第5章存储器及接口技术.ppt

第五章 内存储器及其接口 存储器是计算机系统中必不可少的组成部分，用来存放计算机系统工作时所用的信息——程序和数据。根据其在计算机系统中的地位可分为内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)，内存储器又称为主存储器(简称主存)，外存储器又称为辅助存储器(简称辅存)。内存储器通常是由半导体存储器组成，而外存储器的种类较多，通常包括磁盘存储器、光盘存储器及磁带存储器等。本节主要介绍几种典型的半导体存储器芯片的结构及外特性。 5.1 半导体存储器 半导体存储器从使用功能上来分，可分为：读写存储器RAM（Random Access Memory）又称为随机存取存储器；只读存储器ROM（Read Only Memory）两类。 RAM的种类 在RAM中，又可以分为双极型（Bipolar）和MOS RAM两大类。 2．MOS RAM 用MOS器件构成的RAM，又可分为静态（Static）RAM（有时用SRAM表示）和动态（Dynamic）RAM（有时用DRAM表示）两种。 （1）静态RAM的特点 6管构成的触发器作为基本存储电路。 集成度高于双极型，但低于动态RAM。 不需要刷新，故可省去刷新电路。 功耗比双极型的低，但比动态RAM高。 ⑤ 易于用电池作为后备电源（RAM的一个重大问题是当电源去掉后，RAM中的信息就会丢失。为了解决这个问题，就要求当交流电源掉电时，能自动地转换到一个用电池供电的低压后备电源，以保持RAM中的信息）。 存取速度较动态RAM快。 （2）动态RAM的特点 ① 基本存储电路用单管线路组成（靠电容存储电荷）。 ② 集成度高。 ③ 比静态RAM的功耗更低。 ⑤ 价格比静态便宜。 ⑥ 因动态存储器靠电容来存储信息，由于总是存在着泄漏电流，故需要定时刷新。典型的是要求每隔1ms刷新一遍。 。ROM的种类 1．掩模ROM 早期的ROM由半导体厂按照某种固定线路制造的，制造好以后就只能读不能改变。 2．可编程序的只读存储器PROM（Programmable ROM） 为了便于用户根据自己的需要来写ROM，就发展了一种PROM，可由用户对它进行编程，但这种ROM用户只能写一次。 3.EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM)电信号进行清除和改写的存储器，使用方便，芯片不离开插件板便可擦除或改写其中的数据 4.可擦去的可编程只读存储器EPROM（Erasable PROM） 为了适应科研工作的需要，希望ROM能根据需要写，也希望能把已写上去的内容擦去，然后再写，能改写多次。EPROM就是这样的一种存储器。EPROM的写入速度较慢，而且需要一些额外条件，故使用时仍作为只读存储器来用。 只读存储器电路比RAM简单，故而集成度更高，成本更低。而且有一重大优点，就是当电源去掉以后，它的信息是不丢失的。 随着应用的发展，ROM也在不断发展，目前常用的还有电可擦除的可编程ROM及新一代可擦除ROM（闪烁存储器）等。 .半导体存储器的主要技术指标 1.存储容量 一个半导体存储器芯片的存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储器中存储地址寄存器MAR((地址线数)的编址数与存储字位数的乘积表示。例如，某存储器芯片的MAR为16位，存储字长为8位，则其存储容量为216x 8位=64Kx8位，64K即16位的编址数； 2．存储速度 存储器的存储速度可以用两个时间参数表示，一个是“存取时间”(Acces Time)TA，定义为从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。例如 在存储器读操作时，从给出读命令到所需要的信息稳定在MDR(存储数据寄存 器)的输出端之间的时间间隔，即为“存取时间”，另一个是“存储周期”(Memor Cycle)TNc，定义为启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。通常存储周期TMc略大于存取时间TA。存储速度取决于内存储器的具体结构及工作机制。 3．可靠性 存储器的可靠性用MTBF(MeanTimeBetweenFailures，平均故障间隔时间)来 衡量，MTBF越长，可靠性越高，内存储器常采用纠错编码技术来延长MTBF以提高可靠性。 另有，性能／价格比， 5.1.2RAM芯片的结构，工作原理及典型产品 RAM的结构 1．存储体 2．外围电路 3．地址译码的方式 地址译码有两种方式：一种是单译码方式或称字结构，适用于小容量存储器中；另一种是双译码，或称复合译码结构。 采用双译码结构，可以减少选择线的数目。在双译码结构中，地址译码器分成两个。若每一个有n/2个输入端，它可以有2n/2个输出状态，两个地址译码器就共有2n/2