微机原理与接口技术 第5章 半导体存储器及其接口.ppt

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1、第5章半导体存储器及其接口存储器是计算机系统中的记忆装置，用于存放程序和数据。在“存储程序”结构的计算机中，存储器是必不可少的、最重要的组成部件之一。本章介绍微型计算机的主存储器，包括主存储器（半导体存储器）的存储原理、芯片结构、存储容量扩展方法、与CPU的接口技术及PC系列微型计算机的主存储器组织方法。2021年7月30日1主要内容:5.1存储器概述5.2半导体存储器基本知识5.3微型计算机系统主存储器组织2021年7月30日25.1存储器概述5.1.1存储器的分类1．按存储介质分类磁表面存储器：

2、用作辅助存储器；半导体存储器：用作微型计算机系统的主存储器；光介质存储器：用作辅助存储器；2021年7月30日3半导体存储器的分类存取方式内部结构或者工作方式特点用途随机读/写存储器SRAM存取速度很快，不掉电数据不会自动消随机地对任意一个存储单元进行访问，主要用作计算机系统的主存储器。DRAM定期刷新，否则信息会在一定的时间内自动消失。只读存储器PROM程序写入PROM后，就不可以再修改。永久保存数据，只能读不能写入。EROM紫外光照射擦除ROM中的内容，可重新写入新的程序。EEPROM使用电信号

3、擦除内容，重新写入FM快速擦除按照信息的存取方式分类：2021年7月30日4半导体存储器的分类2021年7月30日第5页按存储器件的原理分类：单极型存储器：特点是集成度高，功耗低，价格便宜。双极型存储器：特点是速度快，功耗较大，但集成度较低，价格高。5.1存储器概述5.1.1存储器的分类2．按信息的可保存性分类易失性存储器：断电后信息将消失的存储器，如RAM。非易失性存储器：断电后仍然能够保持信息的存储器，如辅助存储器，ROM等。2021年7月30日第6页5.1存储器概述5.1.1存储器的分类3．按

4、在计算机系统中的作用分类主存储器：主存储器又称为内部存储器，主要用来存放当前正在使用或者经常使用的程序和数据辅助存储器。辅助存储器又称为外部存储器，主要用来存放当前暂时不参加运算的程序和数据。高速缓冲存储器（Cache）。主要由双极型半导体存储器构成，速度快。为了弥合主存和CPU的速度上的较大差别而设置。2021年7月30日第7页计算机系统的存储器的分类2021年7月30日第8页图5-1计算机系统中的存储器分类5.1存储器概述5.1.2存储器的主要性能指标1.存储容量存储容量是存储器能够存储的二进制

5、信息的数量。2.存储器存取时间和存取速度存储器存取时间又称为存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间，也可以称为读/写时间，对于内存和外存其具体定义有很大的差异。3.价格/位常用每字节成本或每兆字节成本表示，即C＝价格/容量。2021年7月30日第9页5.1存储器概述5.1.3存储系统的概念由n（n≥2）个速度、容量、价格各不相同的存储器组成由硬件或软件进行辅助管理的系统称为存储系统。2021年7月30日第10页5.1存储器概述5.1.3存储系统的概念图中，Mi（i=1，2，

6、…，n）代表存储体i；Ti（i=2，…，n）代表存储体i的速度，用访问时间来表示；Si（i=1，2，…，n）代表存储体i的容量，用MB或GB表示；Ci（i=1，2，…，n）代表存储体i的价格，用每位的价格来表示。2021年7月30日第11页M1（T1,S1,C1）M2（T2,S2,C2）Mn（Tn,Sn,Cn）从外部看Tmin(T1,T2,…,Tn)，用访问时间表示Smax(S1,S2,…,Sn)，用MB或GB表示Cmin(C1,C2,…,Cn)，用单位容量的价格表示5.1存储器概述5.1.3

7、存储系统的概念2021年7月30日第12页Cache主存辅存图5-3微型计算机存储器的三级结构5.2半导体存储器的基本知识5.2.1半导体存储器的特点速度快，存取时间可达到纳秒（ns）级。高度集成化，不仅存储单元所占的空间小，而且译码电路和数据缓冲寄存器以及存储单元都集成在一个芯片中，体积特别小。功耗低，一般为几十毫瓦（mW）。2021年7月30日第13页5.2半导体存储器的基本知识5.2.2半导体存储器的工作原理1.SRAM的存储原理SRAM的基本存储电路是六管组成的双稳态电路。2021年7月30

8、日第14页WVT3VT5VT1AVCCZVT4BVT2VT6图5-4六管组成的双稳态电路5.2半导体存储器的基本知识5.2.2半导体存储器的工作原理2.DRAM的存储原理2021年7月30日第15页VT1VT2行选择信号刷新放大器列选择信号数据I/O线C图5-5单管动态存储器的基本存储电路5.2半导体存储器的基本知识5.2.2半导体存储器的工作原理3.掩模ROM的存储原理2021年7月30日第16页A0A1A2译码器R0R1R2R3R4R5R6R7RRRRD3D2D1