机械微机原理与接口技术课件第5章 存储器.ppt

第5章 存储器;随机存储器（RAM）;存储器是计算机内部具有记忆功能的部件，是微型计算机系统中必不可少的组成部分，用来存放计算机系统工作时所用的信息——程序和数据。 存储器根据在计算机系统中的地位可分为内存储器（简称内存）或主存储器（简称主存）和外存储器（简称外存）或辅助存储器（简称辅存）。 内存储器通常由半导体存储器组成，本章主要介绍半导体存储器。 ;;随机存储器（RAM）;5.1 半导体存储器 半导体存储器是一种能存储二值信息的大规模集成电路，具有集成度高、体积小、可靠性高、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产等特点。 5.1.1 概述 半导体存储器内部的存储单元分配了相应的地址。 CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与内存储器（半导体存储器）进行程序和数据的传送。 ;1．内存储器的基本结构 ;2．存储器中的数据组织 计算机系??中，作为一个整体一次存放或取出内存储器的数据称为“存储字” 。 在现代计算机系统中，特别是微机系统中，内存储器一般都以字节编址，即一个存储地址对应一个8位的存储单元，叫做字节单元。 在Intel80X86系统中，16位存储字或32位存储字的地址是2个或4个字节单元中最低端的字节单元的地址，而此最低端字节单元中存放的是32位字中最低8位。 ;例如，32位存储存放在内存中的情况如图5-3所示，占有30100H～30103H 4个地址的字节单元，其中最低字节78H存放在30100H中，则该32位存储字的地址即30100H。 ;5.1.2 半导体存储器的分类 半导体存储器按照存取功能可以分为随机存储器和只读存储器两大类。 1.随机存储器（Random Access Memory，简称RAM） RAM在CPU执行程序中就可以随时向存储器里写入数据或从中读出数据。 2.只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM） ROM正常工作状态下只能从中读取数据，而不能写入数据。 ROM的优点是电路结构简单，而且断电以后数据也不丢失 。 ;5.1.3 半导体存储器的主要技术指标 1．存储容量 存储容量指存储器所能存放二值信息有多少个，存储容量越大，说明它能存储的信息量越多。 存储器中的一个基本存储单元能存储二进制数据的位数（也就是每次可以读（写）的二值代码位数）叫做存储器的字长；存储器中基本存储单元的数量，也就是输入地址代码的数量，叫做存储器的字数，所以存储器的存储容量就是该存储器字数与字长的乘积。 ;2．存取时间 存储器的存取时间一般用读（或写）周期来描述，连续两次读取（或写入）操作所间隔的最短时间称为读（或写）周期。读（或写）周期短，即存取时间短，存储器的工作速度就高。 3．可靠性 存储器的可靠性一般是指存储器对电磁场及温度等参数变化的抗干扰能力，通常用平均无故障时间MTBF（Mean Time Between Failures）来衡量，MTBF越长，存储器的可靠性越高。 ;4．功耗和集成度 功耗反映存储器耗电的多少，集成度是指一片数平方毫米的芯片上能集成多少个基本存储元件。双极型存储器功耗比MOS型存储器大，发热的程度也高，所以双极型存储器的集成度比MOS型存储器低。 5．性能价格比 存储器的综合性能指标包括以上几项，存储器的成本在计算机成本中占很大比重。存储器的性能价格比反映了存储器选择方案的优劣。 ;随机存储器（RAM）;5.2 随机存储器（RAM） 5.2.1 RAM芯片的内部结构 随机存储器一般由存储矩阵、地址译码器和输入/输出控制电路三部分组成，如图所示。 ;1．存储矩阵 一个存储器内有许多字存储单元，一般按矩阵形式排列，排成n行和m例。 ;2．地址译码器 通过地址译码器对输入地址进行译码输出选择相应的地址单元。 在大容量存储器中，一般采用双译码结构，即有行地址和列地址，分别由行地址译码器和列地址译码器译码。行地址和列地址共同决定一个地址单元。 地址单元个数N与二进制地址码的位数n有以下关系 N=2n 即2n个存储单元需要n位（二进制）地址。;3．输入输出控制 RAM中的输入输出控制电路除了对存储器实现读或写操作的控制外，为了便于控制，还需要一些其他控制信号。图5-6给出了一个简单输入/输出控制电路，他不仅有读/写控制信号R/ ，还有片选控制信号 。 ;5.2.2 RAM存储元件 存储元件是存储器的最基本细胞，它可以存放一位二进制数据。按工作原理不同可以分为静态存储元件和动态存储元件。 1．静态RAM中存储元件 静态RAM靠触发器保存数据，存取速度快，只要不断电，数据就能长久保存。 一般静态RAM 的集成度较低，成本较高。;数据线;2．动态RAM中存储元件 动态RAM