一种计算机系统及数据读写方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据调用技术领域，尤其涉及一种计算机系统及数据读写方法。
【背景技术】
[0002]在当前的计算机系统中，通常有两种存储方式，即外部存储器(外存)和内部存储器(内存)。外存是指除计算机内存及CPU缓存以外的存储器，特点在于断电后仍然能够保存数据。计算机系统中常见的外存有软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等，目前的微机系统中比较常用的就是硬盘。而内存是指用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据的存储器，只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来。内存的暂存性也决定其是掉电易失的，传统的计算机系统中的内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。
[0003]由于在计算机系统的设计思路中，内存空间的设计目标是构造CPU能以字(或者字节)为单位进行随机读写的存储器，而外存空间的设计目标是在有限的存储空间内存储尽量多的数据。因此，在内存空间中构造了 N+1条(N为正整数)地址线来进行随机寻址内存的内存单元，每个内存单元的数据位数与CPU的数据总线的宽度相等，这种内存结构使得存储空间中只包括2N+1个内存单元，整个内存空间的存储容量仅为2N+1个字(或字节)；而对于外存空间来说，可以构造以软件表示的地址一“块编号”来进行寻址的外存单元，每个外存单元的数据位数为“块容量”。由于软件可以表达的地址位数远远大于CPU构造的地址线的数量N+1，因此外存空间的地址位数远远多于内存空间的地址位数。又由于“块容量”中所存储的数据位数远远多于CHJ的数据总线的宽度，因此外存空间的存储容量亦可以远远大于内存空间的存储容量。另一方面，由于外存空间的地址由软件来表示，所以外存空间只能由系统的底层软件访问，CPU无法通过机器指令直接对外存空间中的外存单元进行读写操作。
[0004]综上所述，在传统的计算机系统中，若需要提取保存于外存空间内的数据，则CPU必须先将外存空间的数据调入内存空间中，随后才能通过机器指令对其进行随机寻址，因此内存空间和外存空间之间的映射采用了内容拷贝方式，即内存重定位技术。所谓内存重定位技术，是指在进行数据寻址时，把程序的逻辑地址空间变换成内存中的实际物理地址空间的过程，具体方法是:当CPU要用机器指令访问外存储器上的数据时，CPU首先向底层软件提出请求，底层软件对外存储器进行寻址，并将找到的数据拷贝到内存储器中，然后将这份拷贝的内存地址告知CPU。CPU随后通过机器指令对这份拷贝进行读写操作。上述传统的数据调用的方法存在着明显的缺陷，即有大量数据在外存和内存之间被执行拷贝操作，延缓了 CPU机器指令对数据的访问，长时间的数据调用操作容易导致内存和外存之间的数据传送通道变得拥挤，并且增加了传送数据和调用数据的操作时间，耗费了较多的系统资源。
[0005]中国专利(CN1403921)公开了一种数据交换及存储方法与装置，涉及数据处理技术领域，用于实现在各种存储设备，包括作为外存储设备的移动存储盘和存储卡之间以及二者同数据处理系统主机之间交换数据，或者实现将从一方读出的数据存入所述三方之任何一方或两方，该技术方案中的装置自身具有数据处理能力，在所述装置不连接所述系统主机的情况下即可将外部存储设备中的数据存储到内部存储模块中、或将内部存储模块中数据存储到外部存储设备中。上述技术方案仍然局限于对外存(外部存储设备)和内存(内部存储模块)之间的数据交换进行描述和改进，无法解决现有技术中存在的问题。
[0006]中国专利(CN101000590)公开了一种读取内存中数据的方法，设置与内存控制器主时钟MCLK具有相位差Tph的采样时钟DATA_CLK，并且包括如下步骤:A、内存控制器在主时钟域下，向内存发送读控制信号和读地址；B、在采样时钟域下接收内存输出的所述读地址中存储的数据，并缓存所接收的数据；C、内存控制器在主时钟域下，读取所述缓存的数据。以及一种读取内存中数据的系统。上述技术方案仅涉及内存与处理器之间的数据交互过程，即处理器从内存中读取数据的过程，并不能解决现有技术中存在的问题。
【发明内容】
[0007]根据现有技术中存在的问题，即传统的数据调用方法会导致外存空间与内存空间之间的数据传输通道的堵塞，增加了传送数据和调用数据的操作时间，并且耗费了较多的系统资源，现提供一种计算机系统及数据读写操作方法，具体包括:
[0008]一种计算机系统，包括处理器和存储器，所述存储器包括多个存储单元并被划分成多个相等大小的存储块；每个所述存储单元具有字地址，通过字地址线进行访问；每个所述存储块具有块地址，通过块地址线进行访问，其中，还包括:
[0009]一寻址组件，与所述处理器内存地址线的高位及所述存储器的字地址线的高位分别连接，可控制的在所述存储器上一连续或者不连续的预设范围内将所述处理器形成的内存地址的高位转化为对应的所述存储器字地址的高位并输出至所述存储器；
[0010]所述处理器内存地址线的低位与所述存储器的字地址线的低位连接；
[0011]所述预设范围小于或者等于所述处理器内存地址线的寻址范围；
[0012]所述处理器通过修改所述预设范围，变化所述预设范围覆盖的所述存储器的存储单元。
[0013]优选的，所述寻址组件包括多个锁存单元，每个所述锁存单元的输出端连接所述存储器的字地址线的高位，每个所述锁存单元存储一所述存储单元的字地址的高位，所有所述锁存单元存储的所述存储单元的字地址的高位覆盖的所述存储器的存储单元形成所述预设范围，所述处理器通过修改所述锁存单元中存储的所述存储单元的字地址的高位改变所述预设范围。
[0014]优选的，所述寻址组件包括一第一译码单元，所述第一译码单元的输入端与所述处理器的内存地址线高位连接，所述第一译码单元的输出端与每个所述锁存单元分别连接，所述第一译码单元根据所述处理器形成的内存地址的高位选通对应的一个所述锁存单元进行输出。
[0015]优选的，所述存储器的存储单元按照字地址被划分成复数个大小相同的区域，每个所述锁存单元存储的所述存储单元的字地址的高位对应一个所述区域的字地址的首地址；
[0016]所述处理器修改所述锁存单元中存储的所述存储单元的字地址的高位时选择一当前目标文件所在的区域，并将选中的所述区域的首地址的高位赋值至一所述锁存单元。
[0017]优选的，多个所述锁存单元中至少包括一个第一类锁存单元，所述第一类锁存单元存储的存储单元的字地址的高位不可被修改。
[0018]优选的，所述第一类锁存单元存储的存储单元的字地址的高位对应的字地址所在的区域用以存储操作系统。
[0019]优选的，当所述预设范围小于所述处理器的内存地址线的寻址范围时，所有所述锁存单元的写入端被编址于所述处理器的内存地址线的寻址范围内，并与所述处理器的内存地址线的低位连接。
[0020]优选的，所述寻址组件包括一第二译码单元，所述第二译码单元的输入端与每个所述锁存单元的输出端分别连接，所述第二译码单元的输出端与所述存储器连接，所述第二译码单元用以根据被选中的所述锁存单元输出的所述存储器字地址的高位对所述存储器进行字地址高位部分的寻址。
[0021 ] 优选的，所述锁存单元主要由一组锁存器形成。
[0022]优选的，所述第一译码单元主要由一组译码器芯片形成。
[0023]优选的，所述第二译码单元主要由一组译码器芯片形成。
[0024]本发明的另一方面，包括一种数据读写方法，其中，应用于如上述计算机系统，步骤具体包括:
[0025]步骤1，判断读写请求的目标文件是否存储于所述预设范围当前覆盖的存储单元集合内，如目标文件存储于所述预设范围当前覆盖的存储单元集合内则执行步骤2，否则执行步骤6 ；
[0026]步骤2，处理器产生一内存地址，所述内存地址的高位被送入所述寻址组件，所述内存地址的低位被送入所述存储器；
[0027]步骤3，所述寻址组件将所述内存地址的高位转化为对应的所述存储器的字地址的高位并输出至所述存储器；
[0028]步骤4，所述存储器将所述寻址组件输出的所述字地址的高位及所述内存地址的低位组合成字地址，并选通所述字地址对应存储单元与所述处理器连接进行读写操作；
[0029]步骤5，所述处理器采用所述内存读写方式从所述当前工作内存中对数据进行读写操作，并退出等待下一次读写请求；
[0030]步骤6，所述处理器改变所述预设范围于所述存储器上覆盖的存储单元集合，使所述读写请求的目标文件处于所述预设范围内于所述存储器上覆盖的存储单元集合内，转至步骤2继续执行。
[0031]上述技术方案的有益效果是:
[0032]I)将计算机系统中的外存与内存合并，减少了传统系统中必需的内存芯片结构，减少了整个计算机系统的制造成本；
[0033]2)在对外存中的数据进行调用时，无需先向内存中发送一份数据拷贝，也无需在数据被修改过以后重新对外存进行更新，避免了长时间调用数据所产生的数据通道的拥堵现象，并且减少了用于数据交换的时间，提高了系统的运行效率；
[0034]3)无内存与外存之间数据交换，因而降低了了对内存命中率的要求，可降低对操作系统的要求，可提高操作系统的运行效率；
[0035]4)直接在外存空间中对数据进行读写操作，缩短了读写操作的操作时间；
[0036]5)并没有对传统的硬件存储结构做大幅度修改，应用简单，适用性广。
【附图说明】
[0037]图1是本发明的较佳的实施例中，一种计算机系统的结构示意图；
[0038]图2是本发明的较佳的实施例中，一种数据读写方法的流程示意图；
[0039]图3是本发明的较佳的实施例中，锁存器单元的结构示意图；
[0040]图4是本发明的较佳的实施例中，一种计算机系统的连接结构示意图；
[0041]图5是本发明的较佳的实施例中，存储器的机构示意图；
[0042]图6是本发明的较佳的实施例中，映射窗壁划分与管理表的结