最新单元二存储器ppt课件PPT课件.ppt

l基本概念：基本概念：l存储器存储器 ：存放程序和数据的器件；：存放程序和数据的器件；l存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储器最小的存储单位，或称记忆单元；存储器最小的存储单位，或称记忆单元；l存储字：一个数（存储字：一个数（n位二进制位）作为一个整位二进制位）作为一个整体存入或取出时，称存储字；体存入或取出时，称存储字；l存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元组成一个存储单元；组成一个存储单元；静态存储器单元静态存储器单元 五、存储器的基本结构五、存储器的基本结构动态存储单元动态存储单元 五、存储器的基本结构五、存储器的基本结构种类种类SRAMDRAM访问速度访问速度快快慢慢刷新电路刷新电路不需要不需要需要需要使用场合使用场合高速缓存、嵌高速缓存、嵌入式系统入式系统系统微机内存系统微机内存价格价格高高低低（1 1）地址译码器：接）地址译码器：接CPUCPU的地址的地址线，输入地址单元选择信息；线，输入地址单元选择信息；（2 2）读）读/ /写控制逻辑电路：控制写控制逻辑电路：控制读读/ /写状态；写状态；（3 3）数据缓冲器：接数据线；）数据缓冲器：接数据线；（4 4）存储体：存储单元组合体。）存储体：存储单元组合体。 (1)电源和接地电源和接地(2)地址线：与存储器的地址空间对地址线：与存储器的地址空间对应，若存储器的空间为应，若存储器的空间为S，则地址，则地址线数量为：线数量为： N=LOG2S(3)数据线（数据线（8位、位、16位、位、32位）；位）；(4)片选线；片选线；(5)读读/写控制线；写控制线；(6)输出允许线；输出允许线；11根地址线（A0-A10）？2K片内地址空间。D0-D7的作用？数据线CE的作用？片选WE和OE的作用？写允许和输出允许CE WE OE 工作方式 I/O线状态 功率状态H没选中高 阻备用状态LL写 入DIN运行状态LHL读 出DOUT运行状态LHH高 阻运行状态当由多片存储器构成一个完整的存储器时，需要多片存储器的配合使用，主要方法：存储器芯片上的地址线接CPU的低位地址线；CPU的高位地址线通过译码器接存储器芯片的片选信号线。假设：有多个班级都是50人，对学生定位时采用班号+学号的方法，学号范围：1-50，各个班重复；班号：要反映系别、专业、年级等；学生的学号：高位班号+低位学号学生存储器单元学号存储单元地址班内序号 片内地址班号高位地址优点：可以减少存储器芯片上的接线端数量优点：可以减少存储器芯片上的接线端数量解决办法：低位地址线（片内）直接相连高位地址线（片外）经过译码器接片选CPUSRAM6116地址总线地址总线数据总线数据总线低位地址线低位地址线An-A0数据线数据线OECSWE地址译码器高位地址线高位地址线&RDWRM/IOSRAM6116SRAM6116CPU低位地址线低位地址线数据总线数据总线低位地址线低位地址线An-A0数据线数据线OECSWE地址译码器高位地址线高位地址线&RDWRM/IOSRAM6116SRAM6116-1 译码芯片 74LS138AG2BG27Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y输输 入入输输 出出使使 能能选选 择择G1G2AG2BCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其其 它它XXX1111111174LS138功能表 1CPU总线的带负载能力：驱动能力2CPU的时序与存储器的存取速度之间的配合：时序3.读写控制信号的连接4.数据线的连接 5.地址线的连接与存储芯片片选信号的产生 与存储器容量有关的参数和概念与存储器容量有关的参数和概念第一第一 存储器芯片容量：是指存储器芯片能够存储器芯片容量：是指存储器芯片能够 存储的二进制位数，主要集中在存储矩阵中存储的二进制位数，主要集中在存储矩阵中 用用L*C表示，表示，L代表存储单元，代表存储单元，C代表每个代表每个 存储单元的位数。如：存储单元的位数。如：256K*1，64K*4第二第二 位片式存储器：每个存储单元只有位片式存储器：每个存储单元只有1位的存位的存 储器芯片储器芯片 即即C=1第三第三 字片式存储器：每个存储单元具有多于字片式存储器：每个存储单元具有多于1位位 的存储器芯片，即的存储器芯片，即C164K地址空间，只有地址空间，只有8根地址线？根地址线？ （A0A7）数据线数据线1根输入、根输入、1根输出？（根输出？（ DIN、 DOUT）, VCC和和GND：电源接地：电源接地CAS：列选择；：列选择；RAS：行选择；：行选择；WE：写允许：写允许;NC：空闲：空闲64K地址空间需要地址空间需要16根地址线，但芯片只有根地址线，但芯片只有8根根地址线，解决办法：地址线，解决办法：16位分两次送地址信号；位分两次送地址信号；数据线数据线1根输入、根输入、1根输出？在进行位扩展后以根输出？在进行位扩展后以8条数据线分别接条数据线分别接CPU不同的数据线，使不同的数据线，使CPU访问内存时，一次访问的信息在不同的存储器访问内存时，一次访问的信息在不同的存储器芯片上；芯片上；CAS、RAS、WE为控制线，其输入控制信号为控制线，其输入控制信号为为CPU管脚信号经过比较复杂电路处理后产生管脚信号经过比较复杂电路处理后产生产生的信号共同写允许产生的信号共同写允许;2164的特殊之处在于有专门的刷新电路，这是的特殊之处在于有专门的刷新电路，这是与静态存储器最大的区别。与静态存储器最大的区别。2164是PC机曾经实用的存储器芯片，有经典的接线电路。对于比较复杂的存储器接线，一般有示例可以模仿。EPROM芯片芯片2764EPROM芯片芯片27648K*8位位外接管脚：外接管脚：D0D7：数据线：数据线A0A12：地址线：地址线OE：输出允许；：输出允许；CE：片选信号；：片选信号；PGM：编程：编程VPP：编程电压：编程电压VCC：工作电压：工作电压1 282 273 264 255 246 237 228 219 2010 1911 1812 1713 1614 15 VCCPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDEPROM芯片特征芯片特征正常工作时只能读，不能写；正常工作时只能读，不能写；写信息时需要专门的编程电压，写信息时需要专门的编程电压， VPP ，一般高达一般高达25V；可以用紫外线照射消除芯片上的信息；可以用紫外线照射消除芯片上的信息；可以保存的信息种类：程序和数据。可以保存的信息种类：程序和数据。VCC：工作电压。：工作电压。所以，所以，EPROM的工作场合为需要保存的工作场合为需要保存固定不变信息。固定不变信息。片选信号（片选信号（CE、CS）的产生）的产生（1）线选方式：直接将高位地）线选方式：直接将高位地址线与片选信号端连接；址线与片选信号端连接；（2）局部译码选择方式：高位）局部译码选择方式：高位地址线信号的一部分参加译码；地址线信号的一部分参加译码；（3）全局译码选择方式：全部）全局译码选择方式：全部高位地址线参加译码，这是最一高位地址线参加译码，这是最一般的方法。般的方法。l在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器组成的结构。lCPU能直接访问的存储器称为内存储器，它包括高速缓冲存储器和主存储器lCPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理微机存储器的体系结构寄存器：寄存器：CPU内部的存储单元，目前有内部的存储单元，目前有扩大的趋势；扩大的趋势；CACHE：利用静态存储器的高速，提：利用静态存储器的高速，提高整个程序的运行速度；高整个程序的运行速度；内存：以动态存储器为主，大量使用；内存：以动态存储器为主，大量使用；外存：以磁盘、光盘和闪存提供更大的外存：以磁盘、光盘和闪存提供更大的不可易失的存储空间。不可易失的存储空间。 Cache主存层次主存层次 ：解决：解决CPU与主存的速度差距与主存的速度差距 ； 主存主存辅存层次辅存层次 ：解决存储的：解决存储的大容量要求和低成本之间的矛大容量要求和低成本之间的矛盾盾 。存储器体系结构的策略存储容量（单片和存储容量（单片和CPUCPU寻址能力）；寻址能力）；存取速度（取数时间和存取周期）；存取速度（取数时间和存取周期）；可靠性；可靠性；功耗；功耗；价格；价格； 存储器的主要技术指标存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量（寻址空间，由CPU的地址线决定）；实际存储容量：在计算机系统中具体配置了多少内存；单片容量：单片存储器所具有的存储单元数。 存储容量当当CPU第一次访问内存中某个页时，把第一次访问内存中某个页时，把数据复制高速缓存区，之后，当数据复制高速缓存区，之后，当CPU再再次访问该页时，次访问该页时，CPU可直接访问高速缓可直接访问高速缓存区，而不需要再访问低速主存储器。存区，而不需要再访问低速主存储器。高速缓存器容量远小于低速大容量主存高速缓存器容量远小于低速大容量主存储器，高速缓存器设计的目标就是使储器，高速缓存器设计的目标就是使CPU访问尽可能在高速缓存器中进行。访问尽可能在高速缓存器中进行。Cache的基本思想：程序的的基本思想：程序的“局部性局部性” ；一个程序中，有一部分模块是一个程序中，有一部分模块是经常运行的，将这些程序存储经常运行的，将这些程序存储在在Cache中，加速运行，从而中，加速运行，从而提高整个程序的运行速度。提高整个程序的运行速度。CacheCache工作的基础：建立内存和工作的基础：建立内存和CacheCache之间的对应关系，将内之间的对应关系，将内存中的页和存中的页和CacheCache中的页的地中的页的地址形成对应关系。址形成对应关系。直接映像：内存和直接映像：内存和CacheCache中的页有一中的页有一一对应关系；一对应关系；全相联映像：所有内存中的页和全相联映像：所有内存中的页和CacheCache中的页都可以建立对应关系；中的页都可以建立对应关系；组相联映像：部分内存中的页和部分组相联映像：部分内存中的页和部分CacheCache中的页都可以建立对应关系中的页都可以建立对应关系；直接映像：直接映像：页对应关系页对应关系固定，多个固定，多个固定的内存固定的内存页对应一个页对应一个CACHE页页全相联映像：全相联映像：每个内存页都每个内存页都可以对应所有可以对应所有的的CACHE 页。页。组相联映像：组相联映像：成组对应。成组对应。先进先出（FIFO）；近期最少使用策略（LAU）。汇编语言是以汇编语言是以CPU指令系统为基础指令系统为基础的助记符语言。的助记符语言。特点：特点：可直接控制硬件，与可直接控制硬件，与CPU种类相关；种类相关；运行速度快；运行速度快；繁琐，不适合大型程序开发。繁琐，不适合大型程序开发。比喻项目 汇编语言 高级语言抓鱼用鱼叉用大网旅行步行借助各种交通工具生产个体作坊 工业集团用高级语言取代汇编语言；汇编语言在目前的主要优势：利用DEBUG程序直接控制接口，方便硬件调试过程。