第03章存储器ppt课件.ppt

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1、第3章半导体存储器本章概述存储器的层次结构、半导体存储器的分类，以及高速缓冲存储器Cache和虚拟存储器；讲解静态随机存取存储器SRAM结构及常用SRAM存储器芯片；叙述动态随机存取存储器DRAM及常用DRAM存储器芯片；讨论只读存储器组成、原理与分类，介绍常用EPROM存储芯片和快闪存储器FLASH；简述新型的非挥发随机存取存储器；最后对PC机存储器的组织与管理作了概括。第三章半导体存储器3.1存储器概述3.2静态随机存取存储器SRAM3.3动态随机存取存储器DRAM3.4只读存储器3.5非挥发随机存取存储器3.6存储器组织

2、与管理3.1存储器概述3.1.1存储系统的分层结构3.1.2半导体存储器分类3.1.3高速缓冲存储器Cache3.1.4虚拟存储器3.1.1存储系统的分层结构主存-辅存层次：具有主存的较快存取速度又具有辅存的大容量和低价格解决存储器的容量问题。高速缓存-主存层次：速度接近于Cache，而容量则是主存的容量解决存储器的存取速度问题微型计算机中存储子系统的分层结构如图所示3.1.2半导体存储器分类存储器分类：按存储介质分——磁表面存储器（硬磁盘、软磁盘、磁带等）、光盘存储器和半导体存储器。半导体存储器分类：按制造工艺分——MOS型和双极

3、型两大类。半导体存储器一般都是MOS型存储器。MOS型半导体存储器分类：从应用角度分——只读存储器ROM和随机存取存储器RAMROM和RAM进一步细分如下表所示表中类型还可进一步细分：如兼有SRAM和DRAM共同优点的组合型半导体存储器iRAM，DRAM中专为图形操作设计的WRAM和SGRAM，ROM中又有串行和并行之分，等等。3.1.2半导体存储器分类（续）ROM存储器的发展过程就是不断方便用户使用的过程：掩模ROM→PROM→EPROM→E2PROM→FLASH。静态随机访问存储器SRAM主要发展方向：提高访问速度与功能多样

4、化。●提高速度——早期约300ns→现在只有几个甚至不到一个ns；●功能多样化——支持突发操作的同步SRAM即SBSRAM作为二级高速缓存L2Cache使用，实现了与快速处理器的匹配。支持缓冲操作的先进先出存储器FIFO支持数据共享的多端口SRAM(即Multi-SRAM)掉电时信息不丢失的非挥发随机存取存储器NVSRAM高集成度类静态随机存取存储器PSRAM(PseudoSRAM)动态随机存取存储器DRAM发展方向：增大存储容量、提高访问速度。●存储容量——早期几十Kb(bit：二进位)→现在512Mb至几Gb●访问速度——从几百n

5、s→SDRAM的10ns→DDR、RDRAM最快1ns左右ECCRAM对每个一定长度的二进制数都产生并存储一组附加的数据位，称为校验和，即ECC码。3.1.3高速缓冲存储器Cache1.Cache工作原理现在微机中均设置有一级高速缓存(L1Cache)和二级高速缓存(L2Cache)Cache内容只是主存中部分存储数据块的副本，它们以块为单位一一对应Cache使CPU访问内存的速度大大加快。二级缓存存储系统的基本结构如图所示。3.1.3高速缓冲存储器Cache（续）1.Cache工作原理（续）判断：访问存储器时，CPU输出访问主存的地址

6、，经地址总线送到Cache的主存地址寄存器MA，主存-Cache地址转换机构从MA获得地址并判断该单元的内容是否已经在Cache中存储？命中：如在则称为“命中”，立即把访问地址转换成其在Cache中的地址，随即访问Cache存储器。未命中：如果被访问的单元内容不在Cache中，称为“未命中”，CPU直接访问主存，并将包含该单元的一个存储块的内容及该块的地址信息装入Cache中；否则置换——若Cache已满，则在替换控制部件控制下，按某种置换算法，将从主存中读取的信息块替换Cache中原来的某块信息。2.Cache基本操作高速缓

7、存操作的具体实现途径：CPU←→Cache←→主存。◆CPU←→Cache之间按行传输，一般一行为连续的256bit，即32个字节；◆Cache←→主存之间按页（又称块）传输，页的大小与Cache←→主存之间地址映射方式相关，通常为256个字节的整数倍。3.1.3高速缓冲存储器Cache（续）2.Cache基本操作（续）（1）读操作◆命中Cache：则从Cache中读出数据送上数据总线，并立即进行下一次访问操作；◆未命中Cache：CPU就从主存中读出数据，同时Cache替换部件把被读单元所在的存储块从主存拷贝到Cache中。（

8、2）写操作——三种Cache写入方法①通写（Write-Through）每次写入Cache的同时也写入主存，使主存与Cache对应单元的内容始终保持一致。不会造成数据丢失，影响工作速度。②改