第三章 存储系统
| 最近一次更新时间 | 备注 |
|---|---|
| 2024.10.28 | 完成3.3部分 |
文章目录
- 第三章 存储系统
- 3.3 主存储器与CPU的连接
- 1、字、位扩展的字数
- 例题一
- 2、如何选择字、位扩展
- 3、求按字寻址求寻址范围
- 例题一
- 4、字、位扩展时需要几片芯片
- 例题一
- 例题二
- 例题三
- 5、给定区间范围求所需的芯片数
- 例题一
- 例题二
- 例题三
- 例题四
- 6、位扩展像是一横横地摆,字扩展像是一坚竖立起来
- 7、MAR应保证能访间到整个地址空间，MAR位数决定了主存地址空间的大小。而实际的主存不影响MAR 位数
- 例题一
- 3.3 总结
3.3 主存储器与CPU的连接
在计算机体系结构中，主存储器与 CPU 的连接犹如桥梁，直接关系到计算机系统的数据传输效率、存储管理以及整体性能。接下来，我们将深入探讨计组笔记中 3.3 主存储器与 CPU 连接相关的关键知识点，包括字和位扩展的计算、如何选择字位扩展、寻址范围的确定、芯片数量的计算以及 MAR（存储器地址寄存器）相关要点等内容。
共分以下六种情况：
1、字、位扩展的字数
主要公式一：
需要特别注意的是，**在字方向上进行计算时，单位必须保持一致才能准确求出倍数。**这一公式的原理在于，通过对不同存储单元数量和字长的比较，确定扩展所需的倍数关系，从而实现从较小存储容量到较大存储容量的扩展，以满足计算机系统对存储空间不断增长的需求。
例题一
解法：选D
2、如何选择字、位扩展
在实际构建计算机存储系统时，选择字扩展还是位扩展取决于多种因素。一般来说，如果需要增加存储单元的数量，即扩展存储容量的 “深度”，则采用字扩展；若要增加每个存储单元存储的数据位数，也就是扩展存储容量的 “宽度”，则选择位扩展。这一决策直接影响着存储器的组织结构和与 CPU 的数据交互方式，对于优化存储系统性能至关重要。
3、求按字寻址求寻址范围
当按字寻址时，机器字长必须以字为单位进行考虑。
寻址范围：也意味着在计算寻址范围时，要依据机器字长和相关存储参数，准确确定 CPU 能够访问的主存地址空间大小，确保数据的准确存储和读取。
例题一
解法：选D
4、字、位扩展时需要几片芯片
- 将小存储器构建更大的存储器
- 主要公式：个数/片数×地址位×数据位=新个数片数×新地址位/新数据位
- 这个公式反映了存储容量扩展前后芯片数量、地址位和数据位之间的关系，通过合理计算可以确定构建目标存储器所需的芯片数量。
例题一
解法：选A
例题二
解法：选C
例题三
解法：选D
5、给定区间范围求所需的芯片数
计算步骤与芯片分配
- 首先要计算给定内存区域的总存储单元数，这是确定芯片需求的基础。
- 接着确定每个存储器芯片分配到的存储单元数，考虑芯片的存储容量和内存区域的划分。
- 最后计算每个存储器芯片的容量，根据芯片的技术规格和存储单元分配情况得出。在某些情况下，还需要进一步区分 ROM（只读存储器）与 RAM（随机存取存储器）区，牢记 RAM 区只能由 SRAM 芯片组成这一要点。
例题一
解法：选C
例题二
解法：选D
例题三
解法：选C
例题四
解法：选C
6、位扩展像是一横横地摆,字扩展像是一坚竖立起来
为了更好地理解位扩展和字扩展的概念，可以将位扩展想象成 “一横横地摆”，即增加每个存储单元的数据位数，如同在横向扩展存储单元的宽度；而字扩展则像是 “一竖竖立起来”，意味着增加存储单元的数量，在纵向扩展存储容量的深度。
7、MAR应保证能访间到整个地址空间，MAR位数决定了主存地址空间的大小。而实际的主存不影响MAR 位数
MAR（存储器地址寄存器）在主存储器与 CPU 连接中扮演着重要角色。MAR 应保证能访问到整个地址空间，其位数决定了主存地址空间的大小。需要注意的是，实际的主存容量大小并不影响 MAR 的位数，MAR 位数是由计算机系统设计所确定的，它反映了系统能够支持的最大主存地址空间范围。
例题一
解法：选D
3.3 总结
主存储器与 CPU 的连接相关知识点在计算机组成原理中具有重要地位。准确计算字位扩展、寻址范围和芯片数量等，以及深入理解 MAR 的作用，对于优化计算机存储系统、提高数据处理效率以及确保系统稳定运行都具有关键意义。在实际的计算机系统设计和开发中，需要综合考虑这些因素，合理规划存储器与 CPU 的连接方式，以实现最佳的性能和资源利用效率。通过对这些知识点的深入学习和实践应用，我们能够更好地掌握计算机存储系统的核心原理，为进一步探索计算机技术的深层次知识奠定坚实基础。
