第6章半导体存储器(4h)范例.pptx

西邮计算机学院 第6章 半导体存储器 主要内容 简要介绍半导体存储器的分类和基本存储元电路； 重点介绍常用的几种典型存储器芯片及其与CPU之间的连接与扩展。 章节安排 存储器扩展 概述 6.1 概述 1 存储器的分类 存储器是计算机用来存储信息的部件。按存取速度和用途可把存储器分为两大类： （1）内存储器： 通过系统总线直接与CPU相连、具有一定容量、存取速度快的存储器称为内存储器，简称内存。 内存是计算机的重要组成部分，CPU可直接对它进行访问，计算机要执行的程序和要处理的数据等都须事先调入内存后方可被CPU读取并执行。 早期的内存使用磁芯。随着大规模集成电路的发展，半导体存储器集成度大大提高，成本迅速下降，存取速度大大加快，故在微型计算机中，目前内存一般都使用半导体存储器。 6.1 概述(续) （2）外存储器： 通过接口电路与系统相连、存储容量大而速度较慢的存储器称为外存储器，简称外存，如硬盘、软盘和光盘等。 外存用来存放当前暂不被CPU处理的程序或数据，以及一些需要永久性保存的信息。 外存的容量很大，如CD–ROM光盘可达650?MB，硬盘则可达几GB甚至几十GB，而且容量还在不断增加。 通常将外存归入计算机外部设备，外存中存放的信息必须调入内存后才能被CPU使用。 6.1 概述(续) 2 半导体存储器的分类 从应用角度可将半导体存储器分为两大类： （1）随机读写存储器RAM(Random Access Memory) RAM是可读、可写的存储器，CPU可以对RAM的内容随机地读写访问，RAM中的信息断电后即丢失。 根据制造工艺的不同，RAM主要有两类： 双极型存储器： 具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器 MOS型存储器： 具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。 6.1 概述(续) MOS型存储器按信息存放方式又可分为两类： 静态RAM(Static RAM，简称SRAM)： SRAM存储电路以双稳态触发器为基础，状态稳定，只要不掉电，信息不会丢失。其优点是不需要刷新，控制电路简单，但集成度较低，适用于不需要大存储容量的计算机系统。 动态RAM(Dynamic RAM，简称DRAM)： DRAM存储单元以电容为基础，电路简单，集成度高，但也存在问题，即电容中的电荷由于漏电会逐渐丢失，因此DRAM需要定时刷新，它适用于大存储容量的计算机系统。 6.1 概述(续) （2）只读存储器ROM(Read Only Memory)： ROM的内容只能随机读出而不能写入，断电后信息不会丢失，常用来存放不需要改变的信息(如某些系统程序)，信息一旦写入就固定不变了。目前常见的有： 掩膜式ROM：用户不可对其编程，其内容已由厂家设定好，不能更改； 可编程ROM(Programmable ROM，简称PROM)：用户只能对其进行一次编程，写入后不能更改； 可擦除的PROM(Erasable PROM，简称EPROM)：其内容可用紫外线擦除，用户可对其进行多次编程； 电擦除的PROM(Electrically Erasable PROM，简称EEPROM或E2PROM)：能以字节为单位擦除和改写。 图6.1 半导体存储器的分类 6.1 概述(续) 6.1 概述(续) 3 半导体存储器的主要技术指标 (1)存储容量 用字数?位数表示，以位为单位。常用来表示存储芯片的容量，如1?K?4位，表示该芯片有1?K个单元(1?K=1024)，每个存储单元的长度为4位。 用字节数表示容量，以字节为单位，如128?B，表示该芯片有 128个单元，每个存储单元的长度为8位。现代计算机存储容量很大，常用KB、MB、GB和TB为单位表示存储容量的大小。其中，1?KB＝210?B＝1024?B；1?MB＝220?B＝1024?KB；1?GB＝230?B＝l024?MB；1 TB＝240?B＝1024 GB。显然，存储容量越大，所能存储的信息越多，计算机系统的功能便越强。 6.1 概述(续) (2) 存取时间 存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。例如，读出时间是指从CPU向存储器发出有效地址和读命令开始，直到将被选单元的内容读出为止所用的时间。显然，存取时间越小，存取速度越快。 (3) 存储周期 连续启动两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需要的最短间隔时间称为存储周期。它是衡量主存储器工作速度的重要指标。通常，存储周期略大于存取时间。 (4)功耗 功耗反映了存储器耗电的多少，也反映了其发热程度。 6.1 概述(续) (5) 可靠性 可靠性一般指存储器对外界电磁场及温度等变化的抗干扰能力。存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTB