微机原理及其应用_第3章.ppt

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1、第3章半导体存储器存储器概述半导体存储器存储器与CPU的连接存储器的工作原理本章内容了解存储器的工作原理和外部特性掌握微机中存储系统的结构学会利用现有的存储器芯片构成所需内存系统。学习目的3.1概述存储器是计算机系统中具有记忆功能的部件，它是由大量的记忆单元(或称基本的存储电路)组成的,用来存放用二进制数表示的程序和数据。计算机中的存储器由两部分组成，一类是位于“主机”内部的存储器，简称“主存”，这类存储器的主要特征是CPU可以按地址直接访问其中的任何一个单元;现代计算机在“主存”和CPU之间增设了容量小、速度快的“高速缓冲存储器”（

2、Cache）。在这样的系统中，Cache和“主存”构成“内存”。在没有Cache的系统中，“主存”也称作“内存”。CPU运行时连续地从内存中取出程序中的指令并加以执行，程序执行过程中的数据也可利用存储器保存起来。计算机每完成一条指令，至少有一次要访问内存。计算机中的另一类存储器是辅助存储器，也称为外部存储器，简称“辅存”或“外存”。外存目前主要采用磁表面存储和光存储器件，例如常见的磁带、磁盘、光盘存储器。它们通过专用接口电路与计算机“主机”相连接，相当于一台外部设备。辅存的重要特征是CPU只能以“块”为单位访问这类存储器，在电源关闭后，辅存

3、中的信息仍然可以长期保存。实际上存储系统是快慢搭配，具有层次结构的，如下图所示。速度快容量小速度慢容量大寄存器内部Cache外部Cache主存储器辅助存储器大容量辅助存储器微机存储系统的层次结构CPU衡量存储器的指标主要有三个：容量、速度和价格/位一般来说，速度高的存储器，价格/位也高，因此容量不会太大。相对而言，内存容量小、速度快，外存容量很大、速度慢，如：CD光盘可达650MB（1MB=1024KB）DVD光盘达4.7GB（1GB=1024MB）硬盘已达几百GB至几TB（1TB=1024GB）3.1.1半导体存储器的分类按器件制造原理分

4、，有双极型存储器和MOS型存储器；按存取方式来分，有随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）按存储原理来分，有静态存储器RAM（Static-RAM）和动态存储器DRAM（Dynamic-RAM）。近年来出现了新型的闪速存储器（FlashMemory），它既具有RAM易读易写、体积小、集成度高、速度快等优点，又有ROM断电后信息不丢失等优点，是一种很有前途的半导体存储器。半导体存储器静态随机SRAM动态随机DRAM一次性编程PROM可擦除EPROM紫外光擦除UREPROM

5、电擦除EEPROM读写存储器RAM只读存储器ROM双极型MOS掩膜ROM可编程ROM图3.1半导体存储器分类3.1.2半导体存储器的组成半导体存储器由地址寄存器，译码电路、存储体、读/写控制电路、数据寄存器、控制逻辑等6个部分组成。AB地址寄存器地址译码器存储体读写驱动器数据寄存器DB……控制逻辑启动片选读/写图3.2存储器的基本组成1.存储体存储体用来存储二进制信息。它包含多个存储单元，一个存储单元称为一个字。每个存储单元具有一个惟一的地址、可存一位或多位二进制数据。芯片容量可以表示为：芯片的存储单元的个数×每个存储单元的位数若用芯片地址

6、线的条数p和数据线的条数q表示芯片容量，则为：2P×q。例如：Intel2114，有10条地址线和4条数据线，容量为：1K×4位或4K位（即210×4）；Intel6264，有13条地址线和8条数据线，容量为：8K×8位或64K位（即213×8）。2.译码驱动电路该电路实际上包含译码器和驱动器两部分。地址译码器的功能是：根据输入的地址编码，选中芯片内某个特定的存储单元。地址译码可采用单译码结构（线性排列）或双译码结构（矩阵形式排列）。采用双译码结构简化了芯片的设计。(1)单译码方式单译码方式是一个“N中取1”的译码器，如图3.3所示。译码器

7、输出驱动N根字线中的一根，每根字线由M位组成。若某根字线被选中，则对应此线上的M位信号便同时被读出或写入，经输出缓冲放大器输出或输入一个M位的字。Ap-1Ap-2A1A0N取1译码器基本存储电路p个输入M位位线D0D1DM－1N根字线N=2p个地址W0W1…………选中的字线输出M位Wn-1输出缓冲放大器图3.3单译码寻址示意图(2)双译码方式双译码方式采用的是两级译码电路。当字选择线的根数N很大时，N=2p中的p必然也大，这时可将p分成两部分，如：N=2p=2q+r=2q×2r=X×Y这样便将对N的译码分别由X译码和Y译码两

8、部分完成。A0A1A2A3A4X0X31...W0,0W31,0W0,31W31,31Y0Y31基本存储电路R/W控制Y(列)地址译码及I/O控制数据输入数据输出A5A6A7A8