【教学课件】第4章存储器.ppt

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1、第第4 4章章 存储器存储器第第4章章 存储器存储器4.1存储器的概念、分类和要素存储器的概念、分类和要素4.2随机读写存储器（随机读写存储器（RAM）4.3只读存储器（只读存储器（ROM）4.4CPU与存储器的连接与存储器的连接4.5IBM-PC/XT中的存储器，扩展存储器中的存储器，扩展存储器及其管理及其管理第第4 4章章 存储器存储器本章学习目标本章学习目标l l掌掌握握半半导导体体存存储储器器的的分分类类、组组成成及及组组成成部部件件的的作作用及工作原理、读用及工作原理、读/写操作的基本过程。写操作的基本过程。l l掌掌握握SRAM、DRAM芯芯片片的的组组成成特特点点、工工作作过过程

2、程、典型芯片的引脚信号、了解典型芯片的引脚信号、了解DRAM刷新的基本概念。刷新的基本概念。l l掌掌握握半半导导体体存存储储器器的的主主要要技技术术指指标标、芯芯片片的的扩扩充充、CPU与半导体存储器间的连接。与半导体存储器间的连接。l l了解了解Cache的基本概念、特点、在系统中的位置。的基本概念、特点、在系统中的位置。第第4 4章章 存储器存储器4.1存储器的概念、分类和要素存储器的概念、分类和要素4.1.1 简介简介4.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类4.1.3 选择存储器件的考虑因素选择存储器件的考虑因素返回本章首页返回本章首页第第4 4章章 存储器存储器4.1.1 简

3、介简介存储器就是用来存储程序和数据的，程序和存储器就是用来存储程序和数据的，程序和数据都是信息的表现形式。按照存取速度和用途数据都是信息的表现形式。按照存取速度和用途可把存储器分为两大类：内存储器（简称内存，可把存储器分为两大类：内存储器（简称内存，又称主存储器）和外存储器。存储器的容量越大，又称主存储器）和外存储器。存储器的容量越大，记忆的信息也就越多，计算机的功能也就越强。记忆的信息也就越多，计算机的功能也就越强。第第4 4章章 存储器存储器图图4-1存储器的逻辑结构示意图存储器的逻辑结构示意图返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类1R

4、AM的种类：的种类：在在RAM中，按工艺可分为双极中，按工艺可分为双极型和型和MOS型两大类。用型两大类。用MOS器件构成的器件构成的RAM，可，可分为静态分为静态RAM和动态和动态RAM两种。两种。2ROM的种类：的种类：1）掩膜）掩膜ROM；2）可编程的只）可编程的只读存储器读存储器PROM；3）可擦除的）可擦除的EPROM；4）电擦）电擦除的除的PROM；5）快速擦写存储器）快速擦写存储器FlashMemory又称快闪存储器又称快闪存储器第第4 4章章 存储器存储器图4-2半导体存储器的分类返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.1.3 选择存储器件的考虑因素（1）易失性）易失性

5、（2）只读性）只读性（3）位容量）位容量（4）功耗）功耗（5）速度）速度（6）价格）价格（7）可靠性）可靠性返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.2随机读写存储器（随机读写存储器（RAM）4.2.1 静态静态RAM4.2.2 动态动态RAM 4.2.3 几种新型的几种新型的RAM 技术及芯片类型技术及芯片类型返回本章首页返回本章首页第第4 4章章 存储器存储器4.2.1 静态静态RAM1基本存储电路单元（六管静态存储电路）基本存储电路单元（六管静态存储电路）VCC（+5V）ABT1T2T3T4图图4-3基本存储电路单元基本存储电路单元第第4 4章章 存储器存储器图图4-4六管基本存储

6、电路单元六管基本存储电路单元第第4 4章章 存储器存储器2静态静态RAM的结构的结构图4-5典型的RAM的示意图第第4 4章章 存储器存储器3SRAM芯片实例芯片实例常用典型的常用典型的SRAM芯片有芯片有6116、6264、62256等。等。图4-66116引脚第第4 4章章 存储器存储器图4-76264引脚返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.2.2 动态RAM 1动动态态RAM的的存存储储单单元元（单单管管动动态态存存储储电路）电路）图4-8单管动态存储电路第第4 4章章 存储器存储器2动态动态RAM实例实例图4-92164引脚第第4 4章章 存储器存储器图图4-102164内

7、部结构示意图内部结构示意图返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.2.3 几种新型的几种新型的RAM 技术及芯片类型技术及芯片类型1ECCRAM2EDORAM和突发模式和突发模式RAM3 同同 步步 RAM（SynchronousRAM，简简 称称SDRAM）4高速缓冲存储器高速缓冲存储器RAM5RAMBUS内存内存6DDRSDRAM7VirtualChannelMemory（VCM）8SLDRAM（SynchnonousLinkDRAM）返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.3只读存储器（只读存储器（ROM）4.3.1 掩膜掩膜ROM4.3.2 可擦除可编程的可擦除可编程的

8、ROM（EPROM）4.3.3 电可擦可编程电可擦可编程ROM(EEROM)返回本章首页返回本章首页第第4 4章章 存储器存储器4.3.1 掩膜掩膜ROM1MOSROM电路电路图4-11单译码结构电路第第4 4章章 存储器存储器图4-12复合译码结构电路第第4 4章章 存储器存储器表4-1掩膜ROM的内容位单元D3D2D1D001001110102010131111第第4 4章章 存储器存储器2双极型双极型ROM电路电路双双极极型型ROM速速度度比比MOSROM的的速速度度要要快快，它它的的取取数数时时间间约约为为几几十十纳纳秒秒。因因此此，双双极极型型ROM适用于对速度要求较高的应用场合。适

9、用于对速度要求较高的应用场合。双双极极型型ROM包包括括两两部部分分：ROM的的基基本本部部分分；读取控制部分。读取控制部分。返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.3.2 可擦除可编程的可擦除可编程的ROM（EPROM）1基本存储电路基本存储电路图4-13EPROM的结构示意图第第4 4章章 存储器存储器2EPROM实例实例图4-142716引脚返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.3.3 电可擦可编程ROM(EEROM)1Intel2817的基本特点的基本特点图4-152817A引脚第第4 4章章 存储器存储器2Intel2817的工作方式的工作方式表4-2Intel28

10、17的工作方式返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.4CPU与存储器的连接与存储器的连接4.4.1 CPU与存储器的连接时应注意的问题与存储器的连接时应注意的问题4.4.2 存储器片选信号的产生方式和译码电路存储器片选信号的产生方式和译码电路4.4.3CPU（8088系列）与存储器的连接系列）与存储器的连接返回本章首页返回本章首页第第4 4章章 存储器存储器4.4.1 CPU与存储器的连接时应与存储器的连接时应注意的问题注意的问题1CPU总线的带负载能力总线的带负载能力2存储器的组织、地址分配与片选问题存储器的组织、地址分配与片选问题3CPU的时序与存储器的存取速度之间的配合的时序与

11、存储器的存取速度之间的配合返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.4.2 存储器片选信号的产生方式和存储器片选信号的产生方式和译码电路译码电路1片选信号的产生方式片选信号的产生方式（1）线选方式（线选法）线选方式（线选法）（2）局部译码选择方式（部分译码法）局部译码选择方式（部分译码法）（3）全局译码选择方式（全译码法）全局译码选择方式（全译码法）第第4 4章章 存储器存储器2存储地址译码电路存储地址译码电路74LS138经常用来作为存储器的译码电路。经常用来作为存储器的译码电路。图4-1674LS138引脚第第4 4章章 存储器存储器 G1C B AY7Y0有效输出001000111

12、11110Y000100111111101Y100101011111011Y200101111110111Y300110011101111Y400110111011111Y500111010111111Y600111101111111Y7其他值11111111无效表表4-374LS138的真值的真值返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.4.3 CPU（8088系列）与存系列）与存储器的连接储器的连接 11KBRAM与与CPU的连接的连接（1）计算出所需的芯片数。）计算出所需的芯片数。（2）构构成成数数据据总总线线所所需需的的位位数数和和系系统统所所需需的的容量。容量。（3）控制线，数

13、据线，地址线对应相连。）控制线，数据线，地址线对应相连。第第4 4章章 存储器存储器图4-17用10241位的芯片组成1KRAM的方框图第第4 4章章 存储器存储器图图4-18用用2564位的芯片组成位的芯片组成1KRAM的方框图的方框图第第4 4章章 存储器存储器24KBRAM的连接的连接（1）计算出所需的芯片数）计算出所需的芯片数（2）构构成成数数据据总总线线所所需需的的位位数数和和系系统统所所需需的的容容量量（3）控控制制线线，数数据据线线，地地址址线线的的连连接接：有有线线选选方方式式、局局部部译译码码选选择择方方式式和和全全局局译译码码选选择择方方式式之之分。分。第第4 4章章 存储

14、器存储器表表4-4线选方式地址分布线选方式地址分布A15 A14 A13 A12 A11 A10地址分布001110第一组：3800H3BFFH001101第二组：3400H07FFH001011第三组：2C00H2FFFH000111第四组：1C00H1FFFH第第4 4章章 存储器存储器图图4-19用用2114芯片组成芯片组成4KRAM线选控制译码结构图线选控制译码结构图第第4 4章章 存储器存储器图图4-20 4-20 用用21142114芯片组成芯片组成4K RAM4K RAM局部译码结构图局部译码结构图第第4 4章章 存储器存储器图图4-21用用2114芯片组成芯片组成4KRAM全局

15、译码结构图全局译码结构图返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5 IBM-PC/XT中的存储器，扩展存储器中的存储器，扩展存储器及其管理及其管理 4.5.1 存储空间的分配存储空间的分配4.5.2 ROM子系统子系统4.5.3RAM子系统子系统4.5.4 寻址范围寻址范围4.5.4 寻址范围寻址范围4.5.5 存储器的管理存储器的管理4.5.6 高速缓存器高速缓存器Cache返回本章首页返回本章首页第第4 4章章 存储器存储器4.5.1 存储空间的分配存储空间的分配图4-22IBMPC/XT存储空间的分配返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5.2 ROM子系统子系统其功能

16、为：其功能为：DOS引导程序；引导程序；硬件中断管理程序；硬件中断管理程序；系统配置分析程序；系统配置分析程序；系统冷启动，热启动和自测试；系统冷启动，热启动和自测试；字符图形发生器；字符图形发生器；第第4 4章章 存储器存储器图4-23系统板上的ROM电路第第4 4章章 存储器存储器表4-5ROM子系统中译码器管理的存储器地址返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5.3 RAM子系统子系统 4.5.4 寻址范围寻址范围由由RAM芯芯片片组组，片片选选译译码码器器，数数据据收收发发器器，地地址址多多路路器器，DRAM刷刷新新逻逻辑辑以以及及奇奇偶偶校校验验逻逻辑辑组组成成。片片选选译

17、译码码电电路路用用来来产产生生和和以以及及控控制制地地址址多多路器的选通。路器的选通。第第4 4章章 存储器存储器图图4-24IBM-PC/XT的读写存储器子系统的组成框图的读写存储器子系统的组成框图返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5.4 寻址范围寻址范围表4-6不同CPU的寻址范围返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5.5 存储器的管理存储器的管理1实地址方式实地址方式实实地地址址方方式式是是8028680486最最基基本本的的工工作作方方式式，寻寻址址范范围围只只能能在在1MB范范围围内内，故故不不能能管管理理和和使使用用扩扩展展存存储储器器。它它在在复复位位时

18、时，启启动动地地址址为为FFFF0H，在在此此安安装装一一个个跳跳转转指指令令，进进入入上上电电自自检和自举程序。检和自举程序。第第4 4章章 存储器存储器2虚地址保护方式虚地址保护方式（1）存存储储器器管管理理机机制制：80386先先使使用用段段机机制制，把把包包含含两两个个部部分分的的虚虚拟拟地地址址空空间间转转化化为为一一个个中中间间地地址址空空间间的的地地址址，然然后后再再用用分分页页机机制制把把线线性性地地址址转转化化为为物物理地址理地址（2）分分段段分分页页机机制制：是是所所管管理理的的存存储储器器块块具具有有固固定定的的大大小小它它把把线线性性地地址址空空间间中中的的任任一一页页

19、映映射射到到物物理理空间的一页。空间的一页。第第4 4章章 存储器存储器（3）保保护护：第第一一是是保保护护操操作作系系统统的的存存储储段段和和其其专专用用处处理理寄寄存存器器不不被被应应用用程程序序所所破破坏坏；第第二二是是为为每每一一个个任任务务分分配配不不同同的的虚虚地地址址空空间间，从从而而使使不不同同任务之间完全隔离，实现任务的保护。任务之间完全隔离，实现任务的保护。（4）虚虚拟拟存存储储器器的的概概念念：由由存存储储器器管管理理机机制制以以及一个大容量的快速硬盘存储器或光盘支持。及一个大容量的快速硬盘存储器或光盘支持。第第4 4章章 存储器存储器3虚拟虚拟8086方式方式支持存储管

20、理、保护及多任务环境中执行支持存储管理、保护及多任务环境中执行8086程序，创建一个在虚拟程序，创建一个在虚拟8086方式下执行方式下执行8086程序的程序的任务，可以使任务，可以使CPU同时执行三个任务：以同时执行三个任务：以32位虚地位虚地址保护方式执行第一个任务的址保护方式执行第一个任务的80386程序；以程序；以16位虚位虚地址保护方式执行第二个任务的地址保护方式执行第二个任务的80286程序；以虚拟程序；以虚拟8086方式执行第三个任务的方式执行第三个任务的8086程序。程序。返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器4.5.6 高速缓存器高速缓存器Cache当当CPU进进行行第第

21、一一次次访访问问时时，也也把把数数据据存存到到高高速速缓缓存存区区。之之后后，当当CPU再再次次访访问问这这一一区区域域时时，CPU就就可可以以直直接接访访问问高高速速缓缓存存区区，而而不不需需要要再再去去访访问问低低速速主主存存储储器器。由由于于高高速速缓缓存存器器容容量量远远小小于于低低速速大大容容量量主主存存储储器器，所所以以它它不不可可能能包包含含后后者者的的所所有有信信息息。高高速速缓缓存存器器设设计计的的目目标标就就是是使使CPU访访问尽可能在高速缓存器中进行。问尽可能在高速缓存器中进行。返回本节返回本节第第4 4章章 存储器存储器THANKYOUVERYMUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结结 束放映束放映