(16)--5.1 存储器概述计算机硬件技术.ppt

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1、第第5 5 章章存存 储储 系系 统统外部存储接口外部存储设备CPUCPU存存储储器器MMI/OI/O接接口口输输入入设设备备I II/OI/O接接口口输输出出设设备备OO微型计算机中存储器的作用微型计算机中存储器的作用地址总线地址总线 AB AB数据总线数据总线 DB DB数据总线数据总线 C CB B存储系统主要内容：主要内容：n微型机的存储系统、存微型机的存储系统、存储器的分类及其特点储器的分类及其特点n半导体存储芯片的外部半导体存储芯片的外部特性及其与系统的连接特性及其与系统的连接n存储器扩展技术存储器扩展技术5.1 概 述内容：内容：1.1.微型机的存储系统微型机的存储系统2.2.半

2、导体存储器的基本概念半导体存储器的基本概念3.3.存储器的分类及其特点存储器的分类及其特点4.4.两类半导体存储器的主要区别两类半导体存储器的主要区别5.1.1 微型机的存储系统n将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法组织起来这样就构成了计算机的存储系统。n系统的存储速度接近最快的存储器，存储容量接近最大的存储器。5.1.1 微型机的存储系统存储器是用来存储信息的部件。存储器的三级结构:Cache容量小(几百KB）,速度与CPU相当主存容量大，速度比Cache慢外存容量大，速度慢现代微机系统的存储器层次结构5.1.1 微型机的存储系统微机拥有不同类型的

3、存储部件(多层/多级结构)，由上至下容量越来越大，但速度越来越慢。寄存器堆寄存器堆高速缓存高速缓存主存储器主存储器联机外存储器联机外存储器脱机外存储器脱机外存储器快慢小大容量速度CPUCPU内核内核存储器的层次结构5.1.1 微型机的存储系统两大类内存、外存n内存/主存存放当前运行的程序和数据。特点：存取速度快、容量小、随机存取、CPU可直接访问。材料：通常由半导体存储器构成。分类：RAM、ROM。n外存/辅存存放非当前使用的程序和数据。特点：存取速度慢、容量大、顺序存取/块存取、需调入内存后 CPU才能访问。材料：通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成。分类：磁盘、磁带、CD-RO

4、M、DVD-ROM、固态盘、U盘。5.1.2 半导体存储器的基本概念n由能够表示二进制数“0”和“1”的、具有记忆功能的一些半导体器件组成。如触发器、MOS管的栅极电容等。n能存放1位二进制数的器件称为一个存储元。n若干存储元（多位）构成一个存储单元。5.1.3 存储器的分类及其特点内存/主存储器的分类内存/主存储器随机存取存储器随机存取存储器Random Access Memory（RAM）特性：能读能写、挥发 作用：存放编写的程序和数据只读存储器只读存储器Read Only Memory（ROM）特性：只能读不能写、不挥发 作用：存放固定的程序和数据5.1.3 存储器的分类及其特点随机存取

5、存储器（RAM）特点及分类RAM双极型RAM特点:存取快驱动强集成度低功耗大价格高MOS型RAM静态存储器Static RAM(SRAM)组成：双稳态触发器存储1/0信息 特点:存取较快功耗较小价格较便宜动态存储器Dynamic RAM(DRAM)组成：电容充放电存储1/0信息 特点:集成度高功耗低价格便宜组成单元速度集成度应用SRAM触发器快低小容量系统DRAM极间电容慢高大容量系统NVRAM带微型电池慢低小容量非易失EDO SDRAMDDRRAMBUS5.1.3 存储器的分类及其特点只读存储器（ROM）分类只读存储器ROM(固定或掩模ROM)PROM(一次性可编程ROM)EPROM(可擦除

6、可编程ROM)EEPROM 或 E2PROM(可电擦除可编程ROM 字节、页)Flash ROM(闪存ROM 整片、块)5.1.3 存储器的分类及其特点只读存储器（ROM）分类n掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改nPROM：允许一次编程，此后不可更改nEPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程nEEPROM(E2PROM)：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写nFlash Memory(闪存)：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除5.1.4 两类半导体存储器的主要区别存储器的主要技术指标n存储容量：存储单元个数M每单元位数Nn存取时间：从启

7、动读(写)操作到操作完成的时间n存取周期：两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间n可靠性：平均故障间隔时间MTBFn功耗：动态功耗、静态功耗5.1.4 两类半导体存储器的主要区别半导体存储器芯片的结构-典型的RAM的示意图(1)(1)存储体存储体n一个基本存储电路只能存储一个二进制位。n将基本的存储电路有规则地组织起来，就是存储体。n存储体又有不同的组织形式：将各个字的同1位组织在一个芯片中，如：8118 16K*1（DRAM）将各个字的 4位 组织在一个芯片中，如：2114 1K*4（SRAM）将各个字的 8位 组织在一个芯片中，如：6116 2K*8（SRAM）(2)(2)外围控制电路外围控制电路 地址译码器、I/O电路、片选控制端CS、输出缓冲器等地址译码电路的译码方式-以6根地址线为例单译码译译码码器器A5A4A3A2A1A06301存储单元存储单元64个单元个单元行行译译码码A2A1A0710列译码列译码A3A4A501764个单元个单元双译码-可简化芯片设计选择线选择线64条条选择线选择线16条条n单译码方式n双译码方式