目录
1 主存储器
1.1 随机存储器 RAM
| 特点 | SRAM（静态） | DRAM（动态） |
|---|---|---|
| 存储信息 | 触发器 | 电容 |
| 破坏性读出 | 否 | 是 |
| 需要刷新 | 不要 | 需要（分散刷新、集中刷新、异步刷新） |
| 地址传送 | 行、列地址同时送 | 行、列地址分开两次送（地址复用技术） |
| 读写速度 | 快 | 慢 |
| 成本 | 高 | 低 |
| 用途 | Cache | 主存 |
1.2 只读存储器 ROM
- EPROM、EEPROM、Flash（U盘）
- SSD（固态硬盘）
1.3 串行访问存储器
- 磁带、磁盘、光盘（CD-ROM）
1.4 多模块存储器
- 高位交叉存储器：高位地址表示体号，低位地址表示体内地址
- 低位交叉存储器：低位地址表示体号，高位地址表示体内地址（常考）
2 字长和存储容量
2.1 存储单位
在计算机组成原理课程中，使用 K、M、G、T 均表示以 2 为底的单位。如 2K 个存储单元的意思是 2048 个存储单元，而不是 2000 个。但是，对于磁盘的存储容量及数据传输率，依然使用以 10 为底的单位。
| 单位 | 大小 | 十六进制数 |
|---|---|---|
| K | 210 | 400H |
| M | 220 | 10,0000H |
| G | 230 | ~ |
| T | 240 | ~ |
注意！！！408 考试使用 KB、MB、GB、TB 表示 2 为底的存储单位！！！
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| 10 为底的存储单位 | 2 为底的存储单位 |
|---|---|
| KB = 103B | KiB = 210B |
| MB = 106B | MiB = 220B |
| GB = 109B | GiB = 230B |
| TB = 1012B | TiB = 240B |
【例】128 MB = 128 * 220 B = 27 * 220 B = 227 B
16MB = 16 * 220 B = 24 * 220 B = 224 B
2.2 字长
-
字长：用于表示 CPU 内部通用寄存器的宽度。字长包括机器字长、指令字长、存储字长，必须为字节（8 位）的整数倍。
-
机器字长：机器进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数，即 CPU 位数，或简称为字长。
【注】操作系统位数：操作系统可寻址位数（小于等于 CPU 位数）。32 位处理器只能装 32 位操作系统而不能装 64 位操作系统，64 位处理器能装 32 或 64 位操作系统。
| 名称 | 16 位机器（CPU）中的位数 | 32 位机器（CPU）中的位数 | 64 位机器（CPU）中的位数 |
|---|---|---|---|
| 位 (bit, b) | 1 | 1 | 1 |
| 字节 (byte, B) | 8 | 8 | 8 |
| 半字 (1B/2B/4B) | 8 | 16 | 32 |
| 字 (2B/4B/8B，机器字长) | 16 | 32 | 64 |
| 双字 | 32 | 64 | 128 |
| 四字 | 64 | 128 | 256 |
-
指令字长：一个指令字中包含的二进制位数。
-
存储字长：一个存储单元存储的二进制位数。
指令字长一般取存储字长的整数倍，若指令字长等于存储字长的 2 倍，则需要 2 个访存周期来取出一条指令；若指令字长等于存储字长，则取指周期等于机器周期。
补充：不同机器下的数据类型长度
| 类型 | 16 位机器 | 32 位机器 | 64 位机器 |
|---|---|---|---|
| char | 8 | 8 | 8 |
| short | 16 | 16 | 16 |
| int | 16 | 32 | 32 |
| long | 32 | 32 | 32 |
| long long | 64 | 64 | 64 |
| float | 16 | 32 | 32 |
| double | 64 | 64 | 64 |
2.3 存储容量
存储容量 = 存储单元个数 * 每个存储单元的长度（位数，又称为存储字长）
【例 1】存储器容量为 2M * 8 位，表示该存储器有 2 * 220 = 221 个存储单元（若为 SRAM，则有 21 根地址线），每个存储单元存放 8 位二进制数据（有 8 根数据线，存储字长为 8 位，即 1 字节），存储容量为 2M * 1B = 2MB。
【例 2】存储器容量为 8K * 16 位，表示该存储器有 8 * 210 = 213 个存储单元（若为 SRAM，则有 13 根地址线），每个存储单元存放 16 位二进制数据（有 16 根数据线，存储字长为 16 位，即 2 字节），存储容量为 8K * 2B = 16KB。
- 设 A 存储器容量为 x1 * y1 位，B 存储芯片容量为 x2 * y2 位，则组成 A 存储器所需要的 B 芯片片数为
(x1 * y1)/(x2 * y2)
【例 3】16 片 2K * 4 位的存储芯片，可设计为多少存储容量的 16 位存储器？
设存储单元个数为 M，则有：
(M * 16) / (2K * 4) = 16，解得 M = 8K。
【例 4】内存按字节编址，地址从 90000H 到 CFFFFH，若用存储容量为 16K * 8 位芯片构成该内存，则需要多少块芯片？
存储单元个数为 D0000H - 90000H = 40000H = 4 * 164 = 218 = 28 * 210 = 256K，且内存按字节编址（8 位），所以有：
(256K * 8) / (16K * 8) = 16，即需要 16 块芯片。
【例 5】某 32 位机器的内存按字编址，地址从 90000H 到 CFFFFH，若用存储容量为 16K * 8 位芯片构成该内存，则需要多少块芯片？
存储单元个数为 D0000H - 90000H = 40000H = 4 * 164 = 218 = 28 * 210 = 256K，且内存按字编址（每个存储单元大小为 32 位），所以有：
(256K * 32) / (16K * 8) = 64，即需要 64 块芯片。
2.4 主存容量的扩展
- 位扩展法：8K * 1b --> 8K * 8b
- 字扩展法：16K * 8b --> 64K * 8b
- 字位同时扩展法：16K * 4b --> 64K * 8b
3 磁盘的平均存取时间
- 设磁盘转数为 r 转/秒，每条磁道容量为 N 字节，则磁盘传输速率 = r * N
【注】对于磁盘，K、M、G、T 是以 10 为底的单位，而不是以 2 为底！
1K = 103，1M = 106，1G = 109，1T = 1012。比如 20MB/s = 20 * 106 B/s ≠ 20 * 220 B/s。
（一个扇区的）平均存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟时间（磁头定位到所在扇区的时间）+ 传输时间（磁头扫过一个扇区所用的时间）- 默认情况下：
旋转延迟时间 = (旋转一圈的时间 / 2) = (1 / 磁盘转数) / 2 传输时间 = (旋转一圈的时间 / 每条磁道的平均扇区数) = (一个扇区的大小 / 数据传输率)
【注】因为在定位过程中，最多旋转 1 圈，最少不用旋转（0 圈），所以在平均情况下，需要旋转半圈，时间需除于 2。
相关例题
【例 1】设磁盘转速为 7200 转/分，平均寻道时间为 9ms，每条磁道的平均扇区数为 400，则访问一个扇区的平均存取时间是多少？
- 旋转一圈的时间 = (60s / 7200) * 1000 = 8ms，旋转延迟时间 = 1/2 * 旋转一圈所用时间 = 4ms
- 传输时间 = (60s / 7200) / 400 * 1000 = 0.02ms
- 寻道时间 = 9ms
- 平均存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟时间 + 传输时间 = 9ms + 4ms + 0.02ms = 13.02ms
【例 2】设磁盘的转速为 10000 转/分，平均寻道时间为 6ms，磁盘传输速率为 20MB/s，磁盘控制器延迟为 0.2ms，读取一个 4KB 扇区所需的平均时间是多少？
标签：存储,16,32,存储器,64,字长,原理 From： https://www.cnblogs.com/Mount256/p/16652621.html
- 旋转一圈的时间 = (60s / 10000) * 1000 = 6ms，旋转延迟时间 = 1/2 * 旋转一圈所用时间 = 3ms
- 传输时间 = 读取时间 + 延迟时间 = (4KB) / (20MB/s) * 1000 + 0.2 = 0.2ms + 0.2ms = 0.4ms
- 寻道时间 = 6ms
- 平均存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟时间 + 传输时间 = 6ms + 3ms + 0.4ms = 9.4ms