计算机组成原理第5章存储器.ppt

第5章 微型计算机的存储器 第5章 微型计算机的存储器 5.1 存储器概述微机存储器分类 5.1.1 半导体存储器分类 5.1.2半导体存储器主要指标 1.半导体存储器的存储容量：指每一个存储芯片或模块能够存储的二进制位数。 存储器容量=单元数×数据位数 存储容量V与m、n之间的关系为：V=2m×n 2.存取速度 存取速度：从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需要的时间。 内存的存取速度通常以ns为单位。 有：时钟周期(TCK)、存取时间(TAC)和 列选通延迟时间(CL) 3.带宽 存储器的带宽指每秒传输数据总量。 带宽=存储器总线频率×数据宽度/8 （单位：字节/S） 5.2 易失性随机存取存储器 SRAM一般结构 典型SRAM芯片62V8512 二、DRAM DRAM一般结构 DRAM典型芯片 芯片容量 =2内部地址线条数*位数 =2外部地址线条数*2*位数 424256的容量 =29*2*4=218*4=256K*4位 高速RAM 1. EDO DRAM(Extended Data Out)即扩展的数据输出。利用预测地址，可以在当前读写周期中启动下一个存取单元的读写周期，进而从宏观上缩短了地址选择的时间。由于EDO的设计仅适用于数据输出的时候，因此而得名。用于486 及Pentium 产品中。 2. SDRAM（Synchronous DRAM同步DRAM ）。将CPU和RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使得RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作。PC-100及现在的PC-133即是。（效率75%，使用最广) 100MHz的SDRAM带宽=100MHz*（64/8）=800MB/S 3. RDRAM（Rambus DRAM)\一种全新有设计，工作速度高达400MHZ，RDRAM使用16位总线，使用时钟上升和下降沿传输数据。（效率85%价格太高，应用不广，如PC600和PC800） 400M的RDRAM带宽=400MHz*(16/8)*2=1600MB/S 高速RAM续 4. DDR DRAM(Double Data Rate DRAM):双倍数据速率SDRAM，在时钟上升和下降沿传输数据，从而得到双倍带宽，同时增加双向数据控制引脚。如PC266 100MHz的DDR=100MHz*(64/8)*2=1600MB/S 即100MHz的DDR相当于400MHz的RDRAM DDR不足的是效率不高（65%） 5. DDR2 DRAM 速度是DDR2的两倍,因此 100MHz的DDR2=100MHz*(64/8)*4=3200MB/S 6. DDR3 DRAM是DDR2的改进型,工作频率更高,功耗更小,成本更低. 5.3 只读存储器 5.3.1 掩膜ROM（MROM） 5.3.2 一次可编程ROM（PROM） 5.3.3 紫外线可擦除可编程ROM（EPROM） 5.3.4 电可擦除可编程ROM（E2PROM） 5.3.5 闪速存储器（Flash Memory） 5.3.1 掩膜ROM 原理： 掩膜ROM 存 储 信 息 是 靠 MOS管是否跨接 来决定 0、1的 ， 当跨接MOS管 ， 对应位信息为0， 当没有跨接（被 光刻而去掉）， MOS的位置对应 的信息为1。 5.3.2 PROM PROM一次可编程ROM 5.3.3 EPROM EPROM可擦除可编程ROM EPROM典型结构 EPROM典型芯片27512 5.3.4 E2PROM E2PROM电可擦除可编程ROM 5.3.5 Flash Flash闪速存储器 E2PROM和Flash典型芯片 5.4 铁电和磁性存储器 传统半导体存储器的缺点： 不可能既具有非易失性，又可快速无限多次读写。 铁电随机存储器（FRAM=Ferroelectric RAM）和磁性随机存储器（MRAM= Magnetic RAM），解决了传统半导体存储器没有解决的问题。 5.4.1 铁电存储器 FRAM 核心技术： FRAM的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储器同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。 工作原理： 当一个电场被加到铁电晶体时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动。当原子移动时，它通过一个能量壁垒，从而引起电荷击穿。 内部电路感应到电荷击穿并设置存储器。移去电场后，中心原子保持不动，存储器的状态也得以保存。 典型铁电存储器 FRAM产品有两种基本形式，一种是并行结构，一种是串行结构。 并行结构的FRAM与容量相同的SRAM芯片引脚兼容，如FM1808与62256兼容；串行结构的FRAM与同容量的串行E2PROM引脚兼容，如