第4章 存储器系统Bppt课件.ppt

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1、第4章存储器系统本章重点半导体存储器分类半导体存储器芯片的性能指标常用存储芯片使用存储器系统的设计4.1存储器概述内存是主存储器，存放当前运行的程序和数据。直接编址范围由CPU地址总线条数决定，8086：1MB(220)，80386：4GB(22230)；特点：快，容量小，随机存取，CPU可直接访问；一般由MOS型半导体存储器组成；分RAM、ROM。外存是辅助存储器，存放非当前使用的程序和数据。特点：慢，容量大，顺序存取/块存取，可长期保存程序和数据；通常由磁、金属涂层、半导体介质构成；磁盘、磁带、CD、DVD、存储卡、U盘等。存储器分内部存储器(内存)和外部

2、存储器(外存)。4.1.1半导体存储器的分类微机中的内存储器通常由半导体存储器构成，按存取方式分为随机读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。根据存储器芯片内部基本单元电路的结构不同，RAM又分为：(1)静态随机读写存储器SRAM一、随机读写存储器RAM(2)动态随机读写存储器DRAM双稳态触发器电路构成。速度快，容量小。用电容存储信息，速度慢，集成度高，容量大。但电容有漏电存在，需要定时“刷新”。(3)非易失性随机读写存储器NVRAM存储电路由SRAM和E2PROM共同构成。正常运行时同SRAM；掉电或电源故障SRAM信息自动保护到E2PROM。4.1.1半导体存储器的

3、分类（1）掩膜式ROM采用掩膜工艺（即光刻图形技术）一次性直接写入的。二、只读存储器ROM4.1.1半导体存储器的分类（2）可编程PROM（PROM）熔丝断开和接通存储信息，只能写一次，不能擦除和改写。（3）可擦除可编程ROM（EPROM）是紫外线EPROM，照15~20min擦除，写入要专用编程器。（4）电可擦除可编程ROM（E2PROM）在线E2PROM，编程改写不需专用设备，某引脚上加规定电压即可。（5）闪速存储器FLASH（FlashMemory）类似E2PROM，擦写速度快，按块擦写。4.1.2半导体存储器主要性能指标存储容量：存储单元个数M×每单元位数N。例如：S

4、RAM6264容量为：8K×8bitDRAMIntel2164A容量为：64K×1bit存取时间：从启动读(写)操作到操作完成的时间(ns)。存取周期：连续启动两次独立的存储器操作所需最小时间间隔。可靠性：用平均无故障间隔时间MTBF来衡量功耗(mw毫瓦)：操作(动态)功耗、维持(静态)功耗性能/价格比尽量选用存储容量大的芯片，以减少总芯片数。CPU读写存储器的时间必须大于存储芯片的存取时间。4.1.3半导体存储器的基本结构存储器逻辑结构示意图存储体(内容)根据地址信号确定地址4.1.3半导体存储器的基本结构半导体存储器芯片内部(虚线框)：由地址寄存器、地址译码器、存储体、读

5、写驱动电路、数据寄存器和读写控制逻辑等组成。一、存储体是存储信息的实体，由存储元组成。存储元是存储一位二进制“0”或“1”的基本存储电路。存储体内基本存储电路的排列结构通常有两种方式：字结构和位结构。4.1.3半导体存储器的基本结构二、地址译码器三、读／写控制电路单译码方式接受CPU的地址信息，并译码选中芯片内某存储单元。双译码方式接收CPU传来的控制命令，产生相应时序信号对存储器进行读/写控制。4.2随机读写存储器RAM一、典型SRAM芯片CMOSRAM芯片6264(8KB)主要引脚功能与系统的连接使用典型静态RAM芯片有Intel公司的：6264(8K*8)、6212

6、8(16K*8)、62256(32K*8)、62512(64K*8)SRAM6264芯片外部引线图4.2随机读写存储器RAM地址线：A0～A12数据线：D0～D7输出允许信号：OE写允许信号：WE选片信号：CS1、CS26264的工作过程：读操作：地址；CS1=0、CS2=1；OE=0，WE=1；数据写操作：地址；数据；CS1=0、CS2=1；OE=*，WE=0有对应的工作时序。6264芯片的主要引线：4.2随机读写存储器RAMD0~D7A0A12•••WEOECS1CS2•••A0A12MEMWMEMR译码电路高位地址信号D0~D7•••6264芯片与系统的连接CPU或计算

7、机系统SRAM62644.2随机读写存储器RAM（1）全地址译码低位地址线直接接存储器芯片的地址线；剩余的全部高位地址信号作为译码信号，使得存储器芯片的每一个单元都占据一个惟一的内存地址。存储器芯片译码器低位地址高位地址全部地址片选信号译码电路：将输入的一组高位地址信号通过变换，产生一个有效输出信号，用于选中某个存储器芯片，从而确定该存储器芯片在内存中的地址范围。有三种译码方式。存储器芯片存储器芯片4.2随机读写存储器RAM6264芯片的地址范围：F0000H~F1FFFH111100000……00~1