第3章存储器技术09101.ppt

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1、第3章存储器1本章主要内容存储器概述(技术指标、分类、基本组成、存储系统的层次结构)半导体存储器的一般结构存储器与CPU的接口存储器扩展技术23.1存储器概述1.存储器的技术指标1)存储器的存储容量等于：单元数×每单元的位数1M×1bit=128k×8bit=256k×42)存取速度:访问时间（存取时间）TA:双极型RAM10~20ns,RAM几十，ROM几百ns。存取周期TM、数据传送速率BM.字节数字长33)体积和功耗:越小越好.4)可靠性:用两次故障之间的平均时间间隔MTBF表示;用擦除和重写次数,如EP

2、ROM数千或10万次.用数据保存时限,如20~100年.4介质:半导体、磁介质和光存储器。与CPU耦合：内存(cache和主存)、外存。读写：读写和只读存储器。信息保持：易失性和非易失性。数据存取的随机性:随机RAM、顺序SAM、直接存取DAM。串并行性：并行存取、串行存取。信息存储方法：静态（通过双稳态电路)和动态(通过电容)。存储器功能：系统、显示、控制。2.存储器的分类5半导体存储器分类随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）(MOS型)FLASH存储器（闪存）：电擦除、非易失(MOS型)静态SRAM

3、动态DRAM掩模ROM可编程型ROM（PROM）可读写ROMEPROMEEPROM双极型:TTL晶体管MOS型63.内存的基本组成1)存储体2)地址译码部件3)读写电路ABCPUMARMDR地址译码部件存储体CBDBN=2n读写电路71)程序的局部性原理：在某一较短的时间间隔，频繁访问某一局部存储器地址的现象。2）多级存储体系的组成CPU高速缓存cache主存外(辅)存辅助硬件辅助软硬件半导体磁光介质4.存储系统的层次结构8内存——存放当前运行的程序和数据。特点：快，容量小(256~512M)，。通常由半导体存

4、储器构成.存系统引导程序、监控程序、ROMBIOS。外存——存放非当前使用的程序和数据。特点：慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内存后CPU才能访问。由磁、光存储器、半导体存储器构成。磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘。9CPU寄存器内部cache主板cache主存(DRAM)辅助存储器大容量辅助存储器速度快、访问频度高造价高、功耗大、集成度小微型机存储系统的层次结构双极型高速SRAM高速DRAM软硬盘磁带光盘10目标：系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近最大的存储器。与寄存器的区别：以字为

5、单位存取，每字包含若干位。各个字的相同位通过同一引脚与外界联系。每个字分配一个地址，因此内部有地址译码器。113.1.2半导体存储器的一般结构AB存储体地址译码...控制电路MAR读写电路MDRDBAB存储单元：‘多字一位’‘多字多位’123.1.3半导体静态存储器1.SRAM六管静态电路：双稳、负载、控制13RAM的3个特性：1）可读可写，非破坏性读出，写入时覆盖原内容。2）随机存取，存取任一单元所需时间相同。3）易失性（或挥发性）。当断电后，存储器中的内容立即消失。14例SRAM的管脚信号与读写信号SRAM

6、62128的管脚：A0~A17是17位地址线；D0~D7；CS；WE；OE；15绝缘栅MOS管构成,栅极带电与否决定信息。漏源加高压，电子注入；紫外线照射，电子泄露。例512KB的27C040。2.UV-EPROM存储器16绝缘栅MOS管构成,浮栅+控制栅，控制栅加正压，栅极电子注入；控制栅加负压，电子泄露；例：32KB282563.EEPROM存储器174.闪速存储器：快闪或闪存电可擦除、非易失只读存储器。特点：(1)按区块或页面组织：字节、页面、整片编程和擦除。(2)快速页写入：写入页缓存。(3)内部编程控

7、制逻辑。(4)在线编程能力。(5)软硬件保护能力。183.1.4动态随机存储器DRAM1.动态RAM的基本存储单元19DRAM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，需要定时充电以维持存储内容不丢失（动态刷新）。刷新定时间隔一般为几微秒～几毫秒集成度高（存储容量大，可达1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右）。DRAM在微机中应用非常广泛，如微机中的内存条（主存）、显卡上的显示存储器。特点：20SDRAM（SynchronousDRAM）——它在1个CPU时钟周期内可完

8、成数据的访问和刷新，即与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，是当前微机中流行的标准内存类型。DDRDRAM（DoubleDataRateDRAM）——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。主要应用在主板和高速显示卡上。RDRAM（Rambus