计算机组成原理第三篇 内部存储器.ppt

第三章 内部存储器 存储器是信息存放的载体，是计算机系统的重要组成部分。有了它，计算机才能有记忆功能，才能把要计算和处理的数据以及程序存入计算机，使计算机能脱离人的直接干预，自动地工作。 存储器是计算机存储信息的地方。程序运行所需要的数据、程序执行的结果以及程序本身均保存在存储器中。 存储器是由许多存储单元组成的，每一个单元有一个编号，这个编号称为存储单元的地址，一般用二进制或十六进制数表示，每一个存储单元的地址是唯一的。其逻辑结构图如下图所示 ●能被CPU直接访问的高速缓冲存储器和主存储器统称为内存储器。 ●微机接口是指微机系统中各部件之间的联系。是以CPU为核心，是CPU与外界的联系。则站在CPU的角度，内存储器和其他设备一样，也是一种外部设备。所以在CPU与内存储器之间同样存在接口问题。 ●内存储器与CPU间接口比较简单，但同样具有一般接口的任务，即完成三大总线的连接，确保CPU与内存储器之间迅速无误地进行信息交换。 一、半导体存储器概述 半导体存储器芯片的结构 ①存储体 每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据 存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量 ＝存储单元数×存储单元的位数＝2M×N M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数 ②地址译码电路 ③片选和读写控制逻辑 片选端CS*或CE* 有效时，可以对该芯片进行读写操作。 输出OE* 控制读操作。有效时，芯片内数据输出。 该控制端对应系统的读控制线。 写WE* 控制写操作。有效时，数据进入芯片中。 该控制端对应系统的写控制线。 ●特点： 体积小、速度快、耗电少、价格低。 半导体存储器种类很多，性能和用途各不相同，因此在进行存储器及其接口设计时，必须首先了解各类存储器件的性能及结构特征。 二、半导体存储器的分类 半导体存储器的分类图 半导体存储器从使用功能上来分，可分为：读写存储器RAM（Random Access Memory）又称为随机存取存储器；只读存储器ROM（Read Only Memory）两类。RAM主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，与外存交换的信息和作堆栈用。它的存储单元的内容按需要既可以读出，也可以写入或改写。而ROM的信息在使用时是不能改变的，也即只能读出，不能写入,故一般用来存放固定的程序，如微机的管理、监控程序，汇编程序等，以及存放各种常数、函数表等。 读写存储器RAM 静态RAM SRAM的基本存储单元是触发器电路。 每个基本存储单元存储二进制数一位。 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵。 SRAM一般采用“字结构”存储矩阵： 每个存储单元存放多位（4、8、16等） 每个存储单元具有一个地址 动态RAM DRAM的基本存储单元是单个场效应管及其极间电容。 必须配备“读出再生放大电路”进行刷新。 每次同时对一行的存储单元进行刷新。 每个基本存储单元存储二进制数一位。 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵。 DRAM一般采用“位结构”存储体： 每个存储单元存放一位 需要8个存储芯片构成一个字节单元 每个字节存储单元具有一个地址 只读存储器ROM 掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改。 PROM：允许一次编程，此后不可更改。 EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程。 EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写。 Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除。 EPROM 顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息。 一般使用专门的编程器（烧写器）编程。 编程后，应该贴上不透光封条。 出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息 “1”。 编程就是将某些单元写入信息0。 位扩展 是指将芯片上所有存储元排列成不同的存储单元，每个单元一位，即将所有存储元排列成不同字的同一位。相当于存储器的芯片容量的字数与存储容量的字数相同，而字长不相同时，需采作位扩充结构方式。 具体方法：把这一组内所有芯片的地址线、片选信号线和读/写控制线各自全并联在一起，而各自芯片的数据线分别引出，连到存储器不同位的数据总线上。 例：用1K×1位的存储芯片组成1K×8的存储器。 存储系统常需利用多个存储芯片扩充容量，也就是扩充了主存储器地址范围。 这种扩充简称为“地址扩充”或“字扩充”。 进行“地址扩充”，需要利用存储芯片的片选端对多个存储芯片（组）进行寻址。 这个寻址方法，主要通过将存储芯片的片选端与