存儲(chǔ)器學(xué)習(xí)課件

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成：存儲(chǔ)器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線AB輸出設(shè)備CPU1、CPU

2、存儲(chǔ)器（內(nèi)存、主存）

3、I/O接口電路4、系統(tǒng)總線功能：用于存放二進(jìn)制信息 （包括程序、數(shù)據(jù)）第6章存儲(chǔ)器及其接口存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)1.存儲(chǔ)容量

存儲(chǔ)容量=字?jǐn)?shù)×位數(shù)，以位為單位。 如：1024×8bit

=1024B

存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位210B=1KB220B=1MB240B=1TB230B=1GB#二級(jí)高級(jí)緩存2-8M內(nèi)存2-4G硬盤320G、1T1.存儲(chǔ)容量指令執(zhí)行過(guò)程包括：取指令+執(zhí)行指令

2.存儲(chǔ)速度存取時(shí)間:從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器讀/寫操作 到完成該操作所用的時(shí)間。單位ns通常用存取時(shí)間來(lái)衡量，

存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)#3.價(jià)格

1.存儲(chǔ)容量2.存儲(chǔ)速度三者之間的關(guān)系：

速度快→價(jià)格高→容量小

如何獲得最佳的性能比

？

通常用每位價(jià)格來(lái)衡量

p=總價(jià)/總?cè)萘克俣嚷麅r(jià)格低←容量大存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)#解決的方案1.不斷研制新的存儲(chǔ)器件改進(jìn)存儲(chǔ)性能；2.從存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上研究，設(shè)計(jì)更加合理的結(jié)構(gòu)模式。高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)產(chǎn)生背景：解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存的存取速度不匹配的問(wèn)題。現(xiàn)狀：高速緩存是分級(jí)構(gòu)造，通常有L1和L2兩極構(gòu)成。#速度最快容量最小存放頻繁使用的數(shù)據(jù)

寄存器#

采用速度快半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片容量小存放頻繁使用的信息

高速緩存#

采用速度較快半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片容量大存放正在執(zhí)行的程序

主存儲(chǔ)器#以外設(shè)形式訪問(wèn)速度最慢容量最大存放各種程序

輔存#快慢小大高低速度容量?jī)r(jià)格#隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類特點(diǎn)：1.可讀可寫;2.易失性（存儲(chǔ)器掉電后信息會(huì)丟失）;3.存放程序指令、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按照內(nèi)部信息的存取方式分類特點(diǎn)：1.可讀不可寫

2.非易失性（信息不會(huì)因掉電而丟失）

3.存放固定不變的量，如系統(tǒng)引導(dǎo)程序。#隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器MOS型雙極型二、RAM根據(jù)制造工藝分類（1）雙極型RAM：由雙極性晶體管組成其特點(diǎn)是存取速度快，但集成度低，主要用于高速緩沖存儲(chǔ)器。（2）MOS型RAM：由MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成其特點(diǎn)是集成度高，但速度低于雙極型RAM，主要用于內(nèi)存。#隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器MOS型雙極型#靜態(tài)RAM動(dòng)態(tài)RAM三、MOS型RAM按工作原理分類（1）靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM

：采用六管CMOS

，不斷電情況下保存的數(shù)據(jù)不丟失其特點(diǎn)是集成度低，但不需要刷新電路，適用于小容量存儲(chǔ)器。（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM

：采用MOS管柵極電容，不斷電情況下保存的數(shù)據(jù)丟失其特點(diǎn)是集成度高，但需要刷新電路，適用于大容量存儲(chǔ)器。靜態(tài)SRAM動(dòng)態(tài)DRAMMOS型雙極型不可編程掩膜MROM可編程PROM可擦除、可再編程ROM紫外線擦除的EPROM電擦除的E2PROM隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器#四、只讀存儲(chǔ)器ROM按編程和擦除方式分類1、掩膜式ROM：

用戶不可對(duì)其編程，其內(nèi)容已由廠家設(shè)定好，不能更改，只能讀出使用。特點(diǎn)：生產(chǎn)成本低，適用于大批量的生產(chǎn)，保密性強(qiáng)。2、可編程PROM：

生產(chǎn)出的ROM是"空白"的存儲(chǔ)器，用戶只能用專用設(shè)備對(duì)其進(jìn)行一次編程。特點(diǎn)：寫入后不能更改，成本低、保密性強(qiáng)、適用于小批量的生產(chǎn)。3、可擦除的EPROM：用戶可專用設(shè)備對(duì)其進(jìn)行編程，其內(nèi)容可用紫外線擦除，可多次編程。特點(diǎn)：用戶可以改寫其內(nèi)部的信息，便于系統(tǒng)的調(diào)試。4、電擦除的E2PROM：電可擦除改寫的ROM，能以字節(jié)為單位擦除和改寫，屬非易失性RAM。特點(diǎn)：寫的速度較慢，改寫的次數(shù)不超過(guò)十萬(wàn)次，成本較高；如IC卡。#

5、閃速存儲(chǔ)器(FlashMemory)時(shí)間：1983年由Intel公司首先推出的，商品化于1988年。特點(diǎn)：⑴屬于E2PROM類型，在不加電的情況下能長(zhǎng)期保持 存儲(chǔ)的信息。

⑵用電擦除且速度很快，與E2PROM擦除一個(gè)地址的 時(shí)間相同，故稱為閃速存儲(chǔ)器。優(yōu)點(diǎn)：是目前惟一具有大容量、非易失性、低價(jià)格、可在線 改寫和較高速度幾個(gè)特性共存的存儲(chǔ)器。缺點(diǎn)：同DRAM比較，可擦寫次數(shù)有限和速度較慢，還無(wú)望取 代DRAM。#靜態(tài)RAM動(dòng)態(tài)RAMMOS型雙極型不可編程掩膜ROM可編程ROM可擦除、可再編程ROM紫外線擦除的EPROM電擦除的E2PROM隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器#一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的基本結(jié)構(gòu)

1.存儲(chǔ)矩陣：由存儲(chǔ)單元構(gòu)成

2.行、列地址譯碼器：對(duì)外部地址線上的地址進(jìn)行譯碼

3.片選及讀寫控制邏輯電路

4.輸入、輸出緩沖電路半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成5.2.2#地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣控制邏輯A0A1An……三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器……D0D1DNW/RCS二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的外部引腳引腳分類：

1.數(shù)據(jù)引腳I/O1~I/OM：傳遞存儲(chǔ)單元的內(nèi)容信息2.地址引腳A1~AN：傳遞存儲(chǔ)單元的地址信息3.讀寫控制引腳WE：控制是讀還是寫操作4.片選引腳CE/CS：當(dāng)CE或CS=0，表示芯片被選中SRAM芯片容量與引腳根數(shù)的關(guān)系：

1.數(shù)據(jù)線根數(shù)決定存儲(chǔ)器芯片的位數(shù)

2.地址線根數(shù)決定存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)?shù)5.2.2#1.Intel2114SRAM芯片

1234567891112131415161718Intel2114A6A5A4A3A0A1A2GNDCSWEI/O4I/O3I/O2I/O1A9A8A77VCCIntel2114A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9WECSI/O2I/O3I/O4I/O110工作方式CSWEI/O1~I/O4讀01數(shù)據(jù)輸出寫00數(shù)據(jù)輸入未選中1×高阻（a）引腳（b）邏輯圖Intel2114的工作方式三、常用靜態(tài)RAM芯片5.2.2#2.Intel6116

SRAM芯片

5.2.2問(wèn)題：

1.半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片如何構(gòu)成存儲(chǔ)器？

2.存儲(chǔ)器又是如何與CPU連接？問(wèn)題：由于存儲(chǔ)芯片的容量有限，要構(gòu)成一定容量的存儲(chǔ)器，就要用多片存儲(chǔ)芯片進(jìn)行組合擴(kuò)充，以滿足對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求。分析：存儲(chǔ)器的容量=字?jǐn)?shù)M×位數(shù)N

存儲(chǔ)芯片的容量=字?jǐn)?shù)K×位數(shù)L存儲(chǔ)器的擴(kuò)展擴(kuò)展方式位擴(kuò)展

字?jǐn)U展字位擴(kuò)展#一、位擴(kuò)展

芯片位數(shù)L小于存儲(chǔ)器要求的位數(shù)N時(shí)，要進(jìn)行位擴(kuò)展擴(kuò)展方法：1、需要的芯片數(shù)為：N/L2、每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)線分別接數(shù)據(jù)總線高位和低位即串聯(lián)

3、所有芯片的地址線、片選線CS和讀寫控制線都分別并聯(lián)串聯(lián)：信號(hào)線單獨(dú)連接，分接不同信號(hào)并聯(lián)：信號(hào)線連接在一起，接相同信號(hào)分析：存儲(chǔ)器的容量=字?jǐn)?shù)M×位數(shù)N

存儲(chǔ)芯片的容量=字?jǐn)?shù)K×位數(shù)L5.3.1#例1

用8K1

位芯片組成8K8

位的存儲(chǔ)器#5.3.1二、字?jǐn)U展

芯片字?jǐn)?shù)K小于存儲(chǔ)器要求的字?jǐn)?shù)M時(shí)，要進(jìn)行字?jǐn)U展擴(kuò)展方法：1、需要的芯片數(shù)為：M/K

2、每個(gè)芯片的片選線CS要單獨(dú)連接即串聯(lián)

3、所有芯片的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線都分別并聯(lián)說(shuō)明：片選線CS是多余的高位地址線經(jīng)譯碼產(chǎn)生譯碼：通常采用地址譯碼器實(shí)現(xiàn)分析：存儲(chǔ)器的容量=字?jǐn)?shù)M×位數(shù)N

存儲(chǔ)芯片的容量=字?jǐn)?shù)K×位數(shù)L5.3.1#例2

用16K8位芯片組成64K8位的存儲(chǔ)器#由16K8

位芯片組成64K8

位存儲(chǔ)器中各芯片地址空間分配表高位地址A15A14片內(nèi)地址A13A12A11……A2A1A0地址說(shuō)明10000

000……000

111……111最低地址：0000

H最高地址：3FFFH20101

000……000

111……111最低地址：4000H最高地址：7FFFH31010

000……000

111……111最低地址：8000H最高地址：BFFFH41111

000……000

111……111最低地址：C