组成原理课件 - 存储器.ppt

第6章 存储器 § 7· 1 存储器的概述 一、存储器的分类 § 7· 2 半导体存储器 一、概述 1、半导体存储器芯片的组成 三、动态RAM 1、动态RAM的基本单元电路 3、刷新方法 动态RAM必须采用定时刷新，即在规定的时间里对全部存储单 元电路作一次刷新，一般刷新时间为2毫秒。在刷新周期内由专用 的刷新电路来完成对基本单元电路的逐行刷新。 （1）集中刷新 在刷新周期内对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新， 此时必须停止读/写操作。 例：动态RAM芯片内32×32矩阵，读写周期为0.5μs，连续刷新 32行需16 μs占32个读/写周期。在刷新周期2ms内含4000个读/写 周期，实际在前3968个周期用于读/写操作或维持，后32个周期用 于刷新。 特点：访存出现32/4000即8%的死区。 （2）分散方式 分散刷新是将对每行存储单元的刷新分散到每个读/写周期内 完成。将存取周期分成两段，一段用于读/写或维持，另一段用来刷 新。 特点：虽然克服了死区的现象，但使机器的存取周期由0.5μs变成 1μs，使整机的工作效率下降。 （3）集中与分散结合方式（异步） 先用要刷新的行数对2ms进行分割，再将每行的时间分为两 段，前段用于读/写或保持，后段时间即0.5μs用于刷新。 特点：即克服了死区现象，又提高了整机的工作效率。 例：128 ×128芯片，每行刷新时间为2ms/128=15.6 μs 四、只读存储器ROM 根据制造工艺只读存储器ROM可为ROM、PROM、EPROM、 E2PROM、Flash Memory等。P88~91 1、掩膜ROM（只读存储器） 通过元件的“有”表示信息“1”，元件的“无”来表示信息“0”。 2、PROM（一次性可编程只读存储器） 熔丝未断表示信息“1”，熔丝烧断表示信息“0” 3、EPROM（可擦可编程序的只读存储器） 通过紫外线照射，可实现信息的擦除，外加+25的编程电压及宽 50ms的编程脉冲可对指定的单元写入信息“1”和“0”。 4、 E2PROM（可电擦可编程的只读存储器） 通过给定的擦除电压可对位或字节的信息进行擦除。（10万次） 5、 Flash Memory（快擦除读写存储器） 通过给定的擦除实现对原有信息的擦除，并可实现在线编程。 五、只读存储器芯片的结构与引脚 （P207 图7-29） 五、多体交叉存储器 由多个存储模块构成，每个模块有相同的容量和存取速度，各 模块有各自独立的地址寄存器、数据寄存器、地址译码器、驱动和 读写电路，它们能并行、交叉工作。各自以等同的方式与CPU传递 信息。CPU在一个周期内分时访问每个存储体。若多体交叉存储器 由n个存储模块构成，存储器的工作速度可提高n倍。 它是在多总 线结构的计算机中，提高系统的吞吐率的最有效方法。 例：问读0、5、10、15存储单元中的数据和读1、3、5、 7存储单 元中的数据各需多少周期？ 多体交叉存储器按选择不同存储模块所用地址位是高位地址还 是低位地址可分为高位交叉编址的多体存储器和低位交叉编址的多 体存储器 1、高位交叉编址的多体存储器 例：已知RAM芯片的容量为1K×8，现要构成按字节寻址 的2体交叉的容量为2K×8存储器，若采用高位交叉编址 画出存储器的结构图。 例：已知RAM芯片的容量为1K×8，现要构成按字节寻址 的2体交叉的容量为2K×8存储器，若采用低位交叉编址 画出存储器的结构图。 六、CPU与存储器的连接 1、位扩展 是指只进行位数据扩展（加大字长），达到存储器字长的要求。 连接方式：将各存储芯片的地址线、片选线和读写线相应地并联起来，而将和芯片的数据线单独列出。如用8片的16K ×1的存储芯片扩充为16K ×8的存储器。地址线条数为 log 2 16K=14 2、字扩展：仅在字向扩展，而位数不变。 连接方式：将芯片的地址线、数据线、读写线并联，由片选信 号来区分各个芯片。 例：用16K ×8的芯片扩展成64K×8的存储器，画出连接图。 3、字位扩展法：先扩展位，再扩展字。是上述两种方式的结合。 例：用2K ×4的RAM 芯片组成4K ×8的存储器，画出连接图。 练习：已知CPU共有16条地址线、8条数据线，用MREQ*（低电平 有效）作为访存控制信号，用R/W*作为读写命令信号。现有存储芯 片：ROM 有2K×8和