计算机组成原理第5章存储器

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1、第5章微型计算机的存储器【本章提要】本章首先介绍存储器分类、半导体存储器种类及性能指标，进而介绍随机读写存储器的SRAM、DRAM及高速RAM以及只读存储器中的MROM、PROM、ERPOM、EEPROM，Flash工作原理及典型芯片，对新型的铁电随机存储器FRAM及磁性随机存储器MRAM也作了必要的介绍。在介绍内存区域划分、内存层次结构之后，重点讨论了存储器的扩展技术以及CMOS/BIOS/ShadowRAM。【学习目标】半导体存储器种类及性能指标，掌握SRAM、DRAM、MROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash及FRAM的工作原理。

2、了解微机内存区域划分及层次结构，了解8～64位不同结构的存储器组织，了解内存模块、Cache、虚拟存储器等概念。掌握存储器的扩展技术了解COMS、BIOS/ShadowRAM的含义及功能，掌握对CMOSRAM的读写技术。第5章微型计算机的存储器5.1存储器概述5.2易失性随机存取存储器5.3只读存储器5.4新型非易失性随机存取存储器5.5内存区域划分5.6存储器的扩展与组织5.7存储器层次结构5.8CMOSROMBIOS和ShadowRAM5.1存储器概述微机存储器分类内存（RAM+ROM）：半导体存储器(本章内容)软盘：普通1.44M+可移动100

3、MB磁盘硬盘：从10MB~几十GB光盘CD-R、CD-R/W可擦写光盘(650MB左右）外存磁光盘MO：高密度、大容量、快速、“无限次”擦写、寿命长、可靠性高、抗干扰强、性价比高（1.3GB~几个GB，甚至1TB）存储器U盘和移动硬盘（基于USB接口的电子盘）2021/8/255.1.1半导体存储器分类2021/8/255.1.2半导体存储器主要指标1.半导体存储器的存储容量：指每一个存储芯片或模块能够存储的二进制位数。存储器容量=单元数×数据位数存储容量V与m、n之间的关系为：V=2m×n2.存取速度存取速度：从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出

4、有效数据所需要的时间。内存的存取速度通常以ns为单位。有：时钟周期(TCK)、存取时间(TAC)和列选通延迟时间(CL)3.带宽存储器的带宽指每秒传输数据总量。带宽=存储器总线频率×数据宽度/8（单位：字节/S）2021/8/255.2易失性随机存取存储器一、静态随机存储器（SRAM）2021/8/25SRAM一般结构A0Y译码器X译码器存储器逻辑控制存储体阵列AiAi+1Ai+2…Am-1A0A1A2:Ai-1OEWECED0D1D2D3:Dn-1…::输出缓冲器2021/8/25典型SRAM芯片62V8512芯片引脚与容量的关系：容量=单元数*位数

5、=2地址线条数*数据线条数对于62V8512：容量=219×8位=29×210×8位=512K×8位=512KB=4096K位＝4M位HM62V8512引脚2021/8/25二、DRAM2021/8/25DRAM一般结构特点：外部地址线是内部地址的一半2021/8/25DRAM典型芯片芯片容量=2内部地址线条数*位数=2外部地址线条数*2*位数424256的容量=29*2*4=218*4=256K*4位4242562021/8/25高速RAM1.EDODRAM(ExtendedDataOut)即扩展的数据输出。利用预测地址，可以在当前读写周期中启动下一

6、个存取单元的读写周期，进而从宏观上缩短了地址选择的时间。由于EDO的设计仅适用于数据输出的时候，因此而得名。用于486及Pentium产品中。2.SDRAM（SynchronousDRAM同步DRAM）。将CPU和RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使得RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作。PC-100及现在的PC-133即是。（效率75%，使用最广)100MHz的SDRAM带宽=100MHz*（64/8）=800MB/S3.RDRAM（RambusDRAM)一种全新有设计，工作速度高达400MHZ，RDRAM使用16位总线，使用时

7、钟上升和下降沿传输数据。（效率85%价格太高，应用不广，如PC600和PC800）400M的RDRAM带宽=400MHz*(16/8)*2=1600MB/S2021/8/25高速RAM续4.DDRDRAM(DoubleDataRateDRAM):双倍数据速率SDRAM，在时钟上升和下降沿传输数据，从而得到双倍带宽，同时增加双向数据控制引脚。如PC266100MHz的DDR=100MHz*(64/8)*2=1600MB/S即100MHz的DDR相当于400MHz的RDRAMDDR不足的是效率不高（65%）5.DDR2DRAM速度是DDR2的两倍,因此10

8、0MHz的DDR2=100MHz*(64/8)*4=3200MB/S6.DDR3DRAM是DD