微型计算机原理 第五篇.ppt

第5章 半导体存储器 本章要点： 1、存储器的分类及其性能指标； 2、常用的RAM、ROM芯片的引脚及其功能； 3、位扩展、字扩展、字位扩展的方法； 4、8086/8088 CPU与存储器的连接方法； 第5章 半导体存储器 5.1 存储器概述 5.2 常用的半导体存储器芯片 5.3 8086/8088 CPU与存储器的连接 5.1 存储器概述 存储器是计算机的重要部件，它把要处理问题的程序和自动而连续地所需的原始数据存储起来，处理时，CPU自动而连续地从存储器中取出程序中的指令并执行指令规定的操作，中间数据也利用存储器保存起来。 5.1 存储器概述 内存储器用来存放当前机器运行的程序和数据，它是计算机主机的主要组成部分，它反映了计算机的“记忆”功能，存储器的存储容量越大，计算机的性能就越好。CPU可直接用指令对内存储器进行读写。在微机中，通常是用半导体存储器为内存储器。 5.1 存储器概述 另一类存储器是存储容量大、速度较低、位于主机之外的存储器，称为外存储器或海量存储器。它用来存放当前暂时不用的程序和数据。CPU不能直接用指令对外存储器进行读写。 5.1.1 存储器的分类 1、按存储介质分类 半导体存储器 磁存储器 光存储器 5.1.1 存储器的分类 2、按所处的位置及功能分类 内存储器 外存储器 5.1.1 存储器的分类 3、按存取方式分类 随机存取存储器RAM 只读存储器ROM 顺序存取存储器SAM 例：磁带 直接存取存储器DAM 例：磁盘 5.1.2 存储器的性能指标 1、存储容量 存储容量指存储器中能够存放二进制信息的多少叫存储容量。 在指定存储容量时，经常同时指出存储器芯片中所含的存储单元数目以及每个单元中的位数。 例如：某存储器芯片中含有4096个存储单元，每个单元中能存放一个8位的二进制 5.1.2 存储器的性能指标 2、存取时间 存储器的速度是用存取时间来衡量的。一般用读/写时间、读/写周期和存取速度等指标来衡量存取时间。 5.1.2 存储器的性能指标 3、可靠性 计算机要正确地运行，必然要求存储器系统具有很高的可靠性。内存发生的任何错误都会使计算机不能正常工作。而存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。 5.1.2 存储器的性能指标 4、功耗 使用功耗低的存储器芯片构成存储系统，不仅可以减少对电源容量的要求，降低能耗，而且还可以提高存储系统的可靠性。 5.1.3存储体系结构 存储容量应确保各种应用的需要；存储器速度应尽量与CPU的速度相匹配，并支持I/O操作；存储器的价格应比较合理。然而，这三者经常是互相矛盾的。 采用由多级存储器组成的存储体系，把几种存储技术结合起来，才能较好地解决存储器大容量、高速度和低成本这三者之间的矛盾。 5.1.3存储体系结构 最高层：是CPU中的通用寄存器，由于很多运算可直接在CPU的通用寄存器中进行，减少了CPU与主存的数据交换，解决了速度匹配的问题。 5.1.3存储体系结构 第二层：高速缓冲存储器（Cache）设置在CPU和主存之间，可以放在CPU内部或外部。其作用也是解决主存与CPU的速度匹配问题。由主存与Cache构成的 “主存- Cache”存储层次，从CPU来看，有接近于Cache的速度与主存的容量，并接近于主存的每位价格。 5.1.3存储体系结构 多级存储结构构成的存储体系是一个整体。从CPU看来，这个整体的速度接近于Cache和寄存器的操作速度，容量是辅存（或海量存储器）的容量，每位价格接近于辅存的价格。从而较好地解决了存储器中速度、容量、价格三者之间的矛盾，满足了计算机系统的应用需要。 5.2 常用的半导体存储器芯片 20世纪70年代以来，随着大规模集成电路技术的发展，半导体存储器的容量和速度都有极大提高，而体积和成本却大大减少，所以在微机中都以半导体存储器作为内存。 5.2 常用的半导体存储器芯片 1、半导体存储器从器件原理来分： 双极型（用于高速微机） MOS型（工艺简单，集成度高，成本低，功耗小，为一般微机所广泛采用） 2、半导体存储器从存取方式（或读写方式）来分： 随机读写存储器RAM 只读存储器ROM 5.2.1随机读写存储器RAM MOS型RAM的基本存储电路采样MOS管做成，常因制造工艺的不同而分为NMOS、PMOS、CMOS、HMOS型等。 MOS型的基本存储器电路采用，按照信息存储方式的不同，分： 静态RAM 动态RAM 5.2.1随机读写存储器RAM 静态RAM的基本存储电路一般由M