微机原理与接口技术第3章存储系统

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1、微机原理与接口技术存储系统第三章主要内容3.1概述3.2半导体存储器3.3存储芯片与CPU的接口3.4外部存储器3.5小结3.1概述存储器分为内存储器（内存）和外存储器（外存）两种，内存储器主要包括RAM和ROM，其中Cache是RAM的一种，外存储器主要包括硬盘、光盘等。计算机系统要求存储器容量大、速度快和成本低，但往往这三者在同一个存储器中不能同时取得。为了解决这一矛盾，采用了分级存储器结构，通常把存储器分为Cache、主存储器和外存储器三级。3.1概述3.1概述存储设备的分类按用途不同分为主存储辅助存储器按存储器介质分为半导

2、体存储器磁介质存储器（硬盘）光碟存储器等：按存储特性分为易失性存储器非易失性存储器；按寻址特性分为随机寻址存储器顺序寻址存储器直接寻址存储器等。3.2半导体存储器1．半导体存储器分类按照制造工艺分双极型（TTL）半导体寄存器。金属氧化物（MOS）半导体存储器。CMOS根据其存储信息的功能分易失性存储器。非易失性存储器。3.2半导体存储器半导体存储器随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）掩膜式ROM可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）电可擦除PROM（EEPROM）半

3、导体存储器分类3.2半导体存储器2.半导体存储器的技术指标存储容量。存储容量是指存储器芯片所能存储的二进制信息的总位数，即存储容量=存储单元数×单元的位数。存取时间。是指从启动一次存储操作到完成该操作所需要的时间。可靠性。功耗。功耗一般指每个存储单元所消耗的功率。3.2半导体存储器RAMSRAMSRAM由6个MOS场效应管构成的RS双稳态触发器组成。其一个存储单元结构为:六管静态存储元电路3.2半导体存储器DRAMDRAM利用MOS场效应晶体管栅极分布电容的充放电来保存数据信息。基本结构是一只MOS管和一个电容构成。DRAM的分类

4、同步内存异步内存区分的标准是看它们能不能和系统时钟同步。DRAM的分类当前的标准是SDRAM（同步DRAM的缩写），它是同步于系统时钟频率的。SDRAM内存访问采用突发模式，它的原理是在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑(一个状态机)，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。SDRAM的速度是由MHz或ns来计算的。SDRAM的速度至少不能慢于系统的时钟速度。DRAM的接口类型SIMM（单边接触内存模组）。SIMM是486及其较早的PC机中常用的内存的接口方式。在更早的PC机中（486以前），多采用30针的SIMM

5、接口，而在Pentium中，应用更多的则是72针的SIMM接口，或者是与DIMM接口类型并存。DIMM（双边接触内存模组）。这种接口模式的内存广泛应用于现在的计算机中，通常为84针，但由于是双边的，所以一共有84×2=168线接触，故而人们经常把这种内存称为168线内存，而把72线的SIMM类型内存模组直接称为72线内存。DRAM内存通常为72线，SDRAM内存通常为168线的。DIMM（DualInlineMemoryModule，双列直插内存模块）SDRAMDIMM为168PinDIMM结构，每面为84Pin，金手指上有两个卡

6、口，用来避免插入插槽时，错误将内存反向插入而导致烧毁；DDRDIMM则采用184PinDIMM结构，每面有92Pin，金手指上只有一个卡口。卡口数量的不同，是二者最为明显的区别。DDR2DIMM为240pinDIMM结构，每面有120Pin，与DDRDIMM一样金手指上也只有一个卡口，但是卡口的位置与DDR2DIMM稍微有一些不同DRAM的刷新DRAM利用电容的电荷效应进行信息的存储，必须对其存储的内容进行定期刷新。所谓“刷新”，就是每隔一段时间，对DRAM的所有单元进行读写，经读出放大器放大后，再重新写入原电路，以维持存储电容上

7、的电荷，从而使所存信息保持不变。对于DRAM来说，刷新是按行进行的，每刷新一次的时间间隔是刷新周期。刷新的时间间隔取决于存储信息的电容的大小。一般典型的刷新时间为2ms。3.2半导体存储器CacheCache是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小，但交换速度快，一般由高速SRAM构成。3.2半导体存储器ROM存储器掩膜只读存储器MROM可编程只读存储器可编程只读存储器PROM用紫外线擦除的可编程的UV-EPROM电可擦除的可编程存储器EEPROMFlash存储器3.2半导体存储器Flash存储器也称为闪速存储器或闪存

8、。从原理上看，Flash存储器属于ROM型存储器，与E2PROM比较，Flash存储器可实现大规模的快速电擦除，编程速度快，断电后具有可靠的非易失性。从功能上看，它又相当于RAM，使以前对RAM与ROM的划分变得模糊起来。但从存取速度和擦写的寿命两