存储器的工作原理.ppt

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1、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5.1存储器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。记忆单元是一种能表示二进制“0”和“1”的状态并具有记忆功能的物理器件，如电容、双稳态电路等。一个记忆单元能够存储二进制的一位。由若干记忆单元组成一个存储单元、一个存储单元能存储一个字，字有4位、8位、16位等称之为字长，字长为8时，称一个字节

2、。实际上存储系统是快慢搭配，具有层次结构的，如图5.1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图5.1微机存储系统的层次结构CPU存储器操作：读操作，非破坏性。写操作，破坏性。存储器的职能：信息交换中心。数据仓库。一、存储器分类1.内存储器(内存或主存)功能：存储当前运行所需的程序和数据。特点：CPU可以直接访问并与其交换信息，容量小，存取速度快。2.外存储器(外存)功能：存储当前不参加运行的程序和数据。特点：CPU不能直接访问，配备专门设备才能进行交换信息，容量大，存取速度慢。目前，存储器

3、使用的存储介质有半导体器件，磁性材料，光盘等。一般把半导体存储器芯片作为内存。由于半导体存储器具有存取速度快、集成度高、体积小、功耗低、应用方便等优点，在此我们只讨论半导体存储器。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5.2半导体存储器分类二、半导体存储器芯片的主要技术指标1.存储容量（存放二进制信息的总位数）存储容量=存储单元个数×每个存储单元的位数常用单位：MB、GB、TB其中：1kB=210B1M=21

4、0kB=220B1GB=210MB=230B1TB=210GB=240B2.存取时间存取时间又称存储器访问时间。指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间tA。3.存取周期存取周期是连续启动两次独立的存储器操作所需的最小的时间间隔TC，一般TC≥tA。4.可靠性可靠性指存储器对电磁场及温度等变化的抗干扰能力。5.其他指标体积、重量、功耗(包括维持功耗和操作功耗)。5.2随机存取存储器RAM一、静态随机存储器SRAM图5.6为6个MOS管组成的双稳态电路。图5.6六管静态RAM基本存储电路Y地址译码VccV7I/OV8I/OV3V4V5V2V6AV1BDiD

5、iX地址译码图中V1V2是工作管，V3V4是负载管，V5V6是控制管，V7V8也是控制管，它们为同一列线上的存储单元共用。特点：(1)不需要刷新，简化外围电路。(2)内部管子较多，功耗大，集成度低。典型的静态RAM芯片不同的静态RAM的内部结构基本相同，只是在不同容量时其存储体的矩阵排列结构不同。典型的静态RAM芯片如Intel6116（2K×8位），6264（8K×8位），62128（16K×8位）和62256（32K×8位）等。图5.8为SRAM6264芯片的引脚图，其容量为8K×8位，即共有8K（213）个单元，每单元8位。因此，共需地址线13条，即

6、A12~A0；数据线8条即I/O8~I/O1、WE、OE、CE1、CE2的共同作用决定了SRAM6264的操作方式，如表5.1所示。123456789101112131428272625242322212019181716156264NCA4A5A6A7A8A9A10A11A12I/O1I/O2I/O3GNDVCCWECE2A3A2A1OEA0CE1I/O8I/O7I/O6I/O5I/O4表5.16264的操作方式I/O1~I/O8IN写0100IN写1100OUT读0101高阻输出禁止1101高阻未选中×0××高阻未选中××1×I/O1~I/O8方式WE

7、CE1CE2OE图5.8SRAM6264引脚图DRAM的基本存储电路(存储单元)有单管和四管等结构，这里仅介绍单管存储单元的结构及存储原理。二、动态随机存储器DRAM刷新放大器数据I/O线T1CS行选择信号图5.9单管DRAM基本存储元电路T2列选择信号图5.9为单管动态RAM的基本存储电路，由MOS晶体管和一个电容CS组成。特点：(1)每次读出后，内容被破坏，要采取恢复措施，即需要刷新，外围电路复杂。(2)集成度高，功耗低。典型的动态RAM芯片一种典型的DRAM如Intel2164。2164是64K×1位的DRAM芯片，片内含有64K个存储单元，所以，需

8、要16位地址线寻址。为了减少地址线引脚数目，采用行和列两部分地址线