6．3．1　概述

主存储器（简称主存）的结构如图6．5所示，主存根据MAR（存储器地址寄存器）中的地址访问某个存储单元时，需要经过地址译码、驱动等电路，找到所需要访问的单元。读出时，需经读出放大器，才能将被选中单元的存储字送到MDR（存储器数据寄存器），写入时，MDR 中的数据也必须经过写入电路才能真正写入到被选中的单元中。

图6．5　主存的结构

目前，大多数存储器采用字节编址，基于这种编址，数据在主存中有3种不同的存放方法，如图6．6所示。设存储字长为64位（8个字节），即一个存取周期最多能够从主存读或写64位数据。图6．6中最左边一列表示字地址（16进制），字地址的最末3个二进制位必定为000（用于8个字节编址）。假设，读写的数据有4种不同长度，它们分别是字节（8位）、半字（16位）、单字（32位）和双字（64位）。

注意：此例中数据字长（32位）不等于存储字长（64位）。

图6．6（a）给出的是一种不浪费存储器资源的存放方法，从图中可以看出，4种不同长度的数据一个紧接着上一个存放。这样做主要存在两个问题，一是除了访问一个字节以外，当要访问一个双字、一个单字或一个半字时都有可能需要花费两个存取周期，因为从图6．6（a）中可以看出，一个双字、一个单字或一个半字都有可能跨越两个存储字存放，这使存储器的工作速度降低了一半；二是存储器的读写控制比较复杂。

为了克服上述两个缺点，出现了如图6．6（b）所示的数据存放方法。这种存放方法规定，无论要存放的是字节、半字、单字还是双字，都必须从一个存储字的起始位置开始存放，而多余的部分浪费不用。很明显，这种数据存放方法能很好地克服图6．6（a）存在的缺点，但它无疑浪费了存储器资源。

综合前两种数据存放方法的优缺点，出现了如图6．6（c）所示的折中方案。图6．6（c）所示的存放方法规定，双字数据的起始地址的最末3个二进制位必须为000（8的整倍数），单字数据的起始地址的最末两位必须为00（4的整倍数），半字数据的起始地址的最末一位必须为0（偶数）。这种存储方式能够保证无论访问双字、单字、半字或字节，都能在一个存取周期内完成，尽管存储器资源仍然有浪费，但是比图6．6（b）所示的存放方法要好得多。这种存放方法被称为边界对齐的数据存放方法。

图6．6　字节编制的主存储器的各种存放方法