本文主要是介绍计算机组成原理 —— 存储系统（主存储器基本组成），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
计算机组成原理 —— 存储系统（主存储器基本组成）
- 0和1的硬件表示
- 整合结构
- 寻址
- 按字寻址和按字节寻址
- 按字寻址
- 按字节寻址
- 区别总结
- 字寻址到字节寻址转化
我们今天来看一下主存储器的基本组成：
0和1的硬件表示
我们知道一个主存储器是由存储体，MAR,MDR 组成的：
存储体中，我们存储了许多的二进制数据，这些二进制数据都是存储在一个存储单元上的，一个存储单元可以存放一个1或者0：
这里MOS管可以理解为一个开关，当电压足够大时，MOS管就会开通。
假如我在电容上充了1v的电压，这个时候，如果我要读取这个1v，那我就要给MOS管施加一个高电压，使之流通，这样在检测端就可以检测到这个1v的电压：
0也是这样储存的。
通过这样的原理，我们将一个一个的存储元排排站，就可以存储连续的二进制数：
其中红色的线是挑选线（字选线），只要往红线上通高电压，我就可以选中这一行的数据，绿色的线是数据的运送线（数据线），将数据（0或1）运送出去。
我们称一行的存储元，为一个存储单元：
很多个存储单元，为一个存储体：
整合结构
现在我们知道0和1是怎么存储的了，现在的问题是，怎么设计呢？
首先第一个问题：选线，我该怎样实现我想选那一条线就选那一条线呢？
这就是MAR的功能，MAR会储存我们要选的线的序号，通过译码器，传送到对应的线（字选线）上：
接下来就是，我读出来的数据，该放到哪里呢？，这就是MDR的功能了，读出来的数据通过位线（数据线），放到MDR中，然后CPU通过数据总线，读取数据：
同时我们还要增加一个控制电路，控制MAR,译码器和MDR：
控制电路主要是为了保证电流稳定，稳定之后，再由个部分部件处理
除了这些，我们还要增加片选线（当有多块芯片时，方便我们选择我们想要的芯片）
还有读写控制线，有时候是两条，有时候是一条：
最后封装出来可能是这样的：
寻址
按字寻址和按字节寻址
按字寻址和按字节寻址是计算机系统中两种不同的数据访问方式，它们分别适用于不同的情景和需求，下面详细解释两者的特点和区别：
按字寻址
- 定义：按字寻址是指处理器直接访问内存中与自身字长相同大小的数据块（即一个“字”）。例如，在32位系统中，处理器一次处理的数据为32位，那么按字寻址就是一次性访问4字节的数据。
- 优势：提高数据处理效率，减少访存次数，尤其适合进行大规模数据操作和高性能计算，因为减少了指令执行和数据传输的开销。
- 限制：要求数据必须按照处理器字长对齐存放，否则可能导致无法直接访问或需要额外的处理步骤来调整数据对齐。
按字节寻址
- 定义：按字节寻址是指处理器能够直接访问内存中的每一个字节。这意味着可以灵活地读取或写入任意字节，而不必受限于字长。
- 优势：灵活性高，适用于处理字符串、字符数据或需要精确控制数据读写位置的场景。它允许对数据进行细粒度的操作。
- 限制：相比按字寻址，按字节寻址可能会降低数据处理速度，尤其是在需要处理大量连续数据时，因为它可能需要更多的访存操作。
区别总结
- 数据单位：按字寻址处理的数据单位是处理器字长的整数倍，而按字节寻址处理的是单个字节。
- 效率与灵活度：按字寻址在处理大数据块时效率高，但不如按字节寻址灵活；按字节寻址虽灵活，但在大规模数据操作时效率较低。
- 对齐要求：按字寻址通常要求数据对齐，而按字节寻址没有此限制。
- 应用场合：按字寻址适用于高性能计算、大规模数据处理；按字节寻址更适合文本处理、数据解析等需要精细数据操作的场景。
在实际应用中，现代处理器通常支持这两种寻址方式，系统根据具体任务的需求选择最合适的访问模式。
字寻址到字节寻址转化
比如之前我是按照字寻址的，那么对应的图应该是这样：
我们想通过字的地址来反推出字节的地址，这里我们1字是32bit，1个字节是8bit，所以我们只要将字地址乘4就可以得出字节地址：
其他寻址方式，以此类推：
这篇关于计算机组成原理 —— 存储系统（主存储器基本组成）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
