计算机组成原理--概述（三）

计算机的五大部件--主存储器

主存储器：主存储器包括存储体、各种逻辑部件和控制电路等。
1、存储体：存储体由若干个存储单元组成，每个存储单元包含8*2n个存储元件（或称存储基元或存储元），每个存储元件能寄存一位二进制代码，下图是存储体的结构图（备注：1字节=8位，每个存储元件只能寄存一位二进制代码,而一个存储单元可以有2n个字节，因此每个存储单元包含8*2n个存储元件，其中n为自然数，而为什么一个字节是8位，可以看：https://blog.csdn.net/sasuke0214/article/details/91322015）。

  因为一个存储元件可以存储一个0或者1，而一个存储单元里面有8*2n个存储元件，因此一个存储单元可以存储一串二进制代码，这串二进制代码称为一个存储字，这串二进制代码的位数称为存储字长，也可以理解为：存储单元里面的存储元件的个数就是存储字长，一个存储单元存储的信息就是一个存储字。存储字长可以是8位、16位或32位等。存储字根据编码方式的不同，其所代表意义也不同，比如存储字为0011011001111101，既可表示为由十六进制字符组成的367DH（ASCII码），又可代表16位的二进制数，此值对应十进制数为13 949，还可代表两个ASCII码：“6”和“}”。一个存储字还可代表一条指令。
  一个存储元件只能存储0或者1，能存储的信息有限，而一个存储单元里面有很多存储元件，根据每个存储元件所存储的0或1的不同，一个存储单元存储的信息是很庞大的。因此存储单元是CPU访问存储器的基本单位。
  主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位存取，这种存取方式称为按地址存取方式，即按地址访问存储器。
2、逻辑部件：存储器主要功能是存储数据，而为了使数据发挥作用（将数据放到cpu上进行运算），需要读和写存储体，现代计算机是使用按地址访问存储器的方式工作的，为了实现这种地址访问方式，主存中必须配置两个寄存器（寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址）：MAR和MDR。MAR（Memory Address Register）是存储器地址寄存器，用来存放欲访问的存储单元的地址，其位数对应存储单元的个数（如存储体大小是4G,一个存储单元是1个字节（1B），则存储体里面共有4*1024*1024*1024个存储单元，表示为2进制为232,所以MAR就是32位）。MDR(Memory Data Register)是存储器数据寄存器，用来临时存储从存储单元读或向存储单元写的数据，因此其位数与存储字位数相等。

  补充了解：
1、随着硬件技术的发展，主存都制成大规模集成电路的芯片，而将MAR和MDR集成在CPU芯片中。
2、早期计算机的存储字长一般和机器的指令字长与数据字长相等，故访问一次主存便可取一条指令或一个数据。随着计算机应用范围的不断扩大，解题精度的不断提高，往往要求指令字长是可变的，数据字长也要求可变。为了适应指令和数据字长的可变性，其长度不由存储字长来确定，而由字节的个数来表示。1个字节（Byte)被定义为8位（bit）二进制代码组成。些时存储字长、指令字长、数据字长三者可各不相同，但它们必须是字节的整数倍。