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计算机组成原理与汇编语言（组成原理部分）2000级 北航计算机学院 刘旭东 Tel 82317634 Mail：liuxd@buaa.edu.cn 1.1 存储系统概述 存储器分类 按介质分类： 半导体存储器 磁介质存储器 光盘存储器 按访问方式分类： 随机访问存储器 （Random Access Memory—RAM） 只读存储器 （Read Only Memory—ROM） 顺序访问存储器 （Tape） 直接访问存储器 （Disk） 联想存储器 （某些Cache) 按功能分类： 高速缓冲存储器 主存储器 辅助存储器 控制存储器 1.1 存储系统概述 存储器的性能指标 访问时间（Access Time）： 随机访问存储器：访问时间指读或写操作所用时间，即从给定地址到存储器完成读或写操作所需时间。 其他类型：指将读写机构定位到目标位置所需的时间。 存储周期（Cycle Time）： 仅对RAM而言，指两次访问存储器单元之间的最小时间间隔。一般均大于访问时间。 带宽（Bandwidth）／数据传输率（Transfer Rate） 一般的随机访问存储器：1／Cycle Time； 其他类型：TN=TA+N/R TN：读写N Bits所需的平均时间 TA：访问时间 N：N Bits R：存储部件的数据传输率（ bits /s） 1.1 存储系统概述 存储器的层次/性能特征 1.1 存储系统概述 存储器的层次结构 1.2 半导体存储器 随机访问存储器（RAM） SRAM（Static RAM）：静态存储器，相对动态而言，集成度低，但不必刷新。 DRAM（Dynamic RAM）：动态存储器，需要刷新，相对而言，集成度高。 FPM （Fast Page Mode） DRAM：串行访问方式，传统的DRAM类型（RAS,CAS选择型）。 EDO （Extended Data Out） DRAM：可并行访问的DRAM类型（实际上是一种简单的Pipelining型存储器类型。上一个地址访问结束前可以开展下一个地址访问，提高了整个存储器的BandWidth）。FPM DRAM、EDO DRAM均属于非同步型DRAM。 SDRAM（ Synchronous DRAM）：同步DRAM（与CPU保持同步）, 由系统时钟驱动的DRAM，在存储器完成存取操作期间，CPU可以进行其他工作，从而提高了系统的性能。而非同步型DRAM，在存取操作期间，CPU只能处于等待状态。 DDR（Double Data Rate）DRAM 1.2 半导体存储器 只读存储器（ROM） 固定掩膜（Masks）ROM PROM（Programmable ROM）：一次性可编程 EPROM（Erasable PROM）：可擦除可编程（紫外线擦除） EEPROM（Electrically Erasable PROM）：电擦除（字节一级） Flash Memory：电擦除（Block Level） 2.1 存储单元电路 基本要求 具有两种稳定（或半稳定）状态，用来表示二进制的 1 和 0 ； 可以实现状态写入（或设置）； 可以实现状态读去（或感知）。 2.1 存储单元电路 SRAM存储单元电路（六管单元电路） 2.1 存储单元电路 DRAM存储单元电路（单管单元电路） 2.1 存储单元电路 DRAM单管单元电路的工作特征 2.1 存储单元电路 DRAM存储单元电路的信号刷新问题 2.1 存储单元电路 DRAM单管单元电路 D线上的电压在读出过程中的变化情况 2.1 存储单元电路 符号表示 2.2 存储芯片逻辑 2.2 存储芯片逻辑 2.2 存储芯片逻辑 2.2 存储芯片逻辑 2.2 存储芯片逻辑 2.3 RAM读写时序 Intel 2114 SRAM的读时序 存储器芯片结构总结 SRAM普遍采用全地址线方式，即芯片地址管脚安排了内部所需要的全部行地址和列地址。芯片采用片选信号CS。 DRAM为压缩芯片面积，减少管脚数目，普遍采用地址线复用方式，即芯片地址管脚只安排内部所需要的地址的一半，行地址线与列地址线复用，内部设置行地址和列地址锁存器，分时输入行地址和列地址。采用行选信号RAS和列选信号CAS分别控制行地址和列地址的输入，RAS同时作为芯片的片选信号。 2.4 存储器芯片的扩展 位扩展 存储器芯片提供的字空间满足整个存储空间的字空间要求，但存储器芯片的位空间不能满足要求。 2.4 存储器芯片的扩展 2.4 存储器芯片的扩展 字扩展 存储器芯片提供的字空间不能满足整个存储空间的字空间要求，但存储器芯片的位空间满足要求。 2.4 存储器芯片的扩展 例：1Kx8 SRAM存储芯片构成4Kx8的存储器 2.4