第五章 存储系统和半导体存储器.ppt

第五章 存储系统及半导体存储器 主 要 内 容 半导体存储器的分类与简介 CPU与存储器的连接 微机中存储系统的结构 存 储 器 的 分 类 存 储 器 的 分 类  为了和CPU配合需要，要有一个兼有大容量、高速度和低成本的存储系统，应在系统结构设计上综合利用各种存储工艺的特长，产生了多层存储结构概念。如左图。从图中看出：由上而下分三个层次：高速缓冲、主内存、辅助存储器。容量逐级增大，速度逐级降低，成本越小。整体结构可看成层次：主存－辅助存储层次、高速缓冲器(Cache)－主存层次。1、主存－辅助存储层次特点：其速度接近于主存速度，容量接近于辅存容量。使用时可把主、辅看成统一整体，可用比主存实际容量大得多得逻辑地址编写程序。2、Cache－主存层次　　特点：Cache－主存层次以弥和CPU与主存得速度差距。Cache速度能满足CPU要求，容量靠主存满足，因此，该层次解决了速度与成本得矛盾。 三、存储器主要性能指标 存储器的主要性能指标反映了计算机对它们的要求，计算机一般对存储系统提出如下性能指标要求： 1. 存储容量 是指存储器可以存储的二进制信息总量。目前使用的存储容量达MB（兆字节）、GB（千兆字节）、TB（兆兆字节）或更大的存储空间。存储容量通常以字节（Byte）为单位来表示，各层次之间的换算关系为： 1KB=210B=1024B；1MB=220B=1024KB； 1GB=230B=1024MB；1TB=240B=1024GB 2. 存取速度 存储器的存取速度可以用存取时间和存取周期来衡量。 （1）存取时间：是指完成一次存储器读/写操作所需要的时间，故又称读写时间。具体是指从存储器接收到寻址地址开始，到取出或存入数据为止所需要的时间。 （2）存取周期：是连续进行读/写操作的所需的最小时间间隔。当CPU采用同步时序控制方式时，对存储器读、操作的时间安排，应不小于读取和写入周期中的最大值。这个值也确定了存储器总线传输时的最高速率。 3. 价格 存储器的价格也是人们比较关心的指标。一般来说，主存储器的价格较高，辅助存储器的价格较低。 存储器总价格正比于存储容量，反比于存取速度。速度较快的存储器，其价格也较高，容量也不可能太大。因此，容量、速度、价格三个指标之间是相互制约的。 衡量存储器性能的其它指标还有制造工艺、体积、重量、功耗、品质等，要综合考虑这些因素，满足系统的主要要求并兼顾其它，尽量提高性能价格比。 半 导 体 存 储 器 的 分 类 随机存取存储器 双极性半导体RAM 动态金属氧化物（MOS)RAM 读写存储器 掩膜式ROM 可编程ROM(PROM,Programmable ROM) 可擦除的EPROM（Erasable Programmable ROM） 电可擦除的E2PROM（Electrically Erasable Programmable ROM） 随 机 存 取 存 储 器 四、RAM 1、静态RAM（SRAM) 基本的存储电路 典型的静态RAM芯片 6116（2KB×8位）、6264（8KB×8位）、62128(16KB)、62256（32KB×8位）等。 随 机 存 取 存 储 器 2、动态RAM（DRAM) 单管动态存储电路 只 读 存 储 器 五、ROM 只读存储器ROM，是一种非易失性的半导体存储器件。其中所存放的信息可长期保存，掉电也不会丢失，常被用来保存固定的程序和数据。在一般工作状态下，ROM中的信息只能读出，不能写入。对可编程的ROM芯片，可用特殊方法将信息写入，该过程被称为“编程”。对可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法将原来信息擦除，以便再次编程。 只 读 存 储 器 1、掩膜式ROM 掩膜式ROM一般由生产厂家根据用户的要求定制的。 只 读 存 储 器 2、可编程的PROM 出厂时，所有存储单元的熔丝都是完好的。编程时，通过字线选中某个晶体管。若准备写入1，则向位线送高电平，此时管子截止，熔丝将被保留；若准备写入0，则向位线送低电平，此时管子导通，控制电流使熔丝烧断。换句话说，所有存储单元出厂时均存放信息1，一旦写入0使熔丝烧断，就不可能再恢复。 只 读 存 储 器 3、可擦除可编程的ROM（EPROM） 特点：芯片的上方有一个石英玻璃的窗口，通过紫外线照射，芯片电路中的浮空晶栅上的电荷会形成光电流泄漏走，使电路恢复起始状态，从而将写入的信号擦去。 常用的EPROM有 2