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第三章 存储器 存储器概述 半导体读写存储器 半导体只读存储器 高速存储器 高速缓冲存储器 虚拟存储器 存储保护 学习要点 l掌握半导体存储器的分类、组成及组成部件的作用及工作原理、读/写操作的基本过程。 l掌握SRAM、DRAM芯片的组成特点、工作过程、典型芯片的引脚信号、了解DRAM刷新的基本概念。 l掌握半导体存储器的主要技术指标、芯片的扩充、CPU与半导体存储器间的连接。 l了解Cache的基本概念、特点、在系统中的位置。 1 存储器的概述 简介 分类 存储器的分级结构 技术指标 1.1 简介 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，记忆的信息也就越多，计算机的功能也就越强。 1.2 分类 1.3? 存储器的分级结构 1.4 技术指标 2. 半导体读写存储器 2.1 半导体存储器的分类 1．RAM的种类：在RAM中，按工艺可分为双极型和MOS型两大类。用MOS器件构成的RAM，可分为静态RAM和动态RAM两种。 2．ROM的种类：1）掩膜ROM；2）可编程的只读存储器PROM；3）可擦除的EPROM；4）电擦除的PROM；5）快速擦写存储器Flash Memory 又称快闪存储器 2.2静态MOS存储器 静态MOS存储器的组成 [见WEB组成原理] 单译码VS双译码 intel 2114静态MOS存储器 存储器与中央处理器连接[见WEB组成原理] 2.3动态MOS存储器 动态:由于存储单元将信息以电荷的形式存储在电容器上,难以保持较长时间,为此需用一套刷新电路不断地刷新每个存储单元中存储的信息,即对各存储单元中的电容器进行充电或放电 刷新方式有三种，一种是集中式，另一种是分散式，第三种是异步式 特点:用较少的晶体管理构成一个存储单元,从而提高存储器芯片的存储容量,降低存储器的成本 四管和单管动态存储元 动态存储器控制电路 [可选] (1) 地址多路开关:由于要向DRAM片子分时送出行地址和列地址，所以必须具有多路开关，把来自CPU的地址转换行地址和列地址分两次送出。 (2) 刷新定时期：目前使用最多的1M位DRAM片子，要求8ms内刷新512次，即提供512个刷新地址。定时电路用来提供刷新请求。 (3) 地址计数器：只用RAS信号的刷新操作，需要提供刷新地址计数器。对于1M位的DRAM片子，需要512个地址，故要求刷新地址计数器9位。但是目前256M位以上的DRAM片子多数在内部具有刷新地址计数器，可采用CAS和RAS之前的刷新方式。此时DRAM控制器中的刷新地址计数器就无必要。 (4) 仲裁电路：来自CPU的访问存储器的请求和来自刷新定时器的刷新请求同时产生，要由仲裁电路对二者的优先进行裁定。 (5) 定时发生器：提供行地址选通信号RAS和写信号WE，以满足存储器进行访问和对DRAM片子进行刷新的要求。 动态和静存储器的共同特点:当电源撤消失时,存储的数据也随之丢失,称之为挥发性的存储器 半导体RAM比较 3 只读存储器（ROM） 3.1 掩膜ROM 3.2 可编程的ROM（PROM） 3.2 可擦除可编程的ROM（EPROM） 3.3 电可擦可编程ROM(EEROM) 3.1 掩膜ROM MOS ROM电路 3.2可编程的只读存储器(PROM) PN结击穿型 熔丝烧断型 3.2可编程的只读存储器(PROM) PN结击穿型 属于结破坏型，在字线、位线的交叉点处，制作一对彼此反向的二极管，字线、位线之间不导通，称为“0”，若要写入“1”，则在相应的字线、位线之间加上较高电压，将反向的二极管永久性地击穿，造成这个二极管短路，只剩下正向的二极管跨接在字线和位线之间，称为写入“1”。 3.2可编程的只读存储器(PROM) 熔丝烧断型 熔丝型PROM芯片出厂时字线、位线之间统统连以晶体三极管的发射极和一段易熔材料做成的熔丝。用户编程时，专用的写入电路产生脉冲电流，将熔丝熔断，相当于写入“1”，未熔断的熔丝为“0”。显然这也是不可逆转的。 3.3 可擦除可编程的ROM（EPROM） 2．EPROM实例 3.4 电可擦可编程ROM(EEROM) Intel 2817 3.5闪速存储器 闪速存储器的存储元电路是在CMOS单晶体管EPROM存储元基础上制造的，因此它具有非易失性。 不同的是，EPROM通过紫外光照射进行擦除，而闪速存储器则是在EPROM沟道氧化物处理工艺中，特别实施了电擦除和编程次数能力的设计。 闪速存储器的特点： Flash Memory芯片借用了EPROM结构简单，又吸收了EEPROM电擦除的特点；不