计算机组成原理_第4讲：主存储器（第1部分）-2张版.pdf

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1、计算机组成原理（2012级）计算机组成原理课程组（刘旭东、肖利民、牛建伟、栾钟治）第三部分：主存储器一．存储系统概述二．存储单元电路三．存储器芯片结构四．存储器扩展五．DRAM的刷新21.1存储系统概述∑存储器分类¾按介质分类：°半导体存储器（易失性）°磁介质存储器（非易失性）°光盘存储器（非易失性）¾按访问方式分类：°随机访问存储器（RandomAccessMemory—RAM）°顺序访问存储器（Tape）°直接访问存储器（Disk）°只读存储器（ReadOnlyMemory—ROM）¾按功能分类：°高速缓冲存储器（Cache）°主存储器°辅助存储器°控制存储器31.1存储系统概述∑存

2、储器的性能指标¾访问时间（AccessTime）：TA°随机访问存储器：访问时间指读或写操作所用时间，即从给定地址到存储器完成读或写操作所需时间。°其他类型：指将读写机构定位到目标位置所需的时间。¾存储周期（CycleTime）：TC°仅对RAM而言，指两次访问存储单元间的最小时间间隔。°TC>TA¾带宽（Bandwidth）／数据传输率（TransferRate）°一般的随机访问存储器：1／CycleTime；°其他类型：T=T+N/RNAT：读写NBits所需的平均时间NT：访问时间AN：NBitsR：存储部件的数据传输率（bits/s）41.1存储系统概述∑存储器的层次/性能特征P

3、rocessorControlTertiarySecondaryStorageStorageRegistersSecondMain(Tape)On-Chip(Disk)CacheLevelMemoryDatapathCache(DRAM)(SRAM)Speed(ns):1s10s100s10,000,000s10,000,000,000s(10sms)(10ssec)Size(bytes):100sKsMsGsTs速度容量成本51.1存储系统概述∑存储器的层次结构二级存储系统：高速缓冲存储器（Cache）＋主存储器三级存储系统：Cache＋主存＋辅存（虚拟存储器）61.2半导体存储器∑半

4、导体存储器从访问方式上可分：¾随机访问存储器RAM、只读存储器ROM∑RAM从实现原理上，又可分为：¾静态随机访问存储器SRAM（StaticRAM）°SRAM：静态存储器，相对动态而言，集成度低，但不必刷新。用作Cache。¾动态随机访问存储器DRAM（DynamicRAM）°DRAM：动态存储器，需要刷新，相对而言，集成度高。用做主存。SRAMDRAM71.2半导体存储器∑目前主流DRAM¾SDRAM（SynchronousDRAM）：同步DRAM，与CPU采用相同时钟，避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间，数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM内存又分PC66、PC100、P

5、C133等不同规格，相应带宽分别为528MB/S、800MB/S和1.06GB/S。¾DDR（DoubleDataRate）SDRAM：双倍速率SDRAM。SDRAM只在一个时钟的上升期传输一次数据；而DDR内存则在一个时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率SDRAM。DDRSDRAM可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。81.2半导体存储器∑目前主流DRAM¾DDR2（DoubleDataRate2）SDRAM：DDR2内存拥有两倍于DDR内存预读取能力，即:DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，例如，在同样100MHz的工作频率下，D

6、DR的实际频率为200MHz，而DDR2则可达到400MHz。DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V，降低了不少。¾DDR3（DoubleDataRate3）SDRAM：最初主要用于显卡内存，频率在800M以上。DDR3是在DDR2基础上采用的新型设计，与DDR2SDRAM相比具有功耗和发热量较小、工作频率更高、降低显卡整体成本、通用性好的优势。DDR3内存工作电压1.5V，DDR3内存预读取能力为DDR2的二倍。91.2半导体存储器∑只读存储器（ROM）¾固定掩膜（Masks）ROM¾PROM（ProgrammableROM）：一次性可编程¾EPROM（Erasabl

7、ePROM）：可擦除可编程（紫外线擦除）¾EEPROM（ElectricallyErasablePROM）：电擦除¾FlashMemory（闪存）：本质上属于电擦除可编程ROM，如SM（SmartMedia）卡、CF(CompactFlash)卡，MMC（MultiMediaCard）卡、SD（SecureDigital）卡和记忆棒（MemoryStick）等。MaskROMEPROMU盘上的Flashmemory101.2半导体存