第7章存储器系统

发布时间：2021-06-10

第7章7.1 7.2 7.3 7.4

存储器系统

存储器概述半导体存储器微型计算机中存储器的系统结构高速缓冲存储器(Cache Memory)技术

7.1 存储器概述

7.1.1

存储器的分类

1.存储器基本概念

2.内存和外存在微机系统中，从存储器所处的位臵来看，存储器分为两大类：

内部存储器，也称为主存储器，简称为内存或主存，它由半导体材料制作而成；◆ ◆

外部存储器，简称为外存或辅存。

3.半导体存储器分类①从半导体器件工艺结构分：双极型(Bipolar)和金属氧化物(MOS)型存储器； ②从存储器原理分：静态存储器(Static RAM, 简称 SRAM)和动态存储器(Dynamic RAM,简称为DRAM); ③从数据传输的宽度上分：并行I/O的存储器和串行I/O 的存储器； ④从存取方式分：随机存取存储器RAM(Random Access Memory),也称读写存储器，只读存储器ROM(Read Only Memory)以及闪烁存储器(Flash Memory)。

(1)RAM CPU在执行程序的过程中，根据程序的安排，CPU

可以对每个存储单元的内容既可随时读出，也可以随时写入，所以称之为随机存取存储器，也可以称之为读/写存储器；它主要被用来存取各种程序、原始数据以及运算结果，还用来作为输入输出缓冲存储器。

(1)RAMRAM按其工艺结构分为双极型与金属氧化物RAM两类。 ① 双极型RAM

② MOS型RAM

按照存储器原理来分，在微机中有 SRAM和DRAM,另外还有组合RAM (Intergrated RAM,简称IRAM)以及非易失性RAM(NVRAM),共四种。

SRAM(静态RAM)是一种易失性RAM,易于用电池作后备电源，构成非易失性存储器。集成度高于双极型但低于DRAM,常用于只需少量RAM的智能仪器仪表中，不需要刷新操作。

DRAM(动态RAM) 基本存储单元电路依靠MOS管栅源之间的分布

电容暂时存储电荷的原理来记忆二进制信息，故电路简单，集成度非常高。功耗低于SRAM, 存取速度高于SRAM,成本低。

(2)ROMCPU对只读存储器ROM一般只能读出，不能写入，只有在专门的编程装臵上写入存储的内容，当电源掉电后，所存储的信息不改变，所以是非易失性存储器。

ROM主要分为如下四种：掩膜式ROM 可编程只读存储器PROM(Programmble

ROM)

紫外线擦除的可编程只读存储器EPROM

(Ersable PROM) 电擦除可编程只读存储器EEPROM

(Electrically EPROM)

(3)闪存闪存是一种高密度非易失性的读/写存储器。

7.1.2

半导体存储器的主要性能指标

1.存储容量：在微型机中存储器以字节为单元，每个单元包含8位二进制数，微机存储器的容量是指存储器所能容纳的最大字节数。

2.存取周期：存取周期是指存储器从接收到地址，

到实现一次完整的读出所经历的时间，通常取写操作周期与读操作周期相等，故称为存取时间。存储器中的内容是否丢失。

3.易失性：所谓易失性是指存储器的供电电源断开后，

4.可靠性：存储器工作的可靠性是指它抵抗干扰，正确完成读/写数据的性能。

7.2 半导体存储器

7.2.1

存储器中地址译码的两种方式

1.存储器芯片逻辑图一般存储器芯片(如SRAM芯片)外部逻辑图如图7-2所示。

①地址线A10~A0 共计11根，容量等于: 211×8=2KB ; ②数据线D7~D0共 8位，双向传输，可由CPU写数据到存储器，也可由 CPU从存储器芯片中读出数据；

地址线 A10~A0

数据线D7~D0

存储器芯片片选信号线 CS

读信号 RD 写信号 WR

图7-2 存储器芯片逻辑图

③片选信号，一般用低电平选中存储器芯片。当CPU选中某一存储器芯片时，有两种访问操作，写存储器操作和读存储器操作，因此，芯片引脚上一般具有写允许信号与读允许信号。

表7-1

RAM存储器芯片的工作方式操作无操作 RAM→CPU操作 CPU→RAM操作非法无操作

CS RD WR1 0 0 0 0 ╳ 0 1 0 1 ╳ 1 0 0 1

2.存储器芯片的存储矩阵与地址译码的两种方式(1)单译码方式11位 A10 A9 A8 … A0 基本存储电路

地址译码电路 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 W2047 W2046 W2045 … ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● W1 ● ● ● ● ● ● ● ● W0 ● ● ● ● ● ● ● ● I/O控制与输出缓冲放大器

外部数据线

D7~D0

图7-3 单译码结构图

(2)双译码方式双译码结构存储器示意图如图7-4所示。A10 A9 A8 A7 A6 A5

X 方译码器

X63 X62 . . .

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● ● 基本存储电路

● ●●D7 D6

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