《计算机组成原理》PPT课件.ppt

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1、计算机科学与技术专业计算机组成原理武汉科技大学计算机科学与技术学院第八章输入输出系统本章内容3.1存储器概述3.2随机读写存储器3.3只读存储器和闪速存储器3.4高速存储器3.5 cache存储器3.6虚拟存储器3.7存储保护3.1存储器概述存储器的作用用作计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。3.1.1存储器分类存储器中最小的存储单位就是存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法:半导体器件磁性材料光材料双极型MOS型磁盘、磁带1

2、.按存储介质分光盘4.按信息的可保存性分2.按存储方式分随机存储器：如半导体存储器顺序存储器：如磁带存储器半顺序存储器：如磁盘存储器3.按存储器的读写功能分只读存储器(ROM)随机读写存储器(RAM)非永久记忆的存储器：断电后信息即消失永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息5.按在计算机系统中的作用分主存储器辅助存储器高速缓冲存储器控制存储器掩膜式ROMPROMEPROMEEPROMFLASHSRAMDRAM为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，目前通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。3.1.2存储器的

3、分级结构表3.1存储器的用途和特点名　称简称用　　途特　点存储介质高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存取速度快，但存储容量小双极型半导体主存储器主存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快，存储容量不大MOSFET外存储器外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大，位成本低磁性材料主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。字存储单元即存放一个机器字的存储单元，相应的地址称为字地址。一个机器字可以包含数个字节，所以一个存储单元也可包含数个能够单独编址的字节地址。下面列出主存储器的主要几项技术指标：表3.2主存储器

4、的主要几项技术指标指　标含　　义表　　现单　位存储容量在一个存储器中可以容纳的存储单元总数存储空间的大小字数，字节数KB、MB、GB、TB存取时间启动到完成一次存储器操作所经历的时间主存的速度ｎｓ存储周期连续启动两次操作所需间隔的最小时间主存的速度ｎｓ存储器带宽单位时间里存储器所存取的信息量,数据传输速率位/秒，字节/秒3.1.3主存储器的技术指标1.基本存储元基本存储元是组成存储器的基础和核心,它用来存储一位二进制信息0或1。六管SRAM存储元的电路图及读写操作图请看CAI演示它是由两个MOS反相器交叉耦合而成的触发器,一个存储元存储一位二进制代码.这

5、种电路有两个稳定的状态，并且A，B两点的电位总是互为相反的，因此它能表示一位二进制的1和0。写操作写“1”：在I/O线上输入高电位，在I/O线上输入低电位，开启T5,T6,T7,T8四个晶体管把高、低电位分别加在A，B点，使T1管截止，使T2管导通，将“1”写入存储元.写“0”：在I/O线上输入低电位，在I/O线上输入高电位，打开T5,T6,T7,T8四个开门管把低、高电位分别加在A，B点，使T1管导通,T2管截止,将“0”信息写入了存储元.读操作若某个存储元被选中，则该存储元的T5，T6，T7，T8管均导通，A，B两点与位线D与D相连存储元的信息被送到

6、I/O与I/O线上。I/O与I/O线接着一个差动读出放大器，从其电流方向可以判知所存信息是“1”还是“0”。3.2随机读写存储器2.SRAM存储器的组成下面我们对此SRAM存储器的组成做一下具体介绍：存储体：存储单元的集合，通常用X选择线(行线)和Y选择线(列线)的交叉来选择所需要的单元。地址译码器：将用二进制代码表示的地址转换成输出端的高电位，用来驱动相应的读写电路，以便选择所要访问的存储单元。地址译码有两种方式。单译码：一个地址译码器，适用于小容量存储器。单译码的输出叫字选线，有效时，同时选中某一个字(存储单元)的所有位。设地址线为12根时，译码输出

7、线有212＝4096线双译码：X向和Y向两个译码器。适用于大容量存储器。双译码的输出分为X向和Y向，形成字位结构，由两者交叉选中相应的存储单元。设地址线为12根时，X译码和Y译码各6根时，输出线有2*26＝128线驱动器:双译码结构中，在译码器输出后加驱动器，驱动挂在各条X方向选择线上的所有存储元电路。I/O电路：处于数据总线和被选用的单元之间，控制被选中的单元读出或写入，放大信息。片选:在地址选择时，首先要选片,只有当片选信号有效时，此片所连的地址线才有效。输出驱动电路:为了扩展存储器的容量，常需要将几个芯片的数据线并联使用；另外存储器的读出数据或写入

8、数据都放在双向的数据总线上。这就用到三态输出缓冲器。3.SRAM存储器芯片实例存