计算机硬件技术基础——第五章.ppt

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1、第五章存储体系5.1存储体系概述一、存储器分类1、计算机系统中存储器的分类按存储介质分类磁性材料：磁带、磁盘半导体材料：TTL（双极型半导体）SRAM单极型半导体（MOS）SRAM、DRAM、ROM光电材料：光盘、CDROM按存取方式分类随机存储器：存储器中任意单元的内容能通过指令随机地存取，且存取时间固定，与存储单元的地址无关如半导体存储器顺序存储器：只能按某种顺序存取，存取时间与存储单元的地址有关如磁带相联存储器：按内容访问5.1存储体系概述按存储器的读写功能分类只读存储器（ROM）、随机读写存储器（RAM）。按信息的可保存性分类永久记忆的存储器、非永久记忆的存

2、储器按在计算机系统中的作用分类分为寄存器、主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache等2、主存储器的分类主存的地位主存的分类随机读写存储器（randomaccessmemory,即RAM）掩膜式只读存储器（Maskread-onlymemory,即MROM）可编程只读存储器(programmableROM,即PROM)可擦除可编程序的只读存储器(erasablePROM,即EPROM)可用电擦除的可编程序的只读存储器(electricallyEPROM,即E2PROM)闪存(Flashmemory)二、存储系统的主要性能指标主要有三个：存储容量、速度和价格1、存

3、储容量：一个存储器所有存储单元的总数，单位为位bit或字节B机器字长：一台计算机能直接处理的二进制数的位数存储容量=字数×字长=存储单元个数*存储字长存储字长与机器字长的关系：存储器字节编址：存储字长为1字节存储器字编址：存储字长=机器字长存储器的容量为2n×m位：存储器的地址线是n根，存储单元个数=2n存储器数据线m根，存储字长=m,例CPU数据线32位，地址线20位，则该机最大存储空间为多大？某计算机字长32位，其存储容量是1MB，若按字编址，它的寻址范围是___。A.0—1M -1       B.0—512KB    C.0—256K-1     D.0—2

4、56KB2、存储器的速度存取时间TA：启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。它取决于存储介质和访问机构。例如，存储器接到读命令信号到其数据输出端有信号输出为止的时间就是TA。存储周期TC：连续两次访问存储器所需的最小时间间隔。TA

5、机读写存储器1、静态存储器（SRAM）存储位元双稳态触发器T1T3：非门T2T4：非门两个与门交叉耦合“1”：A高B低“0”：A低B高MOS静态存储器六管结构的存储位元图SRAM存储器的组成地址译码方式有两种：线性译码方式和双向译码方式线性译码方式双向译码方式（SRAM的外部特性）CS#R/W#A0-An-1D0-Dm-1SRAM的实例21141K*4b双向译码（6根行地址线，4根列地址线，64*64阵列）61162K*8bSRAM的读写过程P116-1172、动态存储器（DRAM）存储位元电容C上有电荷，则存储位元存储的信息是“1”；反之，存储位元存储的信息是“0

6、”。“再生”。破坏性地读，需重写信息“刷新”为了节省芯片面积，DRAM都用小电容来存储数据，电容存在着漏电阻，因此电容中的电荷很快就会通过漏电阻放电而中和，为了长时间保存信息，就必须定时补充电荷MOS动态存储器单管结构的存储位元Cd是数据线上的分布电容Cd大于C读出的过程是C放电的过程，破坏性地读需再生：将读出的数据经放大整形后写回存储单元。DRAM存储器的组成4M×4位的DRAM11根地址线DRAM的刷新（按行刷新）从上一次刷新结束到下一次对整个DRAM全部刷新一遍为止，这一段时间间隔称为刷新周期。刷新间隔：芯片的参数，2MS，4MS，8MS通常，DRAM允许的单

7、元刷新间隔时间是2ms刷新电路的工作方式一般有三种：集中式刷新、分散式刷新和异步式刷新。存储器存储周期TC存取时间TA读写或信息维持时间TM（1）集中式刷新存储器存储周期TC=TM设N行集中刷新的时间=N*TC刷新周期=刷新间隔例16K*1BIT的DRAM,4个128*128阵列,刷新间隔为2MS,TM=0.5US2ms/0.5us=4000个存储周期,其中128个存储周期用于刷新,集中刷新的时间=128*TC=64us,(死时间),3872个TC用于访问存储器.（2）分散式刷新每个存储周期刷新一行,一个存储周期TC=TM+TR,TR为用于刷新的时间.刷新周期=