4.4存储器扩展技术.PPT

　　随着CPU速度的不断提高和软件规模的不断扩大，人们希望存储器能同时满足速度快、容量大、价格低的要求。但事实上这很难办到，解决这个问题的较好办法是采用多级存储体系结构——高速缓冲存储器Cache、主存储器、辅助存储器以及大容量网络辅助存储器。多级存储体系的层次结构如图4.1所示，该结构呈汉诺塔型，越往上存储器的速度越快，CPU的访问频度越高；同时，单位存储容量的价格也越高，系统的拥有量越小。位于汉诺塔底端的存储设备的容量最大，每位存储容量的价格最低，其速度相对也最低。 4.1.1 按制造工艺分类　　根据制造工艺的不同，半导体存储器分为双极型和金属氧化物半导体型两大类。　　1. 双极型(bipolar)　　该类存储器件由TTL晶体管逻辑电路构成，工作速度快，与CPU处在同一量级，但集成度低、功耗大、价格偏高，在微机系统中常用做高速缓冲存储器Cache。 　　2. 金属氧化物半导体型(MOS型)　　该类存储器有多种制造工艺，如NMOS、HMOS、CMOS、CHMOS等，可用来制造多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等，其集成度高、功耗低、价格便宜，但速度较双极型器件慢。微机的内存主要由MOS型半导体构成。 4.1.2 按存取方式分类　　根据存取方式的不同，半导体存储器分为只读存储器ROM和随机存取存储器RAM两大类。ROM是一种在工作过程中只能读不能写的非易失性存储器，其特点是信息一旦写入，就固定不变，掉电后，信息也不会丢失。在使用过程中，只能读出，一般不能修改，常用于保存无须修改就可长期使用的程序和数据，如主板上的基本输入/输出系统程序BIOS、打印机中的汉字库、外部设备的驱动程序等，也可作为I/O数据缓冲存储器、堆栈等。RAM是一种既可读又可写的易失性存储器，其特点是在使用过程中，信息可以随机写入或读出，使用灵活，但信息不能永久保存，一旦掉电，信息就会自动丢失，常用做内存，存放正在运行的程序和数据。 　　1. ?ROM的类型　　1) MROM　　MROM(Mask ROM)称为掩膜式只读存储器。这种芯片在出厂时就已将ROM要存储的信息采用掩膜工艺(即光刻图形技术)一次性直接写入，它存储信息稳定，成本最低，适合存放一些可批量生产且固定不变的程序或数据。　　2) PROM　　PROM(Programmable ROM)称为可编程只读存储器。?它的编程逻辑器件靠存储元中熔丝的断开与接通来表示存储的信息：当熔丝被烧断时，表示信息“0”；当熔丝接通时，表示信息“1”。由于存储单元的熔丝一旦被烧断就不能恢复，因此PROM存储的信息只能写入一次，不能擦除和改写。 　　3) EPROM　　EPROM(Erasable Programmable ROM)称为可擦除可编程只读存储器。它的芯片上方有一个石英玻璃窗口，当需要改写时，将其放在紫外线灯光下照射约15～20分钟便可擦除信息，使所有的擦除单元恢复到初始状态“1”，此时可以编程写入新的内容。由于EPROM在紫外线照射下信息易丢失，因此在使用时应将玻璃窗口处用不透明的纸封严，以免信息丢失。 　　4) ?EEPROM(E2PROM)　　EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)称为电可擦除可编程只读存储器。它是一种在线(或称在系统，即不用拔下来)可擦除可编程只读存储器，在使用过程中只需在指定的引脚加上合适的电压(如+5 V)即可进行在线擦除和改写，使用方便灵活。 　　5) 闪速存储器　　闪速存储器(Flash Memory)简称Flash或闪存。它与EEPROM类似，也是一种电擦写型ROM。它与EEPROM的主要区别是：EEPROM是按字节擦写的，速度慢；闪存是按块擦写的，速度快，一般在65～170 ns之间。Flash是近年来发展非常快的一种新型半导体存储器，由于它具有在线电擦写、低功耗、大容量、擦写速度快等特点，同时还具有与DRAM等同的低价位、低成本的优势，因此受到广大用户的青睐。目前，Flash在微机系统、寻呼机系统、嵌入式系统和智能仪器仪表等领域得到了广泛的应用。 　　2. ?RAM的类型　　1) SRAM　　SRAM(Static RAM)称为静态随机存储器。它的存储元由双稳态触发器构成。双稳态触发器有两个稳定状态，可用来存储一个二进制信息，只要不掉电，其存储的信息可以始终稳定地存在，故称其为“静态”RAM。　　SRAM的主要特点是存取时间短(几十～几百ns)，外部电路简单，便于使用，常见的SRAM芯片容量在1～64 KB之间。由于它所用的MOS管较多，因此集成度低、功耗较大、成本高。在微机系统中，SRAM常被用做小容量的高速缓冲存储器。 　　2) DRAM　　DRAM(Dy