《微机原理》第05章存储器原理与接课件口1.ppt

第五章 存储器原理与接口 存储器分类 多层存储器结构概念 主存储器及存储控制 8086系统存储组织 5.1 存储器分类 5.1.1 有关存储器几种分类 存储介质分类 半导体存储器 磁盘和磁带等磁表面存储器 光电存储器 5.1.2 按存取方式分类 随机存储器RAM (Random Access Memory) 只读存储器ROM（Read-Only Memory） 串行访问存储器(Serial Access Storage) 5.1.3 按在计算机中的作用分类 主存储器(内存) 辅助存储器(外存) 高速缓冲存储器 双极型RAM——存取速度快，但集成度低，功耗大，主要用于速度要求高的位片式微机中 静态MOS RAM(SRAM)——集成度高于双极型RAM，功耗低于双极型RAM 动态RAM（DRAM）——更高集成度，需要定时刷新。 静态MOS RAM的集成度高于双极型RAM，而功耗低于双极型RAM；DRAM（DRAM）比SRAM（SRAM）具有更高的集成度，但是它靠电路中的栅极电容来储存信息，由于电容器上的电荷会泄漏，因此，它需要定时进行刷新。 不可编程掩模式MOS ROM又称为固定存储器。 它是由器件制造厂家根据用户事先编好的机器码程序，把0、1信息存储在掩模图形中而制成的ROM芯片。这种芯片制成以后，它的存储矩阵中每个MOS管所存储的信息0或1被固定下来，不能再改变，而只能读出。 如果要修改其内容，只有重新制作。 适合大批量生产 为了克服上述掩模式MOS ROM芯片不能修改内容的缺点，设计了一种可编程序的只读存储器PROM（programmable ROM），用户在使用前可以根据自己的需要编制ROM中的程序。 熔丝式PROM的存储电路中的电子开关Ｓ改为一段熔丝。假定在制造时，每一单元都由熔丝接通，则存储的都是0信息。如果用户在使用前根据程序的需要，利用编程写入器对选中的基本存储电路通以20mA～50mA的电流，将熔丝烧断，则该单元将存储信息1。这样，便完成了程序修改。由于熔丝烧断后，无法再接通，所以，PROM只能一次编程。编程后，不能再修改。 PROM芯片虽然可供用户进行一次修改程序，但仍很局限。为了便于研究工作，试验各种ROM程序方案，就研制了一种可擦除、可再编程的ROM，即EPROM（erasable PROM）。 在EPROM芯片出厂时，它是未编程的。 可用两种方法来擦除原存的信息。一种是利用专用的紫外线灯对准芯片上的石英窗口照射15～20分钟，即可擦除原写入的信息，以恢复出厂时的状态，经过照射后的EPROM，就可再写入信息。写好信息的EPROM为防止光线照射，常用遮光胶纸贴于窗口上。这种方法只能把存储的信息全部擦除后再重新写入，它不能只擦除个别单元或某几位的信息，而且擦除的时间也很长。 近几年来，采用金属—氮—氧化物—硅（MNOS）工艺生产的MNOS型PROM，它是一种利用电来改写的可编程只读存储器，即EEPROM（或称E2PROM），这种只读存储器能解决上述问题。 当需要改写某存储单元的信息时，只要让电流通入该存储单元，就可以将其中的信息擦除并重新写入信息，而其余未通入电流的存储单元的信息仍然保留。 用这种方法改写数万次，只需要0.1s～0.6s，信息存储时间可达十余年之久，这给需要经常修改程序和参数的应用领域带来极大的方便。但是，EEPROM有存取时间较慢，完成改写程序需要较复杂的设备等缺点，现在正在迅速发展高密度、高存取速度的EEPROM技术。 5.2 多层存储结构概念 1、核心是解决容量、速度、价格间的矛盾，建立起多层存储结构。 一个金字塔结构的多层存储体系 充分体现出容量和速度关系 2、 多层存储结构 寄存器 Cache(高速缓存) 内存 磁盘 磁道、光盘 Cache的工作原理 两种存储系统 在一般计算机中主要有两种存储系统： Cache存储系统 对程序员是透明的 目标： 提高存储速度 虚拟存储系统 对应用程序员是透明的。 目标： 扩大存储容量 Cache—主存层次 ： 解决CPU与主存的速度上的差距 ； 主存—辅存层次 ： 解决存储的大容量要求和低成本之间的矛盾 。 5.3 主存储器及存储控制 5.3.1 主存储器 主要指标 存储容量、存取时间/存储周期、可靠性 存储容量 2.基本操作 5.3.2 主存储器的基本组成 （2）动态存储单元电路 1.存储体 存储器由大量的基本存储电路组成，这些存储电路有规则的组合起来就成为存储体。 2. 外围电路 片选信号CS（CS1、C