【软考】数据传输率、SRAM、DRAM、I/O工作方式

# 数据传输率
某存储器存储周期为 250ns，每次读出 16 位，该存储器数据传输率是？
数据传输率 = 每次读出位数 / 存储周期
16 位=16 bit = 2B
2B / 250ns = 2B / (250x 10^-9) = 8x10^6 B/s
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# SRAM DRAM
## SRAM 静态随机存储器
用 **6 个晶体管** 组成一个触发器来锁住 1 个 bit，只要有电，数据就一直在，**不会丢失**
- 集成度：低
- 功耗：高
- 速度：极快
- 不需要刷新
- 价格：贵
- 用途：CPU 缓存（Cache）
- 容量：小
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## DRAM 动态随机存储器
用 **1 个晶体管 + 1 个电容** 存 1 个 bit，靠 电容 **充电 / 放电**，来表示 1 和 0
- 集成度：高
- 功耗：低
- 速度：较慢
- 需要刷新
- 价格：便宜
- 用途：内存条（RAM）
- 容量：大
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DRAM 需要刷新因为：
充电：1，放电：0，但是会慢慢掉电，所以必须定期重新刷新，一般每隔 **几毫秒** 就要刷新一次
而 SRAM 的触发器结构不会漏电，所以不需要刷新
![image](https://cdn-imagehost.xyzttt.xyz/image/2026/04/13/m1blbp.webp)

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# I/O 五种工作方式：
I/O 系统可以有 5 种不同的工作方式：
- 程序控制方式
	- 无条件传送
	- 程序查询方式
- 程序中断方式
- DMA 工作方式
- I/O 处理机

## 无条件传送：
I/O 总是准备好接受主机的输出数据，永远准备好了。在 CPU 需要的时候，随时直接利用 I/O 指令访问相应的 I/O 端口，实现与外设的数据交换。CPU 直接对 I/O 设备读写
优点：
软、硬件结构简答
缺点：
对时序要求高，只适用于简单的 I/O 控制。如果设备没准备好，数据就出错了

## 程序查询方式（轮询）
CPU 主动反复询问 I/O 设备：好了吗好了吗？
采用 用户程序 直接 控制主机 与 外部设备之间输入 / 输出操作。CPU 必须不停地循环测试 I/O 设备的状态端口，当发现设备处于准备好（Ready）状态时，CPU 就可以与 I/O 设备进行数据存取操作。这种方式下的 CPU 与 I/O 设备室 串行工作的。
优点：简单，只适用于简单 I/O 控制
缺点：CPU 被严重浪费，一直在空转等待

## 程序中断方式：
CPU 正常去做其他工作，I/O 设备准备好了，主动发中断信号通知 CPU。CPU 收到信号之后，暂停当前工作，来处理 I/O
当 I/O 设备结束（完成、特殊或异常）时，就会向 CPU 发出中断请求信号，CPU 收到信号就可以采取相应措施。当某个进程需要启动某个设备时，CPU 就向相应的设备控制器发出一条设备 I/O 启动指令，然后 CPU 又返回做原来的工作。CPU 与 I/O 设备可以并行工作，提升 CPU 的利用率
优点：CPU 不用傻等，效率提升
缺点：每次传一点数据就中断一次，数据量大时中断太频繁，CPU 仍然参与每次传输

## DMA 方式（直接存储器访问）
设置一个 DMA 控制器，专门负责数据搬运。数据在内存和 I/O 设备之间直接传输，全程无需 CPU 参与。只在开始和结束时通知 CPU。
允许主存储器和 I/O 设备之间通过 “DMA 控制器（DMAC）” 直接进行批量数据交换。
优点：适合大批量数据传输，CPU 几乎不被打扰
缺点：DMA 控制器功能简单，复杂任务处理不了

## 通道方式：
通道是一个功能更强的专用处理器，CPU 只需要给通道下达 **通道程序（一组指令）**，通道自己去执行，管理多个 I/O 设备。
在一定的硬件基础上，利用软件手段实现对 I/O 的控制和传送，更多地免去了 CPU 的介入，使主机和外设并行工作程度更高。
优点：CPU 解放程度跟高，能管理更复杂的 I/O 任务
缺点：硬件成本更高

## I/O 处理机（IOP）
本质上是一个独立的处理器，专门处理 I/O。可以有独立的存储器、运算部件、指令控制部件。有自己的指令集，完全独立运行。CPU 和 IOP 并行工作，互不干扰。
适用于：大型计算机、高负载 I/O 场景

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# 存储类别：
CPU - 寄存器
Cache - 缓存
主存 - DRAM
辅存 - 硬盘、光盘等

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