第四章 存储器系统

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1、第四章存储器系统4.1概述存储器系统的主要性能是指标容量、速度和成本。存储容量是存储器系统的首要性能指标，因为存储容量越大，则系统能够保存的信息量就越多，相应计算机系统的功能就越强；存储器的存取速度直接决定了整个微机系统的运行速度，因此，存取速度也是存储器系统的重要的性能指标；存储器的成本也是存储器系统的重要性能指标。采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统。从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的容量，而其成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。一、存储器分类1．按构成存储器的器件和存储介质分类

2、按构成存储器的器件和存储介质主要可分为：磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。2．按存取方式分类可将存储器分为随机存取存储器、只读存储器两种形式(1)．随机存储器RAM(RandomAccessMemory)又称读写存储器，指能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行读/写操作的一类存储器。按照存放信息原理的不同，随机存储器又可分为静态和动态两种。静态RAM是以双稳态元件作为基本的存储单元来保存信息的，因此，其保存的信息在不断电的情况下，是不会被破坏的；而动态RAM是靠电容的充、放电原理来存放信息的，由于保存

3、在电容上的电荷，会随着时间而泄露，因而会使得这种器件中存放的信息丢失，必须定时进行刷新。（2）．只读存储器ROM(Read-OnlyMemory)在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作的一类存储器。ROM通常用来存放固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。随着半导体技术的发展，只读存储器也出现了不同的种类，如可编程的只读存储器PROM(ProgrammableROM)，可擦除的可编程的只读存储器EPROM(ErasibleProgrammableROM)和EEPROM(ElectricErasibleProgrammable

4、ROM)以及掩膜型只读存储器MROM(MaskedROM)等，近年来发展起来的快擦型存储器(F1ashMemory)3．按在微机系统中位置分类分为主存储器(内存)、辅助存储器(外存)、缓冲存储器等，主存储器又称为系统的主存或者内存，位于系统主机的内部，CPU可以直接对其中的单元进行读/写操作；辅存存储器又称外存，位于系统主机的外部，CPU对其进行的存/取操作，必须通过内存才能进行；缓冲存储器位于主存与CPU之间，其存取速度非常快，但存储容量更小，可用来解决存取速度与存储容量之间的矛盾，提高整个系统的运行速度。二、存储器的系统结构1．存储体一个基本存储单元可

5、以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改变。不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不同。一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放M×N个二进制信息，就需要用M×N个基本存储单元，它们按一定的规则排列起来，由这些基本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。2．地址译码器由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元一般存放8位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地址译码器的作用就是用来接受CPU送来的地址信号并对它进行译码

6、，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读／写操作。3．数据缓冲器暂存来自CPU写入数据或存储体的读出数据，与双向的数据线相连，要用到三态输出缓冲器。4．控制逻辑电路片选控制信号用以实现芯片的选择。对于一个芯片来讲，只有当片选信号有效时，才能对其进行读／写操作。而读/写控制电路则用来控制对芯片的读/写操作。4.2读写存储器RAM一、静态RAM1．基本存储单元静态RAM的基本存储单元是由两个增强型的NM0S反相器交叉耦合而成的触发器，每个基本的存储单元由六个MOS管构成。不需要刷新，外围电路简化；集成度较低、功耗较大等。2．静态RAM存储器芯片In

7、tel2114Intel2114是一种1K×4的静态RAM存储器芯片，其最基本的存储单元就是如上所述的六管存储电路,其它的典型芯片有Ietel6116/6264/62256等。•存储矩阵：Intel2114内部共有4096个存储电路，排成64×64的短阵形式；•地址译码器：输入为10根线，采用两级译码方式，其中6根用于行译码，4根用于列译码；•I/O控制电路：分为输入数据控制电路和列I／O电路，用于对信息的输入／输出进行缓冲和控制；•片选及读／写控制电路：用于实现对芯片的选择及读／写控制。2114静态存储器芯片的内部结构框图Intel2114的外部结构In

8、tel2114RAM存储器芯片为双列直插式集成电路芯片，共有18个