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第5章 存储系统 主要内容： 微型机的存储系统、分类及其特点 半导体存储芯片的外部特性及其与系统 的连接 存储器扩展技术 高速缓存 5.1 概 述 主要内容： 微型机的存储系统 半导体存储器的基本概念 存储器的分类及其特点 两类半导体存储器的主要区别 微型机的存储系统 将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法连接起来——构成存储系统 系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近最大的存储器。 两种存储系统 存储器的层次结构 由上至下容量越来越大，速度越来越慢 半导体存储器 存储器是计算机中用来记录信息的设备。由能够表示二进制数“0”和“1”的、具有记忆功能的一些物理器件组成 能存放一位二进制数的物理器件称为一个存储元 若干存储元构成一个存储单元 内存储器的分类 内存储器 随机存取存储器（RAM） RAM 只读存储器（ROM） 只读存储器 主要技术指标 存储容量 存取时间和存取周期 平均故障间隔时间（MTBF）（可靠性） 功耗 CPU读写存储器的时间必须大于存储芯片的 额定存取时间 5.2 随机存取存储器 要求掌握： SRAM与DRAM的主要特点 几种常用存储器芯片及其与系统的连接 存储器扩展技术 一、静态存储器SRAM 特点： 存储元由双稳电路构成，存储信息稳定 典型SRAM芯片 CMOS RAM芯片6264（8KB）： 主要引脚功能 工作时序 与系统的连接使用 SRAM 6264芯片 6264外部引线图 6264芯片的主要引线 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，CS2 6264的工作过程 读操作 写操作 写操作的工作时序 6264芯片与系统的连接 译码电路 将输入的一组二进制编码变换为一个特定的输出信号，即： 将输入的一组高位地址信号通过变换，产生一个有效的输出信号，用于选中某一个存储器芯片，从而确定了该存储器芯片在内存中的地址范围。 全地址译码 用全部的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 全地址译码例 所接芯片的地址范围 F0000H~F1FFFH 部分地址译码 用部分高位地址信号（而不是全部）作为译码信号，使得被选中得存储器芯片占有几组不同的地址范围 下例使用高5位地址作为译码信号，从而使被选中芯片的每个单元都占有两个地址，即这两个地址都指向同一个单元 部分地址译码例 两组地址： F0000H~F1FFFH B0000H~B1FFFH 应用举例 将SRAM 6264芯片与系统连接，使其地址范围为：38000H~39FFFH 使用74LS138译码器构成译码电路 应用举例 二、动态随机存储器DRAM 特点： 存储元主要由电容构成，由于电容存在的漏电现象而使其存储的信息不稳定，故DRAM芯片需要定时刷新 典型DRAM芯片2164A 2164A：64K×1bit 采用行地址和列地址来确定一个单元 行列地址分时传送， 共用一组地址信号线 地址信号线的数量仅 为同等容量SRAM芯 片的一半 主要引线 RAS：行地址选通信号。用于锁存行地址 CAS：列地址选通信号 地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在RAS和CAS有效期间被锁存在锁存器中 DIN： 数据输入 DOUT：数据输出 工作原理 数据读出 数据写入 刷新 参见其工作时序图（教材p208~p209） 刷新 将存放于每位中的信息读出再照原样写入原单元的过程——刷新 2164A在系统中的连接 见教材p210图5-18 三、存储器扩展技术 位扩展 存储器的存储容量等于： 单元数×每单元的位数 当构成内存的存储器芯片的字长小于内存单元的字长时，就要进行位扩展，使每个单元的字长满足要求 位扩展例 用8片2164A芯片构成64KB存储器 位扩展方法： 将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出 位扩展特点： 存储器的单元数不变，位数增加 字扩展 地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但单元数不满足 扩展原则： 每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围 字扩展例 用两片64K×8位的SRAM芯片构成容量为128KB的存储器 字位扩展 根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数 进行位扩展以满足字长要求 进行字扩展以满足容量要求 若已有存储芯片的容量为L×K，要构成容量为M ×N的存储器，需要的芯片数为： （M / L