计算机存储系统(课件)

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1、第四章存储系统计算机的存储系统计算机的存储系统一般由高速缓存、内存、和外存三级构成.CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）存储器的分类按存储器与CPU的连接：缓存、内存、和外存。按存储介质：半导体存储器、磁存储器、光存储器。按存取方式：随机存储器、顺序存储器。按信息的可保存性：随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）存储器的主要性能指标存储容量速度价格其他：如可靠性、访问方式、信息存储的永久性等。内存、外存内存——存放当前运行的程序和数据。特点：快，容量小，随机存取，CPU可直接访问。通常由半导体存储器构成:RAM、ROM外存——存放非当

2、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。通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘半导体存储器的分类半导体存储器只读存储器（ROM）随机存取存储器（RAM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）掩膜式ROM一次性可编程ROM（PROM）紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程ROM（EEPROM）半导体存储器的分类随机存取存储器静态RAM(staticrandomaccessmemory)动态RAM(dynamicrandomacc

3、essmemory)只读存储器掩膜式ROM(readonlymemory)可编程ROM(PROM,ProgrammableROM)可擦除的PROM（EPROM，ErasableProgrammableROM）电可擦除的PROM（E2PROM，ElectricallyErasableProgrammableROM）随机存取存储器静态RAM（SRAM)基本的存储电路静态存储器SRAM特点：用双稳态触发器存储信息。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。在PC机中，SRAM被广泛地用作高速

4、缓冲存储器Cache。对容量为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。SRAM芯片2114存储容量为1024×418个引脚：10根地址线A9～A04根数据线I/O4～I/O1片选CS*读写WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GND5.1.2半导体存储器芯片的结构地址寄存地址译码存储体控制电路AB数据寄存读写电路DBOEWECS①存储体存储器芯片的主要部

5、分，用来存储信息②地址译码电路根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的存储单元③片选和读写控制逻辑选中存储芯片，控制读写操作①存储体每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据存储容量与地址、数据线个数有关：芯片的存储容量＝2M×N＝存储单元数×存储单元的位数M：芯片的地址线根数N：芯片的数据线根数②地址译码电路译码器A5A4A3A2A1A06301存储单元64个单元行译码A2A1A0710列译码A3A4A501764个单元单译码双译码单译码结构双译码结构双译码可简化芯片设计主要采用的译码结构③片选和读写

6、控制逻辑片选端CS*或CE*有效时，可以对该芯片进行读写操作输出OE*控制读操作。有效时，芯片内数据输出该控制端对应系统的读控制线写WE*控制写操作。有效时，数据进入芯片中该控制端对应系统的写控制线SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I/O1未选中读操作写操作100×10高阻输出输入SRAM2114的读周期数据地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECSTA读取时间从读取命令发出到数据稳定出现的时间给出地址到数据出现在外部总线上TRC读取周期两次读取存储器所允许的最小时间间隔有效地址维持的时间SRAM2114的写

7、周期TWCTWRTAW数据地址TDTWTWDOUTDINTDWTDHWECSTW写入时间从写入命令发出到数据进入存储单元的时间写信号有效时间TWC写入周期两次写入存储器所允许的最小时间间隔有效地址维持的时间SRAM芯片6264存储容量为8K×828个引脚：13根地址线A12～A08根数据线D7～D0片选CS1*、CS2读写WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND123456789101112131428272625242322212019

8、18171615SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D7～D0未选中未选中读操作写操作1×00×011××10××01高阻高阻输出输入随机存取存