内外存储器缓存内存虚拟内存-课件.ppt

1、2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容1存储器存储器内存内存储器储器外存外存储器储器1缓存缓存2内存内存3显存显存4硬盘硬盘5光驱光驱6闪存闪存0-52019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容2内存储器微型计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分，有随机存储器（Random Access Memory，简称 RAM），又称读写存储器；只读存储器（Read Only Memory，简称为ROM）。1随机存储器（Random Access Memory）RAM有以下特点：可以读出，也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。断电后，存储内容立

2、即消失，即具有易失性。RAM可分为动态（Dynamic RAM）DRAM的集成度高，主要用于大容量内存储器；静态（Static RAM）SRAM存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。2只读存储器(Read Only Memory)ROM是只读存储器。顾名思义，它的特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。它一般 用来存放专用的固定的程序和数据。不会因断电而丢失。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容3外存储器 内存储器的特点:最突出的特点是存取速度快，但是容量小、价格贵；内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据；外存

3、储器的特点:容量大、价格低，但是存取速度慢。用于存放暂时不用的程序和数据。外存储器也属于输入输出设备，它只能与内存储器交换信息，不能被计算机系统的其它部件直接访问。外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。磁盘是最常用的外存储器，通常它分为软磁盘和硬磁盘两类。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容4缓存Cache 缓存定义 缓存作用 工作原理 缓存分类 缓存命中 L1 VS VS L2 二级缓存 AMD缓存与英特缓存区别 2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容5一、缓存定义 CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换

4、速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容6二、缓存作用 缓存是为CPU和内存在数据交换时提供一个高速的数据缓冲区 缓存（Cache）中存储数据，对缓存中的数据进行访问，可以提高平均访问时间，提高了数据的传输速度。因为

5、随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，现在又不频繁了，所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容7三、工作原理 缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。虚拟内存说穿了就是把内存中的信息分出去一部分存在硬

6、盘上。缓存的目的是加快系统的速度，而虚拟内存技术是为了使更多的程序能够在有限的内存中运行。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容8四、缓存分类CPU缓存 位于CPU与内存之间的临时存储器，磁盘缓存 磁盘缓存又称为虚拟缓存，它的读/写速度比管理磁介质快得多，是改善硬盘性能的主要手段。在硬盘空闲时会把数据预先存入缓存，一旦程序请求到此段资料，可以马上从缓存中得到，无须再读/写硬盘，特别是连续存取的操作之中，Cache能够极大地提高系统的整体速度。磁盘缓存分为读缓存和写缓存 读缓存是指，操作系统为已读取的文件数据，在内存较空闲的情况下留在内存空间中（这个内存空间被称之为“内存池”），当下次软

7、件或用户再次读取同一文件时就不必重新从磁盘上读取，从而提高速度。写缓存实际上就是将要写入磁盘的数据先保存于系统为写缓存分配的内存空间中，当保存到内存池中的数据达到一个程度时，便将数据保存到硬盘中。这样可以减少实际的磁盘操作，有效的保护磁盘免于重复的读写显示缓存 2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容9四、缓存分类三、显示缓存 显示缓存Link title 显示缓存也就是通常我们所说的“显存”。显示卡必须有显示缓存才能显示，显示缓存越大，显示卡能达到的显示色彩和分辨率就会越高，显示速度也就越快。大缓存对于专业的图形图像工作人员来说非常重要。因为提高色彩和分辨率都要占显示内存，所以要提高分

8、辨率就得牺牲色彩，而提高色彩的话分辨率就不能很高。我们要想同时提高分辨率和色彩，唯一的方法就是增加显示缓存。智能显示缓存管理技术 智能显示缓存管理技术Dynamic Video Memory Technology(DVMT)。这个独特的技术可让我们设置多种显示缓存分配方案：包括有Fixed Memory（固定模式）、DVMT Memory（动态分配模式）、以及用前两者结合的“Fixed+DVMT”Memory。Fixed Memory：是一种预设固定缓存容量大小的模式，根据系统的内存容量，我们可以选择24MB到127MB的固定显示缓存。DVMT Memory是一种动态缓存占用技术，它可根椐工作

9、的需求，让系统自行管理缓存的大小，最高可以设置224MB的缓存容量。“Fixed+DVMT”Memory：该模式是前者的结合，一种固定和动态结合的缓存设定方式。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容10五、缓存命中定义：CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左右（从二级缓存读到有用的数据占总数据的1

10、6%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容11六、L1 cache VS L2 cache用于存储数据的缓存部分通常被称为RAM，掉电后其中信息就会消失。RAM又分两种（静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)）。CPU的L1级缓存通常都是静态RAM，速度非常的快，但是静态RAM集成度低(存储相同的数据，静态RAM的体积是动态RAM的6倍)

11、，而且价格也相对较为昂贵(同容量的静态RAM是动态RAM的四倍)。高速动态RAM做为L2级缓存。高速动态RAM速度要比常规动态RAM快，但比原来的静态RAM缓存慢，而且成本也较为适中。一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的复制品(映射)，它们的存在都是为了减少高速CPU对慢速内存的访问。二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上存在差异，目前的较高端CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存

12、中调用，这进一步提高了CPU的效率，2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容12七、英特尔二级缓存Core Duo使用的核心为Yonah，它的二级缓存则是两个核心共享2MB的二级缓存。共享式的二级缓存配合Intel的“Smart cache”共享缓存技术，实现了真正意义上的缓存数据同步，大幅度降低了数据延迟，减少了对前端总线的占用，性能表现不错，是目前双核心处理器上最先进的二级缓存架构。今后Intel的双核心处理器的二级缓存都会采用这种两个内核共享二级缓存的“Smart cache”共享缓存技术。内核内核 1 12M L2 2M L2 共享共享内核内核 2 2内核内核 1 11M L21

13、M L2内核内核 2 21M L21M L22019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容13七、AMDAMD二级缓存Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo两种，他们的二级缓存都是CPU内部两个内核具有互相独立的二级缓存，处理器内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠CPU内置的System Request Interface(系统请求接口，SRI)控制，传输在CPU内部即可实现。优点：不但CPU资源占用很小，而且不必占用内存总线资源，数据延迟也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大为减少，协作效率明显胜过这两种核心。不足：由于这种方

14、式仍然是两个内核的缓存相互独立，从架构上来看也明显不如以Yonah核心为代表的Intel的共享缓存技术Smart Cache。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容14八、AMD与英特缓存区别corecore高速缓存高速缓存缓存缓存L2L2AMD Athlon 64AMD Athlon 64M MM MM MM MM MCPUCPUCPUCPUM MM MM MM MCPU CPU 内核内核GMCHGMCH缓存缓存L2L2CPU CPU 内核内核CPU CPU 内核内核CPU CPU 内核内核2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容15内存的概念 内存广义的定义用来存储程序和数据

15、的部件。内存狭义的定义内存指的就是主板上的存储部件，是CPU直接与之沟通，并对其存储数据的部件。内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的。内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容16内存的物理结构内存芯片：是内存中最重要存储数据的元件，电路板：用于承载和焊接内存芯片的PCB板。金手指：是

16、内存与主板进行连接的“通道”。内存卡槽：用于将内存固定在内存插槽中。内存缺口：与内存插槽中的防凸起设计配对，防 止内存错误插入。内存卡槽 金手指 内存芯片 内存缺口 电路板 2-12019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容17内存的单位 是指该机器所标配内存的多少，一般笔记本标配内存容量从128M-512M不等，也有特殊用途的机器配有1G以上的内存。在其他配置相同的条件下内存越大机器性能也就越高，对于普通家用和日常办公，目前主流配置为256M，对于大型图片和数据处理，一般建议配置最好能在512M以上。位（小块,常用b 表示）是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位，8位二进制数

17、称为一个字节 1TB=1024GB =1024*1024MB =1024*1024*1024KB =1024*1024*1024*1024B =1024*1024*1024*1024*8b 2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容18内存SRAMDRAMRAMROMRDRAMFPMEDOBEDOSDRAMDDR内存的分类DDRIIDDR32019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容19内存的分类根据DRAM不同的标准又可分为多种类型的DRAM，SDRAM（同时的DRAM,同步动态随机存储器）DDR SDRAM（两倍数据比率SDRAM,双倍数据速度 SDRAM）DDR通过双数据率 来解决

18、内存的宽带问题，DDR SDRAM就是双倍数据传输率的SDRAM RDRAM（RambusDRAM)因为RDRAM内存条发热量太大，其外都加装有散热片，这也是其特点之一。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容20SDRAM内存 笔记本经历了Pentium时代，CPU的速度已经越来越快，这时Intel公司提出了具有里程碑意义的内存技术-SDRAM。SDRAM的全称是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步动态随机存储器)，就象它的名字所表明的那样，这种RAM可以使所有的输入输出信号保持与系统时钟同步。由于SDRAM的带宽为64Bit，因此它只

19、需要一条内存就可以工作，数据传输速度比EDO内存至少快了25。SDRAM包括PC66、PC100、PC133等几种规格。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容21DDR内存 顾名思义：Double Data Rate(双倍数据传输)的SDRAM。随着台式机DDR内存的推出，现在笔记本电脑也步入了DDR时代，目前有DDR266和DDR333等规格，现在在主流的采用Pentium4-M、Pentium-M、P4核心赛扬的机器都是采用DDR内存，也有少量的Pentium3-M的机器早早跨入DDR时代。其实DDR的原理并不复杂，它让原来一个脉冲读取一次资料的SDRAM可以在一个脉冲之内读取两次

20、资料，也就是脉冲的上升缘和下降缘通道都利用上，因此DDR本质上也就是SDRAM。而且相对于EDO和SDRAM，DDR内存更加省电（工作电压仅为2.25V）、单条容量更加大（已经可以达到1GB）。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容22DDR2DDR2（Double Data Rate 2）SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够

21、以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容23DDR2与DDR的区别 2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容24内存条的主要性能指标内存的主频：以MHz为单位，该数字越大则内存芯片的运行频率就越高。ECC:表示这个内存具备纠正错误的功能，时钟周期tCK:代表着内存标称运行的最大工作频率，存取时间:他代表读取数据所延迟的时间。CAS的延迟时间CL:CL即所谓的内存预备充电时间。公式：总延迟时间=系统时钟周期*CL模式数+存取时间。内存容量：表示内存可以存放数据的空间大小，其单位有B，KB，MB和GB等工作电压：SDRAM内存的工作电压为3.3V，DDR SDRAM内存的工作电压为2.5V。数据位宽度是指内存在一个时钟周期内可以传送的数据的长度，单位为bit；内存带宽则是指内存的数据传输速率，如DDR 333内存的数据传输速率为2700MB/s。2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容25内存插槽168针针SIMM插槽插槽 184针针DIMM插槽插槽 240针针DDR2 DIMM插槽插槽