計算機組織 2. 暫存器,主記憶體(SRAM,DRAM)與輔助記憶體(FLASH,SSD) - Ian-Liu-1990/Computer-Arch-OS GitHub Wiki
1. 使用者看得見的暫存器
- 可提供使用者暫時儲存資料,以減少CPU到主記憶體存取的頻率,通常藉由機器語言(Machine Language)來做存取並使用
2. CPU控制與狀態暫存器
- 控制CPU運作,記錄指令執行的狀態,CU可參考其內容以控制CPU的流程,CPU內部硬體在執行指令時需要用到
暫存器種類 | 暫存器 | 目的 |
---|---|---|
看得見的暫存器 | 通用暫存器 |
代表CPU的使用的字組長度決定N位元電腦, 同時代表通用暫存器的N位元數[中華電信],沒有特定用途,備援使用(資料,位址,指令) |
資料暫存器 | 暫存要處理的數據 | |
位址暫存器 | 將欲存取的位址先暫存,CPU才可至主記憶體存取資料 - 普考106 | |
條件碼暫存器 | 暫存指令執行狀態 | |
-------------- | -------- | -------------------------- |
控制與狀態暫存器 | 程式計數器 | 存放下一個要抓的指令之位址 |
指令暫存器 | 存放最近從主記憶體抓回CPU的指令 | |
記憶體位址 暫存器 |
存放主記憶體中的某個位址,以便主記憶體根據其內容抓取資料或指令 | |
記憶體緩衝 暫存器 |
存放從主記憶體抓回來的東西,或是CPU要將資料寫入主記憶體, 則先將資料放入這個緩衝暫存器,以待機寫入主記憶體 |
|
ALU緩衝 暫存器 |
存放ALU計算的結果 | |
程式狀態字元 | 暫存器或一些暫存器用來顯示條件碼及狀態訊息 |
3. 32位元電腦意義,32位元指的是? - 普考108
II. 記憶體採用分層架構原因: 程式具有區域存取性 :
- 利用程式執行時之時間區域性(temporal locality) : 一個記憶體位址被存取後,不久會再度被存取 ex:迴圈,副程式,以及堆疊,迴圈控制變數,計算總合變數
- 提升效能價格比 : 輔助記憶體價格較便宜且容量相對較大,硬體─階層式架構 (拉近硬體間速度的差異來 提高效能)
- 利用程式執行時之空間區域性(spatial locality) : 一個記憶體位址被存取後,不久其附近的記憶體位址也會被存取 ex:循序指令,以及陣列,相關的變數
最快[成本最高] | 種類 |
---|---|
暫存器 [揮發性] | |
SRAM | L1 快取 [揮發性] |
SRAM | L2 快取 [揮發性] |
SRAM | L3 快取 [揮發性] |
SRAM | L4 快取 [揮發性] |
DRAM | 主記憶體 [揮發性] |
輔助記憶體 | HDD,SSD,Flash 快閃記憶體 [非揮發性] |
最慢[成本低 | 延遲性高] |
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特性 :
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DDR每世代的相容性 : DDR皆無法向下相容,各種類別的DDR的防呆孔位置皆不同
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DDR每世代的時脈表示 : 單位是 MHz,例如 DDR3-1600 的時脈就是 1600 MHz,也就是每秒傳輸 1600 M 次
-
其他 : ECC(Error Correcting Code)是資料錯誤偵測與校正功能,具有 ECC 功能的記憶體通常都是用於專業的伺服器
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- Flash 快閃記憶體,可反覆存取
- PROM[電容絲,依需求燒毀寫入程式則不可再複寫]
- EPROM[使用太陽能紫外線清除內容重複寫入]
- EEROM[高壓電場]
- SSD固態硬碟特性 :
優點 | 缺點 |
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1. 具防震(衝撞及震動)忍受能力 | 1. 高成本 |
2. 無噪音 | 2. 容量限制 |
3. 採用Flash快閃記憶體 | 3. 寫入次數限制 |
4. 更快的隨機存取時間 | 4. 損壞時不可挽救性[ 不可存放重要資料 ] |
5. 更大的資料傳輸量 | 5. 掉速 |
6. 低功耗,低熱量 |
- 固態硬碟區分 :
類別 | 速度 | 壽命 | 錯誤率 | 價格 | 讀寫次數 |
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SLC(即Single 1bit/cell) | 最快 | 最長 | 最低 | 昂貴 | <=十萬 |
MLC(即Multi 2bit/cell) | 一般 | 一般 | 中間 | 中等 | 3000<= 10000 |
TLC(即Triple 3bit/cell) | 最慢 | 最短 | 極高 | 便宜 |
SLC = Single-Level Cell ,即1bit/cell,速度快壽命長,價格貴(約MLC 3倍以上的價格),約10萬次擦寫壽命
MLC = Multi-Level Cell,即2bit/cell,速度一般壽命一般,價格一般,約3000---10000次擦寫壽命
TLC = Triple-Level Cell,即3bit/cell,也有Flash廠家叫8LC,速