河北科大微机原理第5章存储器.ppt

存储器是计算机中存储信息的部件。它可以把需要CPU处理的程序和原始数据存储起来，处理时自动而连续地从存储器中取出程序中的指令并执行指令规定的操作。程序执行过程中的数据也可利用存储器保存起来。这就是说，计算机每完成一条指令，至少有一次为了取指而访问存储器。 5.1概 述 5.1.1 存储系统的层次结构 存储系统的层次结构——就是把各种不同存储容量，不同存储速度的存储器，按照一定的体系结构方式组织起来，使所存放的程序数据按层次分布在各种存储器中。 2．主存储器—高速缓冲存储器 为使主存储器与CPU的速度相匹配，提高CPU访问存储器的速度，在CPU和内存中间设置高速缓冲器（cache）。 高速缓存-内存层次的形成解决了速度与成本的矛盾。 在现代微机中同时采用这两种存储层次，构成cache-内存-外存三级存储系统。这三级存储系统的形成，满足了现代微型计算机对存储系统的速度快、容量大且价格低廉的要求。 3．虚拟存储技术 基本思想——将存储系统中的一部分外存（如磁盘、磁带等）与主存组合起来并视为一个整体，把两者的地址空间进行统一编址，形成逻辑地址空间，允许用户自由、充分地使用整个逻辑地址空间（除系统指定的保留区域外）。同时采用软、硬件结合的手段，将用户逻辑地址自动转换为实际访问主存的物理地址，并对程序自动分段调入主存（或调出主存）。这样，对用户编程来说，允许程序使用的地址空间不再受主存空间的限制，同时也免去对程序分段和存储空间动态分配的繁重负担。 5．1．2 存储器的分类 1． 按存取方式分类 （1）随机存储器（RAM） 既可读有可写，又称读/写存储器。如主存。 （2）只读存储器（ROM） 只能读，不能写。存放固定不变的系统程序和子程序等。 （3）顺序存储器（SAM） 按照顺序进行读/写 ，如磁带。 ? ? 5. 1. 3存储器的基本组成 半导体存储器的内部结构为例 5.1.4 存储器的技术指标 1．存储容量——通常以允许存放的字数×位数或字节数表示存储器的容量。 32K?16 1KB=210B=1024B，1MB=210KB=1024KB 2． 存取周期(又称读写周期或访问周期) 通常指连续存入或取出两个数据所间隔的时间。 3．取数时间——从CPU发出读命令开始，直到存储器获得有效读出信号的一段时间。 4．可靠性——通常以平均无故障工作时间来衡量存储器的可靠性。 5．经济性——常以“性能价格比”来衡量存储器经济性能的好坏。 5.2 半导体读写存储器 5.2.1 静态RAM ?1．静态RAM的工作原理 MOS型静态RAM的基本存储单元，可由六个MOS场效应晶体管构成，其基本存储单元电路如图所示。 2．静态RAM组成 将多个存储单元按一定方式排列起来，就组成了一个静态RAM存储器，如图5-4所示。 3．静态RAM举例 Intel 2114 1K×4位 4094字节 64?64矩阵 5.2.2 动态RAM 存储的信息具有一定的时间性，在很短的时间内，其数据是有效的，超过一定的时间，数据就消失了。为了使数据常在，就要周期性地对所在数据重写（刷新），这种存储器为动态存储器。 1．动态RAM的工作原理 (1)四管动态存储单元 P163 图5-6 (2)三管动态存储单元 (3)单管动态存储单元 5.3　半导体只读存储器 5.3.1 掩膜式只读存储器ROM 制造厂家根据程序设计者编好的程序组成的“1”、“0”代码矩阵，利用集成电路工艺制造出相应的掩膜图案并生产出ROM芯片。这种ROM中的信息是永久性存储。使用时只能读出而不能写入新内容。 5.3.2 可编程的只读存储器PROM 制作时不写入信息，使用时可写入自己的程序。但写入是一次性的，一旦写入内容后就不能更改，所以称一次性可编程序只读存储器，又称为现场可编程序只读存储器。 5.3.3 可编程、可擦除的只读存储器——EPROM 用户使用时可重复编程、可多次改写所写内容。 1．紫外线擦除的EPROM 采用紫外线擦去原存内容，再用专门写入器改写内容。因此又称UVEPROM。实际中，用12mW／cm2的紫外线（或X射线）灯，相距3cm，进行照射10～20min，就可把EPROM中的原存全部信息抹去，并成为全“1”状态。然后，再根据用户程序，用加电压的手段使要存入“0”的那些存储位进行写“0”，而对要存“1”的存储位不加电压，仍保存原有的“1”代码。 3．EPROM芯片举例——Int