存储器及其接口.ppt

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1、第三章存储器及其接口存储器就是计算机中存储计算程序、原始数据及中间结果的设备。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，通常把存储器分为高速缓冲存储器、主存储器和外存储器三级。其中高速缓存和主存统称为内存。本章只讨论处理器与内存之间的接口。广义而言，所谓微机接口是指微机系统中各部分之间的联系，但对接口的研究常常是以处理器为核心的，所以一般地将接口理解为处理器与外界的联系。从CPU的角度看，存储器类似于外设，是一种必不可少、占用地址最多、被CPU访问最为

2、频繁的外部设备。因此在CPU与存储器之间同样存在接口的问题，只不过两者关系十分密切而其接口相对比较简单。习惯上把CPU和内存储器合称为主机。微机中，内存储器由半导体存储器组成。3.1概述3.1.1对存储设备的要求根据存储器应用场合的不同，对存储器的要求也会有所差异，但总的来说，有以下几方面需要考虑。1存取速度要快存储器存取速度的快慢直接关系到整个系统的工作效率，尤其是作为直接运行程序场所的主存储器，更是希望其存取速度快；否则，处理速度再快的CPU也无法充分发挥其性能。因此，存取速度的快慢，应是首先要考虑的因素。2存储容量要大存储器的存

3、储容量越大，可以存储的信息越丰富。存储容量的大小是选用存储器的重要因素之一。3可靠性要好对于易失性存储器，在供电期间数据在未修改的情况下存储要稳定；对于非易失性存储器，非易失性要好，非易失性是指当断开电源后，存储器存储的数据仍然保持完好而不丢失的性能。只要对存储的内容不进行修改就可以一直保存，能完整保存的时间越久越好，这有利于信息资料的保护。4存取操作要方便对存储器中信息的存取通常都是根据需要，有选择地进行，因此，希望存储器的存取操作越方便越好，想要读取或修改哪一部分的存储内容，很快就能找到选中的位置。5体积小和重量轻通常都希望存储设

4、备尽量少占物理空间，易于移动，这对于便携式的微机(笔记本电脑)来说，却是一个重要因素。存储器必须要尽量体积小、重量轻。6性价比要好任何产品，在性能相同的情况下，其价格越低，就越受用户的欢迎，产品就越有竞争力，存储器也不例外，当然应考虑选择性能价格比高的产品。以上对存储器的要求，可能不会各方面都能同时满足，但应根据需要综合考虑，选择适当的存储器产品。3.1.2存储设备的分类存储设备的种类很多，按不同的考虑，可以有不同的分类。例如，按应用场合的不同，可分为内存储器与外存储器：按存储器的工作原理，可分为半导体存储器、磁介质存储器和光碟存储器

5、等：按存储特性，又可分为易失性存储器和非易失性存储器；按寻址特性，还可以分为随机寻址存储器、顺序寻址存储器和直接寻址存储器等。在下一节中再具体介绍。3.2半导体存储器半导体存储器具有体积小、速度快、耗电少、价格低的优点，在微机中得到了广泛的应用。半导体器件种类繁多，性能各异，在进行存储器及其接口设计时，必须首先了解各类存储器件的性能及结构特征。半导体存储器根据其存储信息的功能，分为易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器指的是随机存储器(随意存取记忆)，又称为读写存储器，是指一种在机器运行期间可读也可写的存储器，其在关闭电源后所存的

6、信息将会全部丢失，通常被用于暂存运行的程序和数据。非易失性存储器则是一种在机器运行期间，只能读出信息而不能随时写入信息的存储器，其在掉电后所存的信息不会丢失，通常用来存放固定不变的程序和数据，如引导程序与基本输入输出系统程序等。3.2.1易失性存储器易失性存储器主要是指随机访问存储器RAM(RandomAccessMemory)。RAM是计算机中用来存放数据、程序及运算结果，直接与CPU进行信息交换的场所。易失性存储器按存储电路的性质或者存储元件在运行中能否长时间保存信息,可分为静态随机存取储存器和动态随机存取储存器。1静态随机存取储

7、存器(SRAM)(1)SRAM的主要特点所谓静态随机存取储存器，是用双稳态触发器来作存储元件的，不存在电容的刷新问题，只要电源正常供电，触发器就能稳定地存储数据，因此称为静态随机存取储存器。其存储单元的每一位都是由双稳触发器和选通门电路组成的；而整个存储器由存储单元组成的阵列和控制电路组成。单个存储器芯片的存储容量，因型号不同而异。SRAM的主要特点是：连接使用方便(不需要刷新电路)，工作稳定，存取速度快(约为动态随机存取储存器DRAM的3~5倍)，使用简单；但由于每一位的存储，都用好几个晶体管，因此功耗较大，单片的存储容量不易做得很

8、高，集成度较低，价格较贵。近些年来，SRAM在降低功耗、提高集成度和存取速度方面，都得到了很大改进。由于价格相对较高，计算机主存用得很少，主要用作高速缓冲存储器(Cache)。(2)双端口SRAM双端口SRAM具有两个可