第3章存储系统.pptVIP

第1节 存储器概述 存储器的作用 存储CPU执行的指令和数据； 与输入输出设备直接交换数据； 在多处理器系统中，存储共享数据。 存储器的单位 存储元（存储位）: 一个二进制位； 存储单元：由若干个存储元组成；（字长） 存储器：由许多存储单元组成。 存储器的分类 按存储介质分 半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。 磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。 按存储方式分 随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。 顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。 按存储器的读写功能分 只读存储器(ROM)：存储的内容只能读出而不能写入的半导体存储器。　 随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器。 按信息的可保存性分 非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。 永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。 按在计算机中的作用分类：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。 存储器的分级结构 主存的主要技术指标 存储容量：主存所能容纳的二进制信息总量。常用容量单位：Byte、KB、MB、GB、TB 存取速度 存取时间（访问时间、读写时间）：指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存取周期（读写周期）：指存储器进行一次完整的读/写操作所需的全部时间。 可靠性：规定时间内存储器无故障读写的概率。常用平均无故障时间MTBF来衡量 存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，以位/秒或字节/秒为单位。 存储介质：半导体，常用MOS管构造 静态MOS存储器（SRAM） 动态MOS存储器（DRAM） 特点：根据地址可以访问任何存储单元且时间相同。 1 半导体静态存储器（SRAM） 基本存储元工作原理 写入：X、Y译码信号为高， /I/O=1、I/O=0，写0 /I/O=0、I/O=1，写1 读出：先置D为高电平，再置X、Y为高， T5有电流读出0 T6有电流读出1 保持：X/Y=0 SRAM特点： 采用双稳态触发器来保存信息。 集成度较低，功耗大。 2 SRAM存储器的组成 存储器体：若干存储单元的集合； 地址译码器：将用二进制代码表示的地址转换成输出端的高电位，用来驱动相应的读写电路，以便选择所要访问的存储单元。 地址译码电路（续） 单译码结构（一维编址） 译码线路复杂，干扰大； 双译码结构（二维编址） 译码线路简单 驱动器：增大译码信号线驱动能力的所有存储元电路。 I/O电路：存储器的数据线路， 控制被选中的单元读出或写入，具有放大信息作用。 片选与读／写控制电路：存储器工作的总控制信号产生电路。 输出驱动电路：用于扩充时的三态驱动电路。 小结:存储器对外呈现三组信号线，即地址线、数据线、读/写控制线 。 3 、例2114存储器芯片结构 容量：1Kx4b； 引脚数：地址线：10；数据线：4；片选：1；读写：1 存储器的读、写操作分时进行的，故读写可共用数据总线。 4 存储器与CPU的连接 系统连接模式 最小系统：与系统总线直接连接。CPU通过系统总线控制： 地址总线给出地址信号； 控制总线发出相应的读/写操作信号； 在数据总线上实现数据传送。 较大系统：通过接口芯片与系统总线连接。 大系统：设置专用存储总线。 SRAM存储器容量扩展方法： 位扩展法：进行位数的扩充（加大字长） 例1：计算机位长为８，设计容量为8Kx8,可用的芯片为8Kx1. 字扩展法：进行字数的扩充。 例2：用16Kx8的芯片组成65536x8的存储器。 存储空间分配：芯片个数及地址 片选逻辑确定：高位地址译码控制片选。 字位扩展法：字向和位向都扩充。 例3：用2114（1Kx4）的芯片及译码、门电路组成4Kx8的存储器 存储器的读、写周期 读周期 读出时间：从给出有效地址到外部数据总线上稳定地出现所读出的数据信息所经历的时间。 读周期时间：指存储片进行两次连续读操作时所必须间隔的时间，它总是大于或等于读出时间。 写周期。 2、半导体动态存储器（DRAM） 基本存储元工作原理： 写入：X=1， D=0，写0 D=1，写1 读出： 先送预充信号； X=1 T5管导通，读出0； T6管导通，读出1； 再生读出。 信息暂存：X=0 必须定时刷新。 DRAM特点： 利用记忆电容来保存信息； 需要定时刷新； 集成度高，功耗低。 动态存储器芯片组成： 存储体 外围电路 例2116结构(16Kx1) 有4个32x128的存储体组成，分成行、列地址寻址。 DRAM存储器的读、写周期 读周期 写周期。 主存的组成 设某386机（寻址能力4G）主存容量为4Mx32 ，所用DRAM芯片为1Mx4（1024x1024) ，DRAM 控制器用W4006AF。 分析： 4个模块，每个