存储器及其与CPU的接口ppt课件.ppt

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1、第五章存储器及其与CPU的接口5.1存储器的基本概念5.2只读存储器与随机读写存储器5.3存储器与CPU接口的基本技术教学内容5.1存储系统的基本概念一、存储系统的基本参数微机存储系统有三个基本参数：容量、速度、成本容量：以字节数表示速度：以访问时间TA、存储周期TM或带宽BM表TA——从接收读申请到读出信息到存储器输出端的时间TM——连续两次启动存储器所需的最小时间间隔TM>TAw——数据总线宽度一、存储系统的基本概念外存平均访问时间ms级硬盘9~10ms光盘80~120ms内存平均访问时间ns级SRAMCache1~5nsSDR

2、AM内存7~15nsEDO内存60~80nsEPROM存储器100~400ns成本：以每位价格表示二、存储系统的层次结构速度成本低磁带磁盘半导体主存储器Cache寄存器二、存储系统的层次结构寄存器Cache主存储器辅助存储器(磁盘)大容量存储器(磁带)外存储器内存储器存储系统的基本概念三、存储器访问的局部性原理存储器访问的局部性指处理器访问存储器时，无论取指令还是取数据，所访问的存储单元都趋向于聚集在一个较小的连续单元区域中。时间上的局部性——最近的将来要用到的信息很可能就是现在正在使用的信息。主要由循环造成空间上的局部性——最近的

3、将来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间上是邻近的。主要由顺序执行和数据的聚集存放造成存储系统的基本概念三、存储器访问的局部性原理存储器的层次结构是依靠存储器访问的局部性实现的存储器的层次结构的性能由命中率来衡量：命中率——对层次结构存储系统中的某一级存储器来说，要访问的数据正好在这一级的概率存储系统的基本概念三、存储器访问的局部性原理例：两级存储系统M1访问时间TA1，命中率HM2访问时间TA2则平均访问时间TA=HTA1+(1-H)TA2规定：访问时间比访问效率则存储系统的基本概念三、存储器访问的局部性原理追求101.0

4、1.0r=1r=2r=10r=100eH存储系统的基本概念5.2存储器分类一、半导体存储器的分类按制造工艺分类①双极型双极型由TTL晶体管逻辑电路构成，在微机系统中常用作高速缓存器（Cache）。特点：工作速度快，与CPU处在同一量级；集成度较低、功耗大、价格偏高。②金属氧化物半导体型金属氧化物半导体型又称MOS型，在微机系统中主要用来构造内存。根据制造工艺，可分为NMOS、HMOS、CMOS、CHMOS等，可用来制作多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等。特点是集成度高、功耗低、价格便宜，但速度较双极型器件慢。

5、按存储器存取方式分类一、半导体存储器的分类按存放信息原理不同随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)只读存储器ROM(Read-OnlyMemory)静态RAM动态RAM非易失RAM掩膜ROM（MROM）可编程ROM（PROM）可擦除编程ROM（EPROM）电擦除PROM（EEPROM）按工艺不同二、随机存取存储器RAM①静态RAM（StaticRAM，SRAM）静态RAM：用4~6个MOS管构成的触发器作为基本存储单元；因此，集成度较低，成本也较高；由电路的结构保证存储的信息不会丢失（不停电时）；由于不需要刷新

6、，工作速度较高一般用于规模较小的快速存储器。单端口SRAM：只有一组地址、数据和读写控制信号；双端口SRAM：有两组独立的地址、数据和读写控制信号。SRAM还在CPU中用作高速缓存Cache，以改善CPU的性能。二、随机存取存储器RAM②动态RAM（DynamicRAM，DRAM）动态RAM：由一个MOS管组成基本存储单元，依靠MOS管的栅极电容来存储信息，因为栅极电阻高，使信息可以在栅极上保留一段时间；但栅极电容上的信息还是要丢失的，因此动态RAM需要定时地刷新；由于集成度高，成本低，适合制作大规模和超大规模集成电路。ROM的分类

7、和特点：掩摸ROM，用掩摸改变MOS管的连接，也就是改变芯片存储的信息。适于成批生产。可编程ROM，即PROM。可以现场写入信息，但只能写入一次。可擦除可改写的EPROM。可多次擦除，多次改写。有用紫外线擦除的UVEPROM和用电擦除改写的EEPROM，或称E2PROM。三、只读存取存储器ROM四、半导体存储器的主要性能指标存储容量半导体存储器芯片的存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量用N×M表示，N为存储单元数，M为每个存储单元存储信息的位数。例6-1某存储器芯片的地址线为16位，存储字长为8位，则其存储容量为多少？解：若某存

8、储器芯片有M位地址总线、N位数据总线其存储容量为×N位。该存储器芯片中M为16位，N为8位，则其存储容量为×8位=64K×8位。字数×每个字的字长四、半导体存储器的主要性能指标存储速度可以用两个时间参数表示：存取时间（AccessTi