计算机组成原理-第四章 存储系统.ppt

第四章 存储系统 存储器的两大功能： 1、 存储（写入Write） 2、 取出（读出Read） 三项基本要求： 1、大容量 2、高速度 3、低成本 4.1 概述 4.1.1 存储器相关特性 1.存取时间 从存储器收到读(或写)申请命令,到从存储器读(或写入)信息所需的时间称为存取时间(存储器访问时间) 2.存取周期 存取周期指示存储器做连续访问操作过程中一次完整的存取操作所需的全部时间。 指本次存取开始到下一次存取开始之间所需的时间。即 存取时间加上一段附加时间。 4.1.1 存储器相关特性 3.数据传输率 数据传输率是数据传入或传出存储器的速率。 R 单位：位数/每秒（bps） 4.1.2 存储器的分类 1.按存储器在系统中的作用分类 （1）主存（内存） 主要存放CPU当前使用的程序和数据。 4.1.2 存储器的分类 2. 按存储介质分类 4.1.2 存储器的分类 4.1.2 存储器的分类 4.1.2 存储器的分类 4.1.2 存储器的分类 4.1.3 存储系统的层次结构 三级存储体系结构： 高速缓存 — 主存 — 外存 1）主存储器：指能由CPU直接编程访问的存储器。存放需要执行的程序和需要处理的数据。也称为内存。 2）外存储器：指用来存放需要联机保存但暂不使用的程序和数据。对主存的补充和后援。位于主机的逻辑范畴之外。简称为外存。 3）高速缓存：存放最近要使用的程序和数据。解决CPU和主存之间的速度匹配。 4.1.3 存储系统的层次结构 4.1.3 存储系统的层次结构 2.主存-高速缓存层次 提高速度。 4.2 半导体存储单元与存储芯片 4.2.1 双极型存储单元与芯片 基本逻辑电路 4.2.1 双极型存储单元与芯片 1.TTL型存储单元 4.2.1 双极型存储单元与芯片 定义： 当V1通导而V2截止时，存储信息为0， 当V2通导而V1截止时，存储信息为1。 TTL的读写方式(字位线和时间关系） 4.2.1 双极型存储单元与芯片 2.TTL型存储芯片 4.2.1 双极型存储单元与芯片 四个位平面的译码结构 4.2.1 双极型存储单元与芯片 一个位平面的译码结构 4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 2.静态MOS存储芯片 例.SRAM芯片2114（1K×4位）（四管） 4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 读写时序 为了让芯片正确工作，必须按时序提供正确的地址、 控制、数据信号。 （1）读周期 4.2.2 静态MOS存储单元与芯片 （2）写周期 4.2.3 动态MOS存储单元与芯片 4.2.3 动态MOS存储单元与芯片 4.2.3 动态MOS存储单元与芯片 2.单管动态存储单元 （1）组成 3.存储芯片DRAM （Intel 2164） 4.2.4 半导体只读存储器 ROM 指一般情况下只能读出、不能写入的存储器 1、掩模型只读存储器（MROM） 4.2.4 半导体只读存储器 上页MROM结构图的说明： 1）MROM的存储元可由二极管、双极型晶体管或MOS管等构成，厂家生产时按用户要求做好，用户不能修改。 2）上图是采用MOS管的1024*8位的MROM，单译码，1024行，每行8位。译码器行选择线选中为高电平，一行8管，如果某管导通，则对应位为0，否则为1。输出为D0，D1 … D7。 3）特点： 信息一次写入后不能修改，灵活性差。 信息固定不变，可靠性高。 生产周期长，适合定型批量生产。 4.2.4 半导体只读存储器 2、可编程只读存储器（PROM） 1）为克服MROM的缺点，设计了一种出厂时全0，用户可修改1次的ROM。 2）有两种产品： 结破坏型：行列交点处制作一对彼此反向的二极管，平 时不通，为0；若加高电平，击穿1只二极管，则写1。 熔丝型：行列交点处连接一段熔丝，连通为0，若加高电平熔断，则写1。 3）以熔丝型为例：见下图，单译码，4字*4位，每个字实际上是一个多发射极管，每个发射极通过熔丝与位线相连。 4.2.4 半导体只读存储器 可编程只读存储器（PROM）结构图： 4.2.4 半导体只读存储器 3.可擦除可编程只读存储器（EPROM） 基本存储器电路 4.2.4 半导体只读存储器 芯片举例 Intel 2716 ，2K x 8，24脚 4.2.4 半导体只读存储器 4.电可擦除可编程只读存储器（EEPROM） 将EPROM改为用电来擦写。而且一次不需全部擦除，可以只改写某个单元。 5.FLASH MEMOR