微机原理与接口技术ppt电子课件教案第5章存储系统

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1、第5章存储系统微型计算机中存储器的作用存储器MI/O接口输入设备II/O接口数据总线DB控制总线CB地址总线AB输出设备OCPU外部存储接口外部存储设备本章主要内容微型机的存储系统、分类及其特点微机系统中存储器的体系结构存储器扩展技术高速缓存现代微机系统的存储器层次结构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（256MB~512MB)，速度比Cache慢外存容量大(40~80GB），速度慢微型机的存储系统Cache存储系统解决速度问题虚拟存储系统解决容量问题高速缓冲存储器(快存)主存储器(

2、内存)主存储器(内存)磁盘存储器(外存)存储器的层次结构微机拥有不同类型的存储部件(多层/多级结构)，由上至下容量越来越大，但速度越来越慢。寄存器堆高速缓存主存储器联机外存储器脱机外存储器快慢小大容量速度CPU内核两大类——内存、外存内存/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。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：

3、磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘、U盘。存储器性能指标【存储容量】是存储器系统的首要性能指标，因为存储容量越大，则系统能够保存的信息量就越多，相应计算机系统的功能就越强；【存取速度】直接决定了整个微机系统的运行速度，因此，存取速度也是存储器系统的重要的性能指标；【存储器成本】也是存储器系统的重要性能指标。内存/主存储器的分类内存/主存储器随机存取存储器RandomAccessMemory（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ReadOnlyMemory（ROM）特性：只能读不能写、不挥发作用：存放固定的程序

4、和数据5.2随机存取存储器（RAM）要求掌握：SRAM与DRAM的主要特点几种常用存储器芯片及其与系统的连接存储器扩展技术一、静态存储器（SRAM）材料：用双稳态触发器存储信息。特点：速度快（<5ns）、不需刷新、外围电路比较简单、但集成度低(存储容量小，约1Mbit/片)、功耗大。应用：在PC机中，SRAM被广泛地用作高速缓冲存储器Cache。容量与地址线数关系：对容量=M*N的SRAM芯片，其地址线数=㏒2M；数据线数=N。反之，若SRAM芯片的地址线数为K，则可以推断其单元数为2K个。基本存储电路-6管静态存储电路:存储1个二进制位(a)六管静

5、态存储单元的原理示意图(b)六管基本存储电路典型SRAM芯片IntelCMOSRAM芯片2114611662326264621286225662512(1K42KB4KB8KB16KB32KB64KB)其中6264容量=8KB=8K8=2138=（2924）8说明：13根地址线(9根X向，4根Y向)，8根数据线，还需片选线、读写线和电源线。下面将介绍2114芯片Intel2114静态存储器芯片的内部结构框图二、动态随机存储器DRAM材料：DRAM是靠MOS电路中的栅极电容来存储信息的。由于电容上的电荷会逐渐泄漏，需要定时充电以维

6、持存储内容不丢失(称为动态刷新)，所以DRAM需要设置刷新电路，相应外围电路就较为复杂。刷新定时间隔：一般为几ms特点：是集成度高（存储容量大，可达1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右），需要刷新。应用：非常广泛，如微机中的内存条、显卡上的显存几乎都是用DRAM制造的。注意：DRAM与SRAM的异同数据以电荷形式存于电容器上，三极管作为开关。（1）写入时，字选择线为1，T1导通，C充电/放电；（2）读出时，字选择线为1，电容C上电荷通过T1送到数据线上，经放大，送出；（3）需刷新，逐行进行（行选1时选中，内部进行，刷新放大器读出再重写

7、C,不改变C原来状态）。刷新周期通常为2ms~8ms，刷新电路做在片外/片或模块内DRAM的基本存储电路常见DRAM的种类：(1)SDRAM——它在1个CPU时钟周期内可完成数据的访问和刷新，即可与CPU的时钟同步工作。SDRAM的工作频率目前最大可达150MHz，存取时间约为5～10ns，最大数据率为150MB/s。(2)RDRAM——由Rambus公司所开发的高速DRAM。其最大数据率可达1.6GB/s。(3)DDRDRAM——是对SDRAM的改进，它在时钟的上升沿和下降沿都可以传送数据，其数据率可达200~800MB/s。……RAM的3个特性：

8、(1)可读可写非破坏性读出，写入时覆盖原内容。(2)随机存取存取任一单元所需的时间相同。(3)易失性（挥发性