第六章 微型计算机存储器
第一节 存储器概述 一、存储器的分类 存储器是计算机系统中用来存储信息的部件,它是计算机中的重要硬件资源。 从存储程序式的冯.诺依曼经典结构而言,没有存储器,就无法构成现代计算机。 1、按存取速度和在计算机系统中的地位分类 两大类:内存(主存)和外存(辅存)
内存:CPU可以通过系统总线直接访问的存储器, 用以存储计算机当前正在使用的程序或数据。 内存要有与CPU尽量匹配的工作速度,容量 较小,价格较高。 内存由顺序编址的存储单元构成,开始的地 址为0;内存一般又由ROM和RAM两部分组 成。 ROM-常驻软件(如BIOS)内存区; RAM-其余的内存区。
外存:用来存放相对来说不经常使用的程序或者 数据或者需要长期保存的信息。CPU需要使用这些信息时,必须要通过专门的设备(如磁盘,磁带控制器等)把信息成批的传送至内存来(或相反)――外存只与内存交换信息,而不能被CPU直接访问。外存由顺序编址的 “块”所组成。 外存的容量大(海量存储器),但由于它多 数是机-电装置所构成,所以工作速度较慢。
2、按存储介质分类: 磁芯存储器; 半导体存储器; 磁表面存储器 (如磁带,磁盘,磁鼓,磁卡等); 光盘存储器(CD-ROM); 磁光式存储器(用磁光材料);
* 只读型光盘(CD-ROM:Compact Disk-Read Only Memory) * 磁光盘(用磁光材料――非结晶稀土材料作光盘片,在200C加一点磁外力,即可改变磁极性),例如IMATION公司的3M牌:230MB的磁光盘。
3、 按存取方式分类: 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 顺序存取存储器(SAM-Sequential Access Memory),如磁带。 直接存取存储器(DAM-Direct Access Memory),如光盘,磁盘。
二、存储器的性能指标 编址单元总数为-- 1、存储容量:设地址线位数为p,数据线位 数为q,则:编址单元总数为 位容量总数为―― *q 2、存取速度: 存取时间(Access Time) 存取周期(Memory Cycle) 通常,存储周期>存取时间
*存储系统的层次结构: 应用需要:存取速度快、存储容量大、价格/位低。但由于技术的或经济的方面原因,存储器的这些特性往往是相互矛盾、相互制约的。用一种存储器很难同时满足这些要求。 为了发挥各种不同类型存储器的长处,避开其弱点,应该把他们合理地组织起来,这就出现了存储系统层次结构的概念。
金字塔结构:
可将整个存储系统看成三级: 高速缓存 主存(内存) 外存(辅存) 也可看成两个二级系统: ①高速缓存-主存(一级) ②主存-外存(一级) 请注意: 这两个二级存储系统各自的基本功能是不相同的; 前者:提高CPU访问存储器的速度; 后者:弥补主存容量的不足。 ;
另外,这两级存储系统的数据通路和控制方式也不相同: 高速缓存-主存的通路是: 主存-外存的通路是:
第二节 半导体存储器 半导体存储器的分类情况(图6-1) 其中: RAM属挥发性(易失性)(Volatile)存储 器-电源切断后,信息消失。 ROM属非挥发性(非易失性)(Nonvolatile) 存储器。
一、RAM 1、 静态RAM(SRAM-Static RAM) (1)静态RAM的基本存储单元(Cells)。 (见图6.2) (2)静态RAM芯片举例:6116-2K×8高 速静态CMOS RAM存储器 (3)静态RAM组成的存储矩阵(图6.6) (4) 存储器的模块结构:(图6.7) 地址分配:
SRAM的主要特点:P138下 2、 动态RAM(DRAM-Dynamic RAM) (1)、DRAM的基本存储单元(DRAM的 主要特点)。 (2)、DRAM芯片举例。 (3)、DRAM刷新控制逻辑(图6.11)
图6.2 六管静态RAM基本存储单元(cells)
二、只读存储器ROM 1、 掩膜式ROM:由制造厂家对芯片图形(掩膜)进行二次光刻而制成。用户不能修改写入的内容。少量生产时,价格较高。 2、 PROM(Programmable ROM):由用户一次性写入,一旦写入就无法修改。 3、 EPROM(Erusable PROM) (1) EPROM基本存储单元 (2) EPROM芯片举例(2764A)
(a) (b) 图6.13 P沟浮栅MOS管EPROM的存储电路 4、EEPROM(Electrically EPROM)
第六章 作业 1.一个微机内存系统使16K×1的静态RAM芯片组成,内存容量为256K字节,采用模块结构,每个模块为64K字节,每个模块分四组(页)。试给出该存储器的地址分配情况(模块选择、组选择、片内地址各占哪几位),并画出一个模块的连接框图。 2. 用 6116 RAM 芯片组成4k*16位的存储器,把地址总线的高位与74LS138 译码器相连,以产生存储芯片的片选信号。试画出存储器与CPU (8086)之间的地址线、数据线及有关控制信号线的连接图,并注明每片存储芯片的存储空间范围。8086 输出的地址信号经8282 锁存,数据信号用8286驱动。