胡越明版计算机组成原理课件第三章.ppt

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1、第3章存储系统3.3高速缓冲存储器3.2存储系统的构成3.1存储器的构成3.4虚拟存储器3.1存储器的构成构成主存储器的基本元件是存储器芯片，半导体存储器中，访问数据时应当能够快速方便访问任何地址的内容。这种存储器称为随机访问存储器（RAM），主存储器一般都是RAM。存储芯片与其他部件的连接通过数据线，控制线和地址线进行3.1.1存储器芯片半导体随机访问存储器芯片主要有静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）两种芯片此外还有只读存储器和相连存储器。静态存储器芯片速度较高，但单位容量价格较高，动态存储器速度较慢，但单位容

2、量价格较低1静态存储器基本存储单元—6管静态MOS存储单元读/写“0”BAT2T5T4T0T1I/OI/OT7T6T3BS0VBS1读/写“1”位/读出线位/读出线列选择线行选择线6管双向选择MOS存储电路T1T2工作管T3T4负载管T5T6X向门控管T7T8Y向门控管静态MOS存储器将大量这样的MOS存储单元合起来可以构成一个存储单元阵列，用来存储大量信息。在存储器芯片中包括存储体、读写电路、地址译码电路和控制电路等组成部分。存储体部分由大量的存储单元构成的阵列组成，阵列中有很多行和列，阵列中用一条行选通线和一条列选通线选

3、择阵列中的单元。行选通线选择一行中的存储单元，列选通线对列进行选择，被行和列选择的存储单元才进行一个数据位的读写操作。列选通线是数据写入线也是数据读出线，有一个数据读写电路。地址译码器将二进制地址码转换成驱动读写操作的选通线。地址译码采用双译码方式，输入地址信号分两部分送入两个译码器，分别产生行选通信号和列选通信号。数据驱动电路对读写的数据进行读写放大，增强信号的强度。…X0X1存储单元阵列存储单元阵列存储单元阵列X向驱动器I/O电路n位X向地址DBUS…静态存储器（RAM）芯片结构控制电路OEWECSX向地址译码器…Y0Y

4、1m位Y向地址Y向地址译码器Y向驱动器静态MOS存储器存储器芯片中的控制电路用于控制芯片的操作。根据外部提供的控制信号进行控制，外部提供的控制信号如读写控制、片选控制、输出控制等WE*读写控制信号指定操作的方式CS*片选控制信号表示允许芯片工作OE*输出控制信号表示允许芯片输出数据*表示信号低电平有效，也可以用#或上面加横线表示存储芯片的逻辑结构存储器的容量特征表示为字数与位数的乘积，字数代表存储器芯片中存储阵列的规模，位数表示数据宽度，就是阵列数量。例如：一个32行32列的存储阵列的存储芯片的字数为32*32=1024，数

5、据宽度为4位，则存储芯片逻辑上表示为1024*4=1K*4存储器芯片的字数影响到芯片所需的地址线数量，数据宽度对应芯片的数据线数量，一个1K*4存储器有10条地址线和4条数据线1K=2的10次方，所以地址线为10，数据宽度每个对应一条数据线。静态MOS存储器读操作的过程1、外部电路驱动芯片的地址线，将需要读取的数据的二进制地址送入存储器芯片2、将WE*控制信号置于高电平，表示读操作，将CS*和OE*置于低电平3、存储器芯片开始读操作，然后驱动数据输出线，将存储的数据输出。CS*和OE*置于低电平使得两个信号有效，CS*使得芯

6、片被选中，开始读操作；OE*信号有效使得数据能够输出被外部电路读取。静态MOS存储器写操作的过程1、外部电路驱动芯片的地址线，将需要写入的数据的二进制地址送入存储器芯片2、外部电路驱动数据线，将需要写入的数据送入存储器芯片3、将WE*和CS*控制信号置于低电平，将和OE*置于高电平WE*信号置于低电平使得芯片进行写操作，CS*使得芯片被选中，开始写操作；经过一段延迟后，数据线上的数据信号就写入到地址线信号所指定的存储位置上。DCDCST1数据线字选择线单管动态存储电路2动态存储器DRAM刷新相关概念DRAM靠电容电荷存储信息

7、。电容电荷容易泄漏，需定期补充电荷以保持信息不变，补充电荷的过程称为刷新过程泄漏完毕之前如不能补充电荷，存储信息发生丢失，信息存储到信息泄漏完毕之间必须完成刷新过程，称为最大刷新周期，从上一次对存储器刷新结束到下一次对整个存储器刷新结束所需要的时间称为刷新周期，刷新一块芯片所需的刷新周期数由芯片矩阵的行数决定。3半导体只读存储器(ROM)只读存储器，断电后信息仍能保持；用于存储固定不变的程序、数据，如OS的内核、诊断程序等。按制造工艺的不同又分为：ROM：掩模式ROM，厂家写内容。PROM：可编程ROM，用户写只能写一次。E

8、PROM：紫外线可擦除可编程的ROM。EEPROM：电可擦除可编程的ROM。1.掩模ROM(MROM)行列选择线交叉处有MOS管为“1”行列选择线交叉处无MOS管为“0”2.PROM(一次性编程)VCC行线列线熔丝熔丝断为“0”为“1”熔丝未断3.EPROM(多次性编程)可擦写PROM紫外