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1、教学课件微机原理第六章 存储器69P 第6章存储器?6.1半导体存储器的性能特点和分类?6.2随机存取存储器?6.3只读存储器机电工程系经典PPT模版?6.4半导体存储器接口技术?6.5高速缓冲存储器?6.6虚拟存储器6.1半导体存储器的性能特点和分类?6.1.1.半导体存储器的分类?6.1.2半导体存储器的主要性能指标机电工程系经典PPT模版?6.1.3半导体存储芯片的组成6.1.1.半导体存储器的分类按制造工艺分类按存取方式分类机电工程系经典PPT模版1按制造工艺分类 （1）双极（Bipolar）型?由TTL（Transistor-Transistor Logic）晶体管逻辑电路构成。 ?
2、存储器工作速度快，与CPU处在同一量级?集成度低、功耗大、价格偏高机电工程系经典PPT模版 （2）金属氧化物半导体型（MOS型）?用来制作多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM、E2PROM、Flash Memory等。 ?集成度高、功耗低、价格便宜?速度较双极型器件慢2按存取方式分类半导体存储器随机存取存储器（RAM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）随机存取存储器（RAM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）掩膜式ROM机电工程系经典PPT模版半导体存储器只读存储器（ROM）只读存储器（ROM）掩膜式ROM可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPRO
3、M）电可擦除PROM（E可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）电可擦除PROM（E22PROM）说明 （1）随机存取存储器RAM?信息可以随时写入或读出?关闭电源后所存信息将全部丢失?静态RAM采用双稳电路存储信息，而动态RAM是以电容上的电荷存储信息。 ?静态RAM速度更快，而动态RAM的集成度更高、功耗和价格更低，动态RAM必须定时刷新。 机电工程系经典PPT模版 （2）只读存储器ROM?ROM是一种在工作过程中只能读不能写的非易失性存储器?掉电后所存信息不会丢失6.1.2半导体存储器的主要性能指标存储容量存取速度机电工程系经典PPT模版功耗可靠性性能/价格比主要性能指标?存
4、储容量存储器所能记忆信息的多少即存储器所包含记忆单元的总位数称为存储容量。 ?存取速度从CPU给出有效的存储地址到存储器给出有效数据所需的时间?功耗机电工程系经典PPT模版?功耗功耗反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了发热程度（温度会限制集成度的提高）。 ?可靠性以平均无故障时间（MTBF）来衡量。 平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。 ?性能/价格比衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等的一个综合指标6.1.3半导体存储芯片的组成存储体地址译码器机电工程系经典PPT模版控制逻辑电路数据缓冲器半导体存储芯片的组成11存储体?存储芯片的主体，它由若干个
5、存储单元组成。 ?一个存储单元为一个字节，存放8位二进制信息。 ?每个存储单元有一个地址（称为存储单元地址）?存储体总是按照二维矩阵的形式来排列存储元电路。 ?体内基本存储元的排列结构通常有两种。 一种是“多字一位”结构（简称位结机电工程系经典PPT模版?体内基本存储元的排列结构通常有两种。 种是多字位结构（简称位结构），其容量表示成N字1位。 例如，1K1位，4K1位。 另一种排列是“多字多位”结构（简称字结构）另一种排列是“多字多位”结构（简称字结构），其容量表示为N字4位/字或N字8位/字。 如静态RAM的6116为2K8，6264为8K8等。 ，其容量表示为N字4位/字或N字8位/字。
6、 如静态RAM的6116为2K8，6264为8K8等。 2地址译码器?接收CPU的N位地址，经译码后产生2n个地址选择信号3控制逻辑电路?接收片选信号及CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号4数据缓冲器?用于暂时存放CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。 m102n110n位地址位地址地址译码地址译码器存储矩阵存储矩阵数据缓冲数据缓冲器m位数据存储芯片组成示意图机电工程系经典PPT模版R/WCS器控制逻辑控制逻辑器6.2随机存取存储器?6.2.1静态RAM?6.2.2动态RAM?623PC机内存条机电工程系经典PPT模版?6.2.3PC机内存条6.2.1静态RAMSRAM的基本存储电路
7、SRAM的读写过程机电工程系经典PPT模版典型SRAM芯片T 3、T4是负载管，T 1、T2为工作管，为工作管，T 5、T 6、T 7、T8是控制管。 是控制管。 X地址选择T6T5T4T3V CC1SRAM的基本存储电路机电工程系经典PPT模版该电路有两种稳定状态T11截止，T截止，T22导通为状态“1”；T22截止，T截止，T11导通为状态“0”。 Y地址选择T8BT7AT6T5T2T1T4T3所有存储元共用此电路所有存储元共用此电路图6-3静态RAM的基本存储电路I/OI/OX0X1XA0A1A5（0，1）（0，0）地址输入缓冲地址输入缓冲器X地址译码器地址译码器（0，63）（）（1，6
8、3）（）（63，63）（63，1）（63，0）（）（1，1）（）（1，0）2SRAM的读写过程机电工程系经典PPT模版A6OEA7A11CEY63Y1Y0X63DB i器控制电路Y地址译码器地址输入缓冲器双向三态缓冲器双向三态缓冲器I/O电路WE3典型SRAM芯片?常用的SRAM芯片有2114（1K4）、2142（1K4）、6116（2K8）、6232（4K8）、6264（8K8）、和62256（32K8）等。 常用的SRAM芯片有2114（1K4）、2142（1K4）、6116（2K8）、6232（4K8）、6264（8K8）、和62256（32K8）等。 符号名称功能说明A A00A99地
9、址线接相应地址总线，用来对某存储单元寻址机电工程系经典PPT模版WECSI/O11I/O44双向数据线用于数据的写入和读出片选线低电平时，选中该芯片写允许线双向数据线用于数据的写入和读出片选线低电平时，选中该芯片写允许线V V CC电源线5VCS=0时写入数据；WE=0，表6-1Intel2114芯片引脚功能说明输入数据输入数据630列I/O电路列选电路列选I/O1A4A9630GNDV CC行选行选存储单元64行64列2114SRAM结构框图及引脚1182114A6A5A4A3AV CCA7A8A9I/O机电工程系经典PPT模版WECS&11控制A0SA3SI/O4I/O3I/O2GND91
10、0A0A1A2CSI/O1I/O2I/O3I/O4WE6.2.2动态RAMDRAM的基本存储电路DRAM的特点典型DRAM芯片机电工程系经典PPT模版典C T1行选择线X电容C有电荷表示“1”，无电荷表示“0”。 若地址经译码后选中行选线X及列选线Y，则T电容C有电荷表示“1”，无电荷表示“0”。 若地址经译码后选中行选线X及列选线Y，则T 11、T22同时导通，可对该单元进行读/写操作。 同时导通，可对该单元进行读/写操作。 1DRAM的基本存储电路机电工程系经典PPT模版读出再生放大器读出再生放大器T2列选择线Y数据I/O线T T22为一列基本存储单元电路上共有的控制管。 为一列基本存储单
11、元电路上共有的控制管。 2DRAM的特点 （1）DRAM芯片的结构特点?DRAM与SRAM一样，都是由许多基本存储元电路按行、列排列组成二维存储矩阵DRAM与SRAM一样，都是由许多基本存储元电路按行、列排列组成二维存储矩阵?DRAM芯片都设计成位结构形式，即每个存储单元只有一位数据位，一个芯片上含有若干字。 如4K1位，8K1位，16K1位，64K1位或256K1位等DRAM芯片都设计成位结构形式，即每个存储单元只有一位数据位，一个芯片上含有若干字。 如4K1位，8K1位，16K1位，64K1位或256K1位等?DRAM芯片集成度高，存储容量大，因而要求地址线引脚数量多DRAM芯片常将地址输
12、入信号分成两组采用两路复用锁存方式即分两次把地址送机电工程系经典PPT模版常将地址输入信号分成两组，采用两路复用锁存方式，即分两次把地址送入芯片内部锁存起来，以减少引脚数量。 （2）DRAM的刷新?刷新就是不断地每隔一定时间（一般每隔2ms）对DRAM的所有单元进行读出，经读出放大器放大后再重新写入原电路中，以维持电容上的电荷，进而使所存信息保持不变刷新就是不断地每隔一定时间（一般每隔2ms）对DRAM的所有单元进行读出，经读出放大器放大后再重新写入原电路中，以维持电容上的电荷，进而使所存信息保持不变?对DRAM的刷新是按行进行的，每刷新一次的时间称为刷新周期。 从上一次对整个存储器刷新结束到
13、下一次对整个存储器全部刷新一遍所用的时间间隔称为最大的刷新时间间隔，一般为2ms。 对DRAM的刷新是按行进行的，每刷新一次的时间称为刷新周期。 从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍所用的时间间隔称为最大的刷新时间间隔，一般为2ms。 符号名称符号名称3典型DRAM芯片?DRAM芯片常用的有Intel2116（16K1位）、 2118、2164等。 ? （1）芯片的引脚机电工程系经典PPT模版A0A6地址输入写（或读）允许写（或读）允许列地址选通V BB电源（-5V）行地址选通V CC电源（5V）Din数据输入V DD电源（+12V）Dout数据输出V SS地WECAS
14、RAS表6-2Intel2116的引脚名A6A1A0A0A1A2行地址锁存及译码器行地址锁存及译码器RAS128128存储矩阵（存储矩阵（16K1）1/128 （2）Intel2116内部结构机电工程系经典PPT模版D out1/128A1A8A7A6A3A4A5列地址锁存及译码器列地址锁存及译码器128个列放大器个列放大器I/O电路D in定时控制发生器定时控制发生器写信号锁存器写信号锁存器WECAS6.2.3PC机内存条FPM DRAMEDO DRAM机电工程系经典PPT模版SDRAMDDRDRDRAMPC机内存条1FPM DRAM（Fast PageMode DRAM，快速页面模式内存）
15、?把连续的内存块以页的形式来处理。 即CPU所要读取的数据是在相同的页面内时，CPU只要送出一个行地址信号。 2EDO DRAM（Extended DataOut DRAM,扩展数据输出内存）把连续的内存块以页的形式来处理。 即CPU所要读取的数据是在相同的页面内时，CPU只要送出一个行地址信号。 2EDO DRAM（Extended DataOut DRAM,扩展数据输出内存）?和FPM的基本制造技术相同，在缓冲电路上有所差别，在本周期的数据传送尚未完成时，可进行下一周期的传送。 机电工程系经典PPT模版可进行下周期的传送。 3SDRAM（Synchronous BurstDRAM,同步突发内存）?采用了多体存储器结构和突发模式，为双存储体结构，也就是有两个存储阵列，一个被CPU读取数据时，另一个已经做好被读取的准备，两者相互自动切换。 4DDR（Double DataRate,双倍数据速率）SDRAM采用了多
