计算机组成原理与体系结构——随机存储器和只读存储器

Posted 2021-06-19 天界程序员

1. 主存的分类

1.1 简介

• ROM是只读存储器（Read-Only Memory）的简称，以非破坏性读出方式工作，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失，所以又称为固定存储器。ROM所存数据通常是装入整机前写入的，整机工作过程中只能读出，不像随机存储器能快速方便地改写存储内容。ROM所存数据稳定 ，断电后所存数据也不会改变，并且结构较简单，使用方便，因而常用于存储各种固定程序和数据

• RAM是随机存取存储器（Random Access Memory），也叫主存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入（存入）或读出（取出）信息。

1.2 作用

• ROM：只读存储器的主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入／输出的驱动程序及引导操作系统。

• RAM：随机存储器是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。

1.3 区别

• ROM存储器只能读，它只允许在生产出来之后有一次写的机会，数据一旦写入则不可更改。它另外一个特点是存储器掉电后里面的数据不丢失。

• RAM可以随时读和写，并且在断电以后保存在上面的数据会自动消失。

2. 主存的编址

• 编址：存储器是由一个个存储单元构成的，为了对存储器进行有效的管理，就需要对各个存储单元编上号，即给每个单元赋予一个地址码，这叫编址。经编址后，存储器在逻辑上便形成一个线性地址空间。

• 寻址：存取数据时，必须先给出地址码，再由硬件电路译码找到数据所在地址，这叫寻址。

主存的编址：就是把芯片组成相应的存储器。那么在芯片组成存储器的时候，咱们往往需要分析什么样规格的芯片、多少块，能够组成按什么方式编址的存储空间。

• 8 * 4 位存储器
    由上图得知：这块芯片的容量是8*4个bit位，8代表它有8个地址空间，4代表了每一个地址空间存储了4个bit位的信息（其中二进制0000、0001、0010…代表的就是空间的地址）。

• 8 * 8 位存储器
    由上图得知：用两个84位的芯片横向拼接成一个88位的存储器，地址空间依然是8个，但每个空间的能够存储的位数变成了8bit。

• 16 * 4 位存储器
    由上图得知：我们还可以竖向连接两个芯片，得到一个16*4位的存储器，地址空间就变成了16个，而每个空间能够存储的位数依然是4bit。

3. 与主存编址相关的题型

内存地址从AC000H到C7FFFH，共有_(1)_ K个地址单元，如果该内存地址按字(16bit)编址，由28片存储器芯片构成。已知构成此内存的芯片每片有16K个存储单元，则该芯片每个存储单元存储_(2)_位。
(1) A. 96     B. 112     C. 132    D. 156
(2) A. 4       B. 8         C. 16      D. 24

(1) 解题思路：就是用大的地址减去小的地址再加1，这就好比我们说从0到9有几个数一样，然后题目问的是有多少K个，所以结果还要除以2¹⁰(1024)，就可以得到结果。

• 计算：（C7FFFH + 1 - AC000H）/ 2¹⁰ $\to$ 1C000H / 1024 = 112 (K)

所以第一个答案选B.

(2) 解题思路：对于第二个问题，我们已经知道总的地址单元有112K，而题目中可知每个地址有16bit，所以这块存储器总的容量就是112 * 16，而组成这个存储器的芯片有28片，每个芯片有16K个地址单元，我们假设每个芯片上的每个地址单元上有X bit，那么28 * 16 * X = 112 * 16。计算可以得出X = 4。所以每个地址单元上有4bit。

所以第二个答案选A.