chapter3内存储器.ppt

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1、计算机组成原理武汉科技大学计算机科学与技术学院第三章内部存储器本章内容3.1存储器概述3.2SRAM存储器3.3DRAM存储器3.4只读存储器和闪速存储器3.5并行存储器3.6Cache存储器9.4虚拟存储器3.1存储器概述3.1.1存储器的分类半导体器件磁性材料——磁盘、磁带光材料——光盘双极型MOS型1.按存储介质分2.按存取方式分随机存储器：如半导体存储器顺序存储器：如磁带半顺序存储器：如磁盘、光盘存储位元、存储单元、存储器目录4.按信息易失性分3.按存储内容的可变性分(半导体存储器的分类)只读存储器(ROM)随机读写存储器(RAM)

2、易失性存储器：断电后信息消失(如RAM)非易失性存储器：断电后仍能保存信息5.按在系统中的作用分MROMPROMEPROMEEPROMSRAMDRAM控制存储器高速缓冲存储器主存储器辅助(外)存储器闪速存储器(FLASH)NANDFLASHNORFLASH不可变或条件可变条件可变可变内存储器(CPU可直接访问)半导体存储器类型存储器类型种类可擦除性写机制易失性随机存取存储器RAM读-写存储器电，字节级电易失只读存储器ROM一次编程只读存储器不能掩模非易失可编程PROM电光擦可编程EPROM多次编程只读存储器紫外线，芯片级电擦可编程EEPRO

3、M电，字节级闪速存储器电，块级3.1.2存储器的分级设计存储器体系结构时应考虑——容量、速度和成本高速缓冲存储器(cache)——高速小容量半导体存储器主存储器(主存)——存放计算机运行期间的大量程序和数据；采用MOS半导体存储器构成外存储器(外存)——大容量辅助存储器各级存储器之间的关系3.1.2存储器分级结构CPU外存(辅存)寄存器高速缓冲存储器主存主机3.1.3主存储器的技术指标字存储单元、字地址；字节存储单元、字节地址按字寻址的计算机、按字节寻址的计算机存储容量——存储器中可以容纳的存储单元总数，通常用字数或字节数表示(单位：K、M

4、、G、T)存取时间(存储器访问时间)——发出一次读操作命令到该操作完成，将数据读出到数据总线上所经历的时间；通常取写操作时间等于读操作时间存储周期——连续启动两次读操作所需间隔的最小时间，略大于存取时间存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量指　标含　　义表　　现单　位存储容量一个存储器中可容纳的存储单元总数存储空间的大小字数，字节数KB、MB、GB、TB存取时间启动到完成一次存储器操作所经历的时间主存的速度ｎｓ存储周期连续启动两次操作所需间隔的最小时间主存的速度ｎｓ存储器带宽单位时间里存储器所存取的信息量数据传输速率位/秒，字节/秒3.

5、2SRAM存储器内存采用半导体存储器，按信息存储的机理不同分类静态随机读写存储器(SRAM——StaticRAM)动态随机读写存储器(DRAM——DynamicRAM)目录3.2.1基本的静态存储元阵列1、存储位元——是一个触发器，具有两个稳定状态64×4位2、三组信号线地址线数据线控制线行线列线地址译码器——双译码(二级译码)x向(A0~A7)、y向(A8~A14)3.2.2基本的SRAM逻辑结构——存储体、地址译码器和读写控制逻辑存储体(32K——256×128×8)读写控制逻辑(CS=0时)读操作——OE=0，G2开启，G1关闭写操作

6、——WE=0，G1开启，G2关闭032767RAM32K83.2.3读/写周期波形图读周期读出时间tAQ读周期tRC写周期写时间tWD写周期tWC存取周期取tRC=tWC例1：SRAM的写入时序如图。其中R/W是读/写命令控制线，当R/W线为低电平时，存储器按给定地址把数据线上的数据写入存储器。请指出该写入时序中的错误，并画出正确的写入时序图。3.3DRAM存储器3.3.1DRAM存储元的记忆原理——由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路目录3.3.1DRAM存储元的记忆原理1、MOS管作为开关使用，信息由电容器上的电荷量体现——电容器

7、充满电荷代表存储了1；电容器放电没有电荷代表存储了03、写0——输出缓冲器和刷新缓冲器关闭；输入缓冲器打开，输入数据DIN=0送到存储元位线上；行选线为高，打开MOS管，电容上的电荷通过MOS管和位线放电5、读出1后存储位元重写1(1的读出是破坏性的)——输入缓冲器关闭，刷新缓冲器和输出缓冲器/读放打开，DOUT=1经刷新缓冲器送到位线上，再经MOS管写到电容上4、读出1——输入缓冲器和刷新缓冲器关闭；输出缓冲器/读放打开(R/W为高)；行选线为高，打开MOS管，电容上存储的1送到位线上，通过输出缓冲器/读出放大器发送到DOUT，即DOUT

8、=12、写1——输出缓冲器和刷新缓冲器关闭；输入缓冲器打开(R/W为低)，DIN=1送到存储元位线上；行选线为高，打开MOS管，位线上的高电平给电容器充电与SRAM相比，增加的部