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2.3 内 存 储 器

前面已经讲过,处理器的计算过程,实际上是借助于寄存器和算术逻辑部件进行的。那么,参与计算的数是从哪里来的呢?答案是一个可以保存很多数字的电路,叫做存储器(Storage 或 Memory)。

存储器的种类实际上是很多的,包括大家都知道的硬盘和U 盘等。甚至寄存器就是存储器的一种。不过,我们现在所要讲到的存储器,则是另外一种东西。

如图2-4 所示,这是所有个人计算机里都会用到的存储器,我们平时把它叫做内存条。这个概念是这么来的,首先,它是计算机内部最主要的存储器,通常只和处理器相连,所以叫做内存储器或者主存储器,简称内存或主存。其次,它一般被设计成扁平的条状电路板,所以叫内存条。

图2-4 个人计算机里使用的内存条

如图2-5 所示,和寄存器不同,内存用于保存更多的比特。对于用得最多的个人计算机来说,内存按字节来组织,单次访问的最小单位是1 字节,这是最基本的存储单元。如图中所示,每个存储单元中,各位的编号分别是0~7。

内存中的每字节都对应着一个地址,如图2-5 所示,第1 个字节的地址是0000H,第2 个字节的地址是0001H,第3 个字节的地址是0002H,其他以此类推。注意,这里采用的是十六进制表示法。作为一个例子,因为这个内存的容量是65536 字节,所以最后一个字节的地址是FFFFH。

为了访问内存,处理器需要给出一个地址。访问包括读和写,为此,处理器还要指明,本次访问是读访问还是写访问。如果是写访问,则还要给出待写入的数据。

8 位处理器包含8 位的寄存器和算术逻辑部件,16 位处理器拥有16 位的寄存器和算术逻辑部件,64 位处理器则包含64 位的寄存器和算术逻辑部件。尽管内存的最小组成单位是字节,但是,经过精心的设计和安排,它能够按字节、字、双字和四字进行访问。换句话说,仅通过单次访问就能处理8 位、16 位、32 位或者64 位的二进制数。注意,我说的是单次访问,而不是一个一个地取出每个字节,然后加以组合。

图2-5 内存和内存访问示意图

如图2-5 所示,处理器发出字长控制信号,以指示本次访问的字长是8、16、32 还是64。如果字长是8,而且给出的地址是0002H,那么,本次访问只会影响到内存的一字节;如果字长是16,给出的地址依然是0002H,那么实际访问的将是地址0002H 处的一个字,低8 位在0002H中,高8 位在0003H 中。

检测点2.1

1. 一个字含有( )个字节和( )比特?一个双字含有( )个字节、( )个字和( )个比特?

2. 二进制数10000000 中,位( )的那个比特是“1”,也就是第( )位。它是最低位还是最高位?

3. 一个存储器的容量是16 个字节,地址范围为( )~( )。用该存储器保存字数据时,可存放( )个字,这些字的地址分别是( ),保存双字呢? BhJ4M5nd4Dc6ZDCB7Q4s+5d2pbB6B2YqKo7n4BhDSDpV+MOq0JoEa5C1Vr8TBlcE

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