计算机组成原理8存储器ppt课件.ppt

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1、存储系统需解决的主要问题：（1）存储器如何存储信息？（2）在实际应用中如何用存储芯片组成具有一定容量的存储器？单位通常意义2的幂K(kilo)103210M(mega)106220G(giga)109230T(tera)1012240存储容量Sm=W.L（位或字节）Sm是存储器容量，W是字数，L是位数访问时间Ta：指从向存储器发出指令开始，到从存储器中读出信息为止所需的时间。访问周期Tm：又称“存储周期”、“读周期”、“写周期”或“读写周期”。它是指连续两次访问存储器的最小时间间隔。一般情况下，Tm>=Ta。存储器频宽Bm：是指连续访问存储器时，存储器所能提供的数据传输率。单位为

2、字节/每秒。延迟时间T1:指访问数据时的起始延迟时间。存储器性能参数若一个块中有k个字，则传送这一块数据的时间是：T=T1+k*Bm存储器的分类1.按存储器在系统中的作用分类（1）主存（内存）主要存放CPU当前使用的程序和数据。速度快容量有限（2）辅存（外存）存放大量的后备程序和数据。速度较慢容量大（3）高速缓存存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序和数据。速度很快容量小2.按存储介质分类（1）半导体存储器利用双稳态触发器存储信息速度快，信息易失非破坏性读出和破坏性读出（只读存储器除外）。作主存、高速缓存。利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息。容量大，非破坏性读出，长期保存信息

3、，速度慢。作外存。（2）磁表面存储器（3）光盘存储器利用光斑的有无表示信息。容量很大，作外存。非破坏性读出，长期保存信息，速度慢。3.按存取方式分类随机存取：可按地址访问存储器中的任一单元，（1）随机存取存储器访问时间与单元地址无关。RAM存取周期或读/写周期固存：（ns）：可读可写ROM：只读不写PROM：用户不能编程用户可一次编程EPROM：用户可多次编程（紫外线擦除）EEPROM：用户可多次编程（电擦除）速度指标：总线周期时钟周期的若干倍作主存、高速缓存。（2）顺序存取存储器（SAM）访问时读/写部件按顺序查找目标地址，访问时间与数据位置有关。（磁带）（3）直接存取存储器（D

4、AM）访问时读/写部件先直接指向一个小区域，再在该区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关。三步操作定位（寻道）操作等待（旋转）操作读/写操作速度指标平均定位（平均寻道）时间平均等待（平均旋转）时间数据传输率（ms）（ms）（位/秒）主存储器的组成DBMDR存储阵列读/写放大电路写驱动电路译码器MARRDWRABn02n-1主存储器的组成AB地址总线DB数据总线RD/WR读写控制线低电平有效MAR内存地址寄存器MDR内存数据寄存器又叫MBR译码器：将具有一定含义的二进制码辨别出来，并转换成控制信号。半导体存储器工艺双极型MOS型TTL型ECL型速度很快、功耗大、容量小电路结构PMOS

5、NMOSCMOS功耗小、容量大工作方式静态MOS动态MOS存储信息原理静态存储器SRAM动态存储器DRAM（双极型、静态MOS型）：依靠双稳态电路内部交叉反馈的机制存储信息。功耗较大,速度快,作Cache。（动态MOS型）：依靠电容存储电荷的原理存储信息。功耗较小,容量大,速度较快,作主存。1、TTL存储元transistor-transistorlogicWVccW双极型存储器的存储元电路读放AD1D2BT1T2ZTTL原理：用两个双射极晶体管交叉反馈，构成双稳态电路。图中，T1，T2交叉反馈，构成双稳态电路，发射极接字线Z，如果字线Z为低电平，可读/写，如果字线Z为高电平，则数

6、据保持。W和W是位线，数据通过W和W读出或写入。定义：当T1通导而T2截止时，存储信息为0，当T2通导而T1截止时，存储信息为1。缺点：管子多，功耗大，集成度低优点：速度快,非破坏性读出TTL芯片举例12345678161514131211109VccA1A2A3DI4DO4DI3DO3A0SWDI1DO1DI2DO2GNDSN7418916x4四个位平面的译码结构行译码列译码A3A2A1A0一个位平面的译码结构I/O1I/O2I/O3I/O4X0X1X2X3W0W0W1W1W2W2W3W3Y0Y1Y2Y3电路结构图ABCWVccWT3T4T5ABT6T1T2ZMOS管说明：当C为

7、高时，A和B电压相同。当C为低时，A和B电压无关六管静态MOS存储元等效电路NMOS原理：T1与T3、T2与T4，分别是MOS反相器T3，T4是负载管，这两个反相器交叉反馈，构成一个双稳态触发器。T5，T6是控制门管，由字线控制它们的通断。当字线Z为高电平，T5，T6导通，可读/写，如果字线Z为低电平，则T5，T6截止，数据保持。定义：当T1通导而T2截止时，存储信息为0，当T2通导而T1截止时，存储信息为1。优点：功耗低缺点：速度稍慢,非破坏性读出六管静态MOS存储