访问存储器的请求是由CPU发生的,以下是对CPU如何访问存储器的详细解释:
一、总线结构与功能
1、总线分类
地址总线(Address Bus):用于传递内存或I/O设备的物理地址。
数据总线(Data Bus):用于传输数据,其宽度决定了一次能传输多少位数据。
控制总线(Control Bus):用于传输控制信号,如读/写操作的控制信号。
2、总线周期
T1状态:输出存储器地址或I/O地址。
T2状态:输出控制信号。
T3和Tw状态:总线操作持续,并检测READY以决定是否延长时序。
T4状态:完成数据传送。
二、存取周期与存储周期
1、存取周期
包含存取时间和恢复时间。
存取时间指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
恢复时间指读写操作之后,用来恢复内部状态的时间。
2、存储周期
两次独立访问存储器操作之间的最小间隔。
一个总线周期等价于1/4个存取周期或等于存取周期。
三、CPU访问存储器的过程
1、地址输出
CPU通过地址总线输出目标内存单元的物理地址。
2、控制信号
CPU通过控制总线发送读/写命令,通知存储设备进行相应的操作。
3、数据传输
在读取操作中,数据通过数据总线从存储设备传输到CPU。
在写入操作中,数据通过数据总线从CPU传输到存储设备。
4、DMA机制
DMA(Direct Memory Access)允许外设和内存之间直接传输数据,无需CPU干预。
DMA控制器在外设和内存之间建立直接通道,自动管理数据的读取和写入。
四、相关问题与解答
问题1:什么是虚拟存储器?它的主要功能是什么?
答:虚拟存储器是一种存储管理技术,它通过将辅助存储器(如磁盘)当作主存来使用,从而扩大程序可访问的存储空间,其主要功能是扩大存储容量,并能进行自动管理。
问题2:为什么需要设置高速缓冲存储器(Cache)?
答:高速缓冲存储器(Cache)的主要功能是提高存储速度,由于CPU的速度比内存和硬盘快得多,设置Cache可以弥补CPU与内存之间速度上的差异,从而提高系统的整体运行速度,Cache保存的是主存信息的活跃块的副本,基于程序访问的局部性原理。
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