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1、,存储器概述 半导体读写存储器 只读存储器 主存储器的组成与寻址 高速缓冲存储器 8086/8088的主存储器,第四章 半导体存储器,一、存储器分类,存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存储程序和数据,一个二进制代码位，是最小的存储单位,由若干个存储元组成,1、按存储介质分类,例：磁盘存储器，磁带存储器,第一节 存储器概述,2、按存取方式分类,半导体存储器，磁芯存储器,磁带存储器,磁盘存储器,3、按存储器的读写功能分类,4、按信息的可保存性分类,磁盘存储器，ROM,RAM,分类2,5、按串、并行存取方式分类,6、按在计算机系统中的作用分类,分类3,一个存储单元可以包含数个能够单独编址的字节地址
2、,例：PDP-11系列计算机，一个16位字存储单元可存放两个字节，可以按字节地址寻址，也可以按字地址寻址,二、主存储器的技术指标, 存储容量,一个存储器中可以容纳的存储单元总数，称为该存储器的存储容量,常用字数或字节数（B）表示，如64K字，512KB，10MB,B：字节，8个二进制位, 存取时间,又称存储器访问时间，是指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。, 存储周期,连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。通常略大于存取时间，其时间单位为ns。,存储容量反映了存储空间的大小,存取时间和存储周期反映了主存的速度指标,技术指标续,第二节 半导体随机读写存储器,优点： 存取速度快
3、，可靠性高，价格低缺点：断电时，读写存储器不能保存信息,静态MOS存储器(SRAM),动态MOS存储器(DRAM),非易失MOS存储器（NVRAM）,一、基本结构及组成,地址译码器,存储矩阵,存储器控制逻辑,三态双向缓冲器, , , , ,A0A1,AP-1,D0,D1,DW-1, ,R / W,CE,OE,随机读写存储器的结构框图,二、三态双向缓冲器,半导体RAM的数据输入/输出控制电路多为三状态双向缓冲器结构，以便使系统中各存储器芯片的数据输入/输出端能方便地挂接到系统数据总线上。,高阻,三、高集成度DRAM和内存条1M1、1M8、8M1、64M1等各种内存芯片例如：日立5264805 ：
4、 2M84组，56个管脚内存条：由若干芯片组装在线路板上，有 30线、 72线、 168线 1M、4M 32M 128M,例 2K1： 11 1 1024K8 20 8 64M4 26 4 16K1 14 1,例：SAMSUNG公司 KMM375S1620BT 16M72、18片16M4 SDRAM、2KB EEPROM,分别写出下列各芯片的地址线与数据线的根数 地址线 数据线,一般，判断一个芯片的地址线根数是根据其存储容量，而其数据线根数则根据每单元的位数确定。,四、动态半导体存储器的刷新,动态MOS存储单元以电容的充电电荷存储信息，如果它处于静态时，电容上存储的信息将因电荷泄漏而逐渐消失。
5、为了保持存储数据的正确，必须反复的对存储单元进行充电以恢复原来的电荷，这一过程称为刷新。,定时刷新可以由专门的控制逻辑产生刷新地址，逐行循环进行，刷新对于CPU是透明的。,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刷新周期（或再生周期），一般为2ms。, 常用刷新方式,集中式刷新,分散式刷新,在允许的最大刷新周期内，根据存储容量的大小和存取周期的长短，集中安排一段刷新时间，在刷新时间内停止读/写操作,例：Intel 1103,优点：读/写操作不受刷新的影响。读写速度较高缺点：刷新时必须停止读/写操作，存在死区。,把每行存储单元的刷新分散到每个读写
6、周期内进行。把系统周期分为两半，前半段时间用来读/写数据或使存储器处于保持状态，后半段时间则用于对存储矩阵的一行进行刷新操作。,特点：避免了死区，但加长了机器的存取时间，降低了整机运算速度，且刷新过于频繁。不适用于高速存储器。,刷新2,异步式刷新,上述两种方式的结合，它充分利用了最大刷新时间并使“死区”缩短。,SRAM：6116、6264、62256、628128DRAM：2164、2118,第三节 只读存储器,一、只读存储器的结构、特点和分类,只读存储器ROM，也称固定存储器 或 永久存储器,ROM中信息的写入通常是在脱机或非正常工作的情况下用人工方式或电气方式写入的。对ROM进行信息写入常
7、称为对ROM进行编程。,三态门或开路门结构,单向导通的选择开关阵列N4或N8结构, ROM阵列示例,168位存储器，采用二极管作单向选择开关。存储矩阵由8个161位的阵列组成。1个161阵列如下图所示。,低2位地址码用于选择4行中一行,高2位选择4列中1列, 只读存储器ROM的分类,简称ROM，用掩膜工艺来控制基本存储电路的晶体管能否工作，以便达到预先写入信息的目的。,结构简单，集成度高，容易接口，价钱便宜。,主要用作微型机标准程序存储器，也可用于存储数学用表,产品出厂时，没有存储任何信息，使用时由用户根据需要自行写入信息，一旦写入，不可更改,简称EPROM，用户既可以采用某种方法自行写入信息
8、，也可也可采用某种方法擦去并重新写入。,作为标准程序或专用程序存储器,可作为非易失性RAM使用,新一代可编程只读存储器FLASH,闪速存储器 闪存,特点：掉电信息不丢失、块擦除、单一供电、高密度信息存储主要用途：保存系统引导程序、系统参数,三、只读存储器典型产品举例,N沟 FAMOS器件，24个引脚，存储容量为2K8,16K位基本存储电路排列成128128阵列，它们被分成8个16128矩阵，每个16128矩阵都代表2048个字中的某一位,电源电压为单一+5V，编程电压VPP在编程时为25V，其余时间保持为+5V。,2716的引脚排列,1、用ROM作字符发生器,当用ROM作字符发生器时，每个字符
9、在ROM中占有特定的空间，由75或79的矩阵单元组成，下图为一个由75矩阵单元组成字符Z。,输出至显示器,当地址码选择一行，该行内容就以光点反映在荧光屏上。,如地址码循环改变，各行内容就相继出现在输出端。显示器中配合X和Y扫描，屏幕上就显示出字母Z的字样。,四、只读存储器应用举例,产生64个字符的ROM结构,要显示n个字符时，所需ROM总容量应为n75位,多字符发生器的ROM，地址码分两组，一组是完成逐行扫描的行地址码，另一组是选择字符的字特征地址码，每个字特征地址码对应一个字符号。,2、用于存放BIOSBIOS是BASIC INPUT/OUT PUT SYSTEM的缩写，中文意思为基本输入/
10、输出系统。实际上，BIOS是一个程序，而且是计算机系统的一个核心程序，控制着计算机部件（包括板卡，外设）的运作。存于EEPROM中,第四节 主存储器的组成与寻址,一、存储器芯片的扩充及各芯片寻址范围,1、位并联法,适用于主存储器的字数（即存储单元数）与存储器芯片的字数相同，但位数不够的情况，即由MN芯片M8主存储器, 所需芯片数为 ，其中N是芯片每一存储单元的位数, 扩展方法：把所有芯片的地址线、片选线、读/ 写控制线各自并接在一起,例：用16K1-16K8的存储器,D0,D1,D7,CPU,1,2,8,CS,CS,CS,A0,A13,各芯片地址范围相同，均为：0000H-3FFFH,0 0
11、0 0 ,0 0 0 0 ,0 0 0 0, 0 0 0 00 0 1 1 ,1 1 1 1 ,1 1 1 1, 1 1 1 1,设CPU地址线为16根,2、字扩展法,位数不变，在字向进行扩充。 如：16K8 位存储器芯片 64K8 主存储器,需4片16K8 芯片地址线、数据线、 读/ 写控制线各自并联 片选信号线单独引出以区分各片地址,字扩展法组成的64K8位RAM,低14位片内地址,高2位片选地址,地址线、数据线、读写控制线各自并联,芯片 各芯片地址范围 片选 片内地址 十六进制表示 A15A14 A13 A1A0第一片 最低地址 00 00,0000,0000,0000 0000H 最高
12、地址 00 11,1111,1111,1111 3FFFH第二片 最低地址 01 00,0000,0000,0000 4000H 最高地址 01 11,1111,1111,1111 7FFFH第三片 最低地址 10 00,0000,0000,0000 8000H 最高地址 10 11,1111,1111,1111 BFFFH第四片 最低地址 11 00,0000,0000,0000 0000H 最高地址 11 11,1111,1111,1111 3FFFH,3、 字位扩展法,在字向和位向上均进行扩充,如：存储容量为MN 位的存储器，若用LK 位的存储器芯片组成。共需 个存储器芯片。,例：用2K
13、4位存储器芯片组成8K8 位的存储器,扩展方法：先在位向上扩展，采用位并联法，每两片为一组，即一页；然后在字向上扩展，采用字扩展法，共四组。,一片存储芯片容量为20484位,片内地址线11条，A10A0,片选地址线2条，A12，A11,8K容量，地址线共13条，分成两组,每2K字为一页，一页内有两片,奇数片接数据总线D7D4作为高4位,偶数片接数据总线D3D0作为低4位,74LS 138 3:8 译码芯片简介,输入必须同时为0，0，1时有效,低电平有效,不同编码对应于唯一的译码输出端,74LS138译码器逻辑图、引脚图、功能表,二、半导体存储器与CPU的连接,当采用更多半导体存储器芯片来组成一个主存储器时，还需使用一定的控制电路。控制电路主要体现在读写命令的产生和片选译码器如何组成，它们介于CPU和存储器之间，成为CPU和存储器之间的接口。,1、存储器与 CPU 直接相连接,1）线选方案 可以减少或不用译码器和驱动器等部件,线选就是用低位地址线进行片内的存储单元寻址（字选），用高位地址线作各片的片选地址线。,例如用4K1位的存储器组成16K8位的存储器，采用线选方案的连接方法如图所示。,
