態(tài)存儲(chǔ)器； 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。 二者的工作原理不相同，外圍電路的結(jié)構(gòu)也不相同，本節(jié)將分別進(jìn)行介紹。根據(jù)存儲(chǔ)單元的多少和組成模式，可以有兩種譯碼方式，這也是存儲(chǔ)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分。,04/13/2007,人民郵電出版社,1內(nèi)存儲(chǔ)器的工作原理,（1）靜態(tài)存儲(chǔ)器 靜態(tài)存儲(chǔ)單元是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器可以儲(chǔ)存一個(gè)二進(jìn)制位，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)分別用0或1表示。 靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路通常由6個(gè)MOS管組成，如圖6-5所示是一個(gè)六管靜態(tài)RAM存儲(chǔ)電路的內(nèi)部組成。,圖6-5 六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元,04/13/2007,人民郵電出版社,（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器把信息存放在場(chǎng)效應(yīng)管（三極管）的結(jié)電容上，結(jié)電容上有電荷與無(wú)電荷兩種狀態(tài)分別用1或0表示。由于結(jié)電容的內(nèi)部漏電效應(yīng)，結(jié)電容上的信息會(huì)隨時(shí)間逐漸消失。器件一旦做成，信息消失所需的時(shí)間也就確定了。只要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)對(duì)結(jié)電容信息進(jìn)行重寫，就能長(zhǎng)期保持結(jié)電容信息有效，這個(gè)過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新。刷新操作實(shí)際上就是把存儲(chǔ)器的內(nèi)容讀出、再放大。由于不作信息轉(zhuǎn)移，這個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)總線周期，而且功耗很低?，F(xiàn)代存儲(chǔ)器芯片本身帶有片內(nèi)自動(dòng)刷新電路，每次以數(shù)百個(gè)單元同時(shí)刷新。使用這類芯片時(shí)無(wú)需考慮刷新問(wèn)題，與靜態(tài)存儲(chǔ)器的用法一樣簡(jiǎn)單。,04/13/2007,人民郵電出版社,動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元有四管、三管和單管等類型。現(xiàn)在以四管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元說(shuō)明其存儲(chǔ)原理。如圖6-6所示是四管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。,圖6-6 四管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元,04/13/2007,人民郵電出版社,地址譯碼有兩種結(jié)構(gòu)。 單譯碼結(jié)構(gòu)，或稱字結(jié)構(gòu)，適用于小容量的存儲(chǔ)器。 雙譯碼結(jié)構(gòu)，或稱復(fù)合譯碼結(jié)構(gòu)，適用于大容量的存儲(chǔ)器。 下面分別介紹這兩種譯碼方式。,2地址譯碼,04/13/2007,人民郵電出版社,（1）單譯碼結(jié)構(gòu) 如圖6-7(下頁(yè))所示的是一種單譯碼結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，它是一個(gè)16字8位的存儲(chǔ)器，共有128個(gè)基本電路。在該電路中，使用字線選擇某個(gè)字的所有位。 在存儲(chǔ)器中，把128個(gè)基本電路排成16行8列，每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)字，每一列對(duì)應(yīng)其中的一位。所以，每一行（8個(gè)基本電路）的選擇線是公共的；每一列（16個(gè)電路）的數(shù)據(jù)線也是公共的。存儲(chǔ)電路可采用上述的六管靜態(tài)存儲(chǔ)電路或四管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路。 數(shù)據(jù)線通過(guò)讀/寫控制電路與數(shù)據(jù)輸入（即寫入）端或數(shù)據(jù)輸出（即讀出）端相連，根據(jù)讀/寫控制信號(hào)，對(duì)被選中的單元進(jìn)行讀出或?qū)懭氩僮?。存?chǔ)器包含16個(gè)字，而地址譯碼器有4根輸入線A0、A1、A2、A3，可以給出24=16個(gè)狀態(tài)，分別控制16個(gè)字選擇線。若地址信號(hào)為0000，則選中第一條字線；若為1111，則選中第16條字線。,04/13/2007,人民郵電出版社,圖6-7 單譯碼結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器,04/13/2007,人民郵電出版社,（2）雙譯碼結(jié)構(gòu) 采用雙譯碼結(jié)構(gòu)可以減少選擇線的數(shù)目。在雙譯碼結(jié)構(gòu)中，地址譯碼器分成兩個(gè)。若每一個(gè)有N/2個(gè)輸入端，可以有2N/2個(gè)輸出狀態(tài)，地址譯碼器就共有2 N/2+2 N/2=2 N個(gè)輸出狀態(tài)，而譯碼器輸出線卻只需要2N/2+2N/2=2N根。若N=10，雙譯碼器的輸出狀態(tài)為210=1024個(gè)，而譯碼線只需2*32=64根，但在單譯碼結(jié)構(gòu)中卻需要1024根選擇線。雙譯碼結(jié)構(gòu)的電路如圖6-8所示。其中的存儲(chǔ)器電路可采用六管靜態(tài)存儲(chǔ)電路或四管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路。,04/13/2007,人民郵電出版社,圖6-8 雙譯碼結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器,04/13/2007,人民郵電出版社,1024個(gè)字排成3232的矩陣，需要10根地址線A0A9。將這10根地址線分為兩組，A0A4輸入至X譯碼器，它輸出32條選擇線分別選擇132行；A5A9輸入至Y譯碼器，它也輸出32條選擇線，分別選擇132列控制線的位線控制門。若輸入地址為0000000000，X方向由A0A4譯碼選中了第一行，則X0為高電平，可以控制（0，1）、（0，2）、（0，31），32個(gè)存儲(chǔ)電路分別與各自的位線相連，但能否與輸入/輸出線相連，還要受各列的位線控制門控制。在A5A9全為0時(shí)，Y0輸出為1，選中第一列，第一列的位線控制門打開(kāi)。故雙向譯碼的結(jié)果選中了（0，0）這一電路。 要點(diǎn)提示: 在雙譯碼結(jié)構(gòu)中，一條X方向的選擇線要控制掛在其上的所有存儲(chǔ)電路（如在10241中要控制32個(gè)電路），故其要帶的電容負(fù)載很大，因此譯碼輸出需要經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器。,04/13/2007,人民郵電出版社,6.3 微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的組成,內(nèi)存儲(chǔ)器要與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須滿足CPU對(duì)不同字節(jié)訪問(wèn)的要求，同時(shí)還要提高CPU對(duì)數(shù)據(jù)和程序的訪問(wèn)速度。系統(tǒng)中設(shè)置了三級(jí)內(nèi)存結(jié)構(gòu)。 132位存儲(chǔ)器的組成與多字節(jié)訪問(wèn) 由于32位存儲(chǔ)器要保持與8086等微處理器兼容，這就要求在進(jìn)行存儲(chǔ)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足對(duì)單字節(jié)、雙字節(jié)、4字節(jié)及8字節(jié)（即8位、16位、32位及64位）等不同數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。 以80486為例：一般設(shè)計(jì)時(shí)，單字節(jié)數(shù)據(jù)（8位）的地址可以是任意地址（即奇地址或偶地址）；雙字節(jié)數(shù)據(jù)（16位）常以偶地址作為低8位數(shù)據(jù)地址，也就是該16位數(shù)據(jù)的地址；4字節(jié)數(shù)據(jù)（32位）常以低2位的地址作為低8位數(shù)據(jù)地址，也就是該32位數(shù)據(jù)的地址。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)8位、16位和32位數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，80486微處理器設(shè)有4個(gè)引腳，以控制對(duì)不同數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。由CPU根據(jù)指令的類型產(chǎn)生，即指令為8位、16位還是32位。,04/13/2007,人民郵電出版社,在8位/16位數(shù)據(jù)傳送中，當(dāng)微處理器寫入高字節(jié)或高16位數(shù)據(jù)時(shí)，該數(shù)據(jù)將在低字節(jié)或低16位線上重復(fù)輸出。其目的是為了加快數(shù)據(jù)傳送的速度。但是，是否能夠?qū)懭氲妥止?jié)或低16位單元，則由相應(yīng)的決定。 80486微處理器設(shè)有32位地址，直接輸出A31A2，低2位（A1A0）由內(nèi)部編碼產(chǎn)生，以選擇不同的字節(jié)。這樣，在進(jìn)行存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)通常把主存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為4個(gè)存儲(chǔ)體，分別存放32位數(shù)據(jù)的不同字節(jié)，每個(gè)存儲(chǔ)體的8位數(shù)據(jù)依次并行連接到系統(tǒng)數(shù)據(jù)線D31D0上。每個(gè)存儲(chǔ)體的15位地址A14A0接CPU的地址線A16A2，片選信號(hào)由高位地址的譯碼結(jié)果和相與后產(chǎn)生。一旦地址確定，A31A2確定4個(gè)存儲(chǔ)體中的相同地址單元，決定某一個(gè)或某幾個(gè)字節(jié)單元被選中，然后可以對(duì)選中的單元同時(shí)進(jìn)行讀/寫操作。,04/13/2007,人民郵電出版社,每一個(gè)存儲(chǔ)體的8位數(shù)據(jù)線并行連接到外部數(shù)據(jù)總線D31D0的某連續(xù)8條上，可以方便地實(shí)現(xiàn)32位數(shù)據(jù)的讀/寫操作。但是對(duì)于8位/16位存儲(chǔ)體讀寫時(shí)，或者對(duì)8位/16位I/O端口讀寫時(shí)，上述的連接方式難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地址的讀寫。因?yàn)榇鎯?chǔ)器內(nèi)部是32位數(shù)據(jù)總線，而外部是8位/16位數(shù)據(jù)總線。 例如，在連接外部8位I/O端口時(shí)，若直接使用A15A2尋址，這樣各端口地址相差4，而且不連續(xù)，勢(shì)必造成會(huì)地址空間的浪費(fèi)。如果外部I/O端口不多，則這種方式簡(jiǎn)單可行；當(dāng)外部I/O端口較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)地址不夠用的情況，其主要原因是忽略了低位地址A1A0。 為了使外部地址端口連續(xù)，一方面需要使用，另一方面需要在內(nèi)部32位數(shù)據(jù)總線與外部8位數(shù)據(jù)總線之間增加轉(zhuǎn)換控制電路。,04/13/2007,人民郵電出版社,2內(nèi)存儲(chǔ)器的多級(jí)結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU不能直接到外存中讀取信息，只能到內(nèi)存中去取，而內(nèi)、外存之間可以相互傳遞信息和數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，要等到將信息從磁盤（外存）值送到內(nèi)存中以后，CPU才能將其調(diào)入進(jìn)行處理；然后再通過(guò)內(nèi)存轉(zhuǎn)放回外存。但是，由于受到元器件物理機(jī)制上的限制，內(nèi)外存之間的信息傳送速度很慢，不足以滿足CPU處理數(shù)據(jù)的速度。為解決這個(gè)問(wèn)題，提高系統(tǒng)的并行性和利用率，消除數(shù)據(jù)在傳遞中的速度差，在系統(tǒng)中設(shè)置了多級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用是建立在程序運(yùn)行的局部性原理之上的。,04/13/2007,人民郵電出版社,要點(diǎn)提示: 程序運(yùn)行的局部性原理有下面幾個(gè)方面。 （1）時(shí)間方面：在一小段時(shí)間內(nèi)，最近被訪問(wèn)過(guò)的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問(wèn)。 （2）空間方面：最近被訪問(wèn)過(guò)的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小片存儲(chǔ)區(qū)域中。 （3）指令執(zhí)行順序方面：指令順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性要大。,04/13/2007,人民郵電出版社,目前SRAM的速度高于DRAM，但是由于SRAM電路復(fù)雜，相對(duì)集成度沒(méi)有DRAM高，且價(jià)格較高，因此，全部使用SRAM作為主存儲(chǔ)器，勢(shì)必會(huì)降低系統(tǒng)的性價(jià)比。另一方面，CPU直接在一個(gè)大容量的主存儲(chǔ)器中運(yùn)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)地址譯碼和大功率驅(qū)動(dòng)而影響使用效果。 因此，近年來(lái)人們把Cache技術(shù)引入微型計(jì)算機(jī)。也就是說(shuō)，主存由大容量的DRAM芯片構(gòu)成，在主存與CPU之間使用一個(gè)由SRAM構(gòu)成的容量較小的高速緩沖存儲(chǔ)器，于是形成了如圖6-9所示的多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。,04/13/2007,人民郵電出版社,圖6-9 存儲(chǔ)器的多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),04/13/2007,人民郵電出版社,外存儲(chǔ)器也就是輔助存儲(chǔ)器，它相當(dāng)于一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)，用來(lái)存放暫時(shí)不處理或需要長(zhǎng)期保存的程序和數(shù)據(jù)。對(duì)于具有虛擬存儲(chǔ)器管理的微處理器，則由外存提供虛擬存儲(chǔ)器空間。 在主存中，高地址部分常使用ROM存儲(chǔ)器，其中放置如系統(tǒng)自檢等不允許用戶改動(dòng)且開(kāi)機(jī)后自動(dòng)執(zhí)行的系統(tǒng)程序。在主存中絕大部分使用DRAM，以適應(yīng)用戶的隨機(jī)讀寫。 另外，利用MOS靜態(tài)存儲(chǔ)器的極低功耗的特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的CMOS存儲(chǔ)器，可以在系統(tǒng)中存放系統(tǒng)軟硬件配置參數(shù)、用戶口令以及操作員口令等系統(tǒng)信息，使系統(tǒng)配置及更改更加靈活。CMOS存儲(chǔ)器的功耗極低，只要使用一塊鈕扣電池，就能保證在長(zhǎng)時(shí)間不開(kāi)機(jī)的情況下，CMOS中的配置信息也不會(huì)丟失。 動(dòng)手練習(xí): 簡(jiǎn)述對(duì)存儲(chǔ)器多級(jí)結(jié)構(gòu)的理解。,04/13/2007,人民郵電出版社,6.4 存儲(chǔ)器的分段、分頁(yè)管理,1存儲(chǔ)器的分段管理 大部分32位CPU都有32條地址線，可以直接給出232=4G個(gè)地址編碼，即可以直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元數(shù)目最多為4G，這4G稱作物理空間，相應(yīng)的存儲(chǔ)器稱作物理存儲(chǔ)器，通常稱作內(nèi)存或主存。 任何軟件在運(yùn)行時(shí)，必須先把程序以及要處理的數(shù)據(jù)送入到內(nèi)存中。程序中的指令與數(shù)據(jù)之間具有邏輯獨(dú)立性，而且程序中的各子程序之間也有邏輯獨(dú)立性，我們稱邏輯相對(duì)獨(dú)立的程序塊為程序段。程序進(jìn)入內(nèi)存時(shí)，各程序段要求占據(jù)獨(dú)立的內(nèi)存空間。因此，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)把物理空間分成相對(duì)獨(dú)立的許多內(nèi)存段，每個(gè)內(nèi)存段放置一個(gè)程序段。至此內(nèi)存段和程序段統(tǒng)稱為段。,04/13/2007,人民郵電出版社,一個(gè)程序擁有多個(gè)段，不同的程序段占用不完全相同的幾個(gè)內(nèi)存段。管理整個(gè)系統(tǒng)所需的信息放置在屬于系統(tǒng)所有的段中。這就是內(nèi)存分段管理的基本思想。 內(nèi)存分段管理后，系統(tǒng)必須知道每個(gè)段的必要信息才能完善地管理各段，這些信息包括： 段在物理空間的起始地址 段的大小 段是數(shù)據(jù)型、程序型還是系統(tǒng)管理信息,04/13/2007,人民郵電出版社,32位機(jī)把每個(gè)段的段信息放入一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，稱作段的描述符。又把所有的描述符分類，組成4個(gè)順序排列的表，稱作描述符表。每個(gè)描述符表都放在內(nèi)存中備用。顯然每個(gè)描述符表占據(jù)的物理空間也形成一個(gè)段，也有自己的描述符，把它稱作描述符表描述符。 由此可以得知，當(dāng)訪問(wèn)某個(gè)程序中的一個(gè)信息時(shí)，需要分以下5個(gè)步驟。 從描述符表描述符中找到內(nèi)存中的描述符表。 從描述符表中找到相應(yīng)的描述符。 從描述符中找到段的位置。 從段中找到信息所在的物理地址。 訪問(wèn)該物理地址。,04/13/2007,人民郵電出版社,2存儲(chǔ)器的分頁(yè)管理 分頁(yè)管理是把線性地址空間和物理地址空間分別劃分為大小相同的塊，這樣的塊稱之為頁(yè)。通過(guò)在線性地址空間的頁(yè)與物理地址空間的頁(yè)之間建立的映射，實(shí)現(xiàn)線性地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。線性地址空間的頁(yè)與物理地址空間的頁(yè)之間的映射可根據(jù)需要確定和改變。線性地址空間的任何一頁(yè)可以映射為物理地址空間中的任何一頁(yè)。 采用分頁(yè)管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)線性地址到物理地址轉(zhuǎn)換的主要目的是便于實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器。段的大小可變，而頁(yè)的大小是相等并固定的，每頁(yè)的大小為4KB。,04/13/2007,人民郵電出版社,分頁(yè)管理的基本思想類似于用稿紙寫作。稿紙上的每頁(yè)的格子數(shù)目是一樣的，要寫上的內(nèi)容也以相同的字?jǐn)?shù)分開(kāi)，無(wú)論一句話是否寫完，一頁(yè)寫滿后必須換到下一頁(yè)繼續(xù)寫。雖然“頁(yè)”把“話”的邏輯打亂了，但給“頁(yè)”編碼后，“話”的邏輯就接上了。這就好比“內(nèi)存頁(yè)”是頁(yè)框，“內(nèi)容頁(yè)”是裁成大小相等的“像片”，叫做像頁(yè)。顯然，任一個(gè)像頁(yè)都能恰好放入任一個(gè)頁(yè)框中。只要按像頁(yè)的順序記錄好相應(yīng)頁(yè)框，就可以一個(gè)頁(yè)框一個(gè)頁(yè)框地執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)程序的邏輯連續(xù)。當(dāng)一個(gè)像頁(yè)執(zhí)行完后，可以收回頁(yè)框，再裝入新的頁(yè)。 針對(duì)分段管理存在的問(wèn)題，分頁(yè)管理可以進(jìn)行如下處理。,04/13/2007,人民郵電出版社,先把程序的前幾頁(yè)調(diào)入到內(nèi)存的N個(gè)頁(yè)中。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，不斷回收用過(guò)的頁(yè)，并調(diào)入準(zhǔn)備運(yùn)行的頁(yè)。這樣無(wú)論一個(gè)段有多大，只需要N個(gè)頁(yè)就可以順利運(yùn)行。 內(nèi)存中沒(méi)有不屬于某個(gè)頁(yè)的單元，所以沒(méi)有小于一個(gè)頁(yè)的空間，即沒(méi)有“碎片”。每個(gè)程序不足一頁(yè)的部分所造成的內(nèi)存浪費(fèi)，在統(tǒng)計(jì)意義上為1/2頁(yè)，而且僅在調(diào)入此不滿頁(yè)時(shí)暫時(shí)造成浪費(fèi)。 不運(yùn)行的頁(yè)不調(diào)入內(nèi)存，避免了不運(yùn)行的程序占用內(nèi)存的情況。 雖然分頁(yè)管理可以彌補(bǔ)分段管理的不足，但是分頁(yè)管理也是要花費(fèi)代價(jià)的，主要有兩方面。 要占用內(nèi)存的存放內(nèi)存頁(yè)與內(nèi)容頁(yè)的對(duì)應(yīng)表。 需要花費(fèi)時(shí)間去決定內(nèi)存中的哪個(gè)頁(yè)應(yīng)該回收，哪個(gè)頁(yè)應(yīng)該被調(diào)入內(nèi)存。,04/13/2007,人民郵電出版社,6.5 實(shí)訓(xùn),【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?（1）掌握分支、循環(huán)、子程序調(diào)用等基本的程序結(jié)構(gòu)。 （2）學(xué)習(xí)綜合程序的設(shè)計(jì)、編制及調(diào)試。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 在數(shù)據(jù)區(qū)中存放著一組數(shù)(任意指定)，數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)就是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，要求用氣泡法對(duì)該數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)按遞增關(guān)系排序。 【實(shí)驗(yàn)要求】 能夠?qū)?nèi)存中存儲(chǔ)的一組數(shù)按遞增排序。 【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】 個(gè)人計(jì)算機(jī)。,04/13/2007,人民郵電出版社,【實(shí)驗(yàn)說(shuō)明】 （1）設(shè)計(jì)思想 從最后一個(gè)數(shù)（或第一個(gè)數(shù)）開(kāi)始，依次把相鄰的兩個(gè)數(shù)進(jìn)行比較，即第N個(gè)數(shù)與第N-1個(gè)數(shù)比較，第N-1個(gè)數(shù)與第N-2個(gè)數(shù)比較等；若第N-1個(gè)數(shù)大于第N個(gè)數(shù)，則兩者交換，否則不交換，直到N個(gè)數(shù)的相鄰兩個(gè)數(shù)都比較完為止。此時(shí)，N個(gè)數(shù)中的最小數(shù)將被排在N個(gè)數(shù)的最前列。 對(duì)剩下的N-1個(gè)數(shù)重復(fù)上一步，找到N-1個(gè)數(shù)中的最小數(shù)。 重復(fù)第二步，直到N個(gè)數(shù)排序好為止。,04/13/2007,人民郵電出版社,（2）學(xué)生成績(jī)名次表 設(shè)分?jǐn)?shù)為1100之間的30個(gè)成績(jī)保存在數(shù)據(jù)段偏移量為3000H開(kāi)始的單元中，3000H+i表示學(xué)號(hào)為i的學(xué)生成績(jī)(i從0開(kāi)始)。編寫程序使其在偏移量為3100H開(kāi)始的區(qū)域排出名次表，3100H+i為學(xué)號(hào)i的學(xué)生名次。 （3）實(shí)驗(yàn)程序 DATA SEGMENT TAB DB 8095554 N = $-TAB OK DB 0DH,0AH,OK!$ DATA ENDS STACK SEGMENT STA DB 20 DUP(?),04/13/2007,人民郵電出版社,TOP EQU LENGTH STA STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK STAR: MOV AX,DATA MOV DS,AX ;初始化數(shù)據(jù)段 MOV AX,STACK MOV SS,AX MOV AX,TOP MOV SP,AX CALL ARRAY DO: MOV AH,4CH INT 21H ;返回DOS,04/13/2007,人民郵電出版社,ARRAY PROC NEAR PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX MOV DL,N-1 ;置外循環(huán)次數(shù) MOV DH,1 ;設(shè)有交換標(biāo)志 XOR BX, BX UPPER: OR DH,DH JZ DISP ;無(wú)交換,已排好序,退出 MOV DH,0 ;無(wú)交換 MOV CX,N-1 SUB CX,BX ;CX=CX-I內(nèi)循環(huán)次數(shù),04/13/2007,人民郵電出版社,MOV SI,0 ;指向表首 INNER: MOV AL,TABSI ;字符送AL INC SI ;指向下個(gè)字符 CMP AL,TABSI ;比較表中相鄰字符 JBE DON ;小于 XCHG AL,TABSI ;否則交換,大字符下 MOV TABSI-1,AL ;小字符上浮 MOV DH,1 ;有交換,DH=1 DON: LOOP INNER ;內(nèi)循環(huán)結(jié)束?CX-1 INC BX ;一次內(nèi)循環(huán)完成,加1 DEC DL ;外循環(huán)次數(shù)減1 CMP DL,0 JNZ UPPER ;外循環(huán)次數(shù)非零,繼續(xù),04/13/2007,人民郵電出版社,DISP: MOV DX,OFFSET TAB MOV AH,09H INT 21H ;顯示排好序的字符 POP DX POP CX POP BX POP AX RET ARRAY ENDP CODE ENDS END STAR 【實(shí)驗(yàn)思考】 在本實(shí)驗(yàn)中用到了哪些內(nèi)存管理的思想？,04/13/2007,人民郵電出版社,6.6 小結(jié),本章首先介紹了存儲(chǔ)器的概念及其分類，并介紹了內(nèi)存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器，接著介紹了采用32位CPU的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)和典型的內(nèi)存設(shè)計(jì)模式，這部分的內(nèi)容較難理解，不要求掌握，只要對(duì)此有所了解就可以了。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)是選擇存儲(chǔ)器的主要依據(jù)，所以又介紹了幾個(gè)選擇存儲(chǔ)器需要注意的問(wèn)題，以及有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的工作原理和地址譯碼的內(nèi)容，其中包括靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的工作原理，單譯碼結(jié)構(gòu)和雙譯碼結(jié)構(gòu)，然后介紹了微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的組成和存儲(chǔ)器的多級(jí)結(jié)構(gòu)以及有關(guān)存儲(chǔ)器的工作時(shí)序。最后是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，分段管理和分頁(yè)管理，介紹了分段管理和分頁(yè)管理的基本思想、工作過(guò)程及段間保護(hù)和頁(yè)間保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法。,04/13/2007,人民郵電出版社,學(xué)習(xí)完本章之后，應(yīng)達(dá)到以下要求: 知道存儲(chǔ)器的概念及其分類。 了解CPU的內(nèi)存結(jié)構(gòu)和內(nèi)存設(shè)計(jì)模式，掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)。 了解內(nèi)存儲(chǔ)器的工作原理和存儲(chǔ)器的地址譯碼。 掌握存儲(chǔ)器在微型計(jì)算機(jī)中的組成和存儲(chǔ)器的多 級(jí)結(jié)構(gòu)。 理解分段管理和分頁(yè)管理的基本思想。 理解分段管理和分頁(yè)管理的過(guò)程和線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址的過(guò)程。,04/13/2007,人民郵電出版社,6.7 習(xí)題,一、單選題 1存儲(chǔ)單元是指( )。 A存放一個(gè)二進(jìn)制信息位的存儲(chǔ)元 B存放一個(gè)機(jī)器字的所有存儲(chǔ)元集合 C存放一個(gè)字節(jié)的所有存儲(chǔ)元集合 D存放兩個(gè)字節(jié)的所有存儲(chǔ)元集合 2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器系統(tǒng)是指( )。 ARAM存儲(chǔ)器 BROM存儲(chǔ)器 C主存儲(chǔ)器 D主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器 3主存儲(chǔ)器和CPU之間增加Cache的目的是( )。 A解決CPU和主存之間的速度匹配問(wèn)題 B擴(kuò)大主存儲(chǔ)器容量 C擴(kuò)大CPU中通用寄存器的數(shù)量 D既擴(kuò)大主存儲(chǔ)器容量，又?jǐn)U大CPU中通用寄存器的數(shù)量,04/13/2007,人民郵電出版社,4存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備，它主要用來(lái)( )。 A存放數(shù)據(jù) B存放程序 C存放數(shù)據(jù)和程序 D存放微程序 5采用虛擬存儲(chǔ)器的主要目的是( )。 A提高主存儲(chǔ)器的存取速度 B擴(kuò)大主存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間，并能進(jìn)行自動(dòng)管理和調(diào)度 C提高外存儲(chǔ)器的存取速度 D擴(kuò)大外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間 6 ( ) 的讀寫選擇線分開(kāi)，并且要另加刷新電路。這樣，存儲(chǔ)器和外加電路的連接增加了，外加電路本身也增加了。 A四管動(dòng)態(tài)RAM B單管動(dòng)態(tài)RAM C三管動(dòng)態(tài)RAM D靜態(tài)RAM,04/13/2007,人民郵電出版社,7段是用戶定義的虛擬地址空間的一部分。段的長(zhǎng)度是 ( ) 。 A可變的 B不可變，長(zhǎng)為4K C不可變，長(zhǎng)為4M D不可變，長(zhǎng)為4G 8每個(gè)段由3個(gè)參數(shù)進(jìn)行定義，其中不是段的參數(shù)的是 ( ) 。 A段基址 B線性地址 C段界限 D段屬性 9通過(guò)在線性地址空間的頁(yè)與物理地址空間的頁(yè)之間建立的映射，分頁(yè)管理實(shí)現(xiàn) ( ) 的轉(zhuǎn)換。 A物理地址到線性地址