第五章 存储器5.1 存储器的分类（P207）存储器就是用来存储程序和数据的，程序和数据都是信息 的表现形式存储器是计算机(包括微机)硬件系统的重要组成部分，有了 存储器，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序及数据的代码 保存起来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自动完成信息 处理的功能存储器的容量越大，记忆的信息也就越多，计算机的功能 也就越强存储器系统的三项主要性能存储容量：是存储器系统的首要性能指标，因为存储容量越大 ，则系统能够保存的信息量就越多，相应计算机系统的功能就 越强；存储器的存取速度：直接决定了整个微机系统的运行速度，因 此，存取速度也是存储器系统的重要的性能指标；存储器的成本：也是存储器系统的重要性能指标 为了在存储器系统中兼顾以上三个方面的指标，目前在计 算机系统中通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器 、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统 从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的 容量，而其成本则接近廉价慢速的辅存平均价格存储器分类（P207）1. 按照存取速度和用途分类按照存取速度和用途可把存储器分为两大类：内部存储器（简 称内存，又称主存储器）和外部存储器（简称外存）。
内存：主存储器，位于计算机主机内部，用于存放当前正在使用或 经常使用的程序或数据其特点是，CPU可以直接对它进行访问， 速度较快，容量较小，价格较贵，一般由半导体存储器构成内存 的容量受CPU地址总线位数的限制外存：辅助存储器，位于计算机主机外部，用于存放程序或数据 其特点是，CPU不能直接对它进行访问，由专用的设备来管理，速 度较慢，容量较大，价格较便宜，一般由磁存储器或光存储器构成 外存与CPU之间没有直接通路，外存中的信息在需要时先调 到主存，然后由CPU 执行2. 按构成存储器的器件和存储介质分类按构成存储器的器件和存储介质主要可分为：磁芯存储器、半 导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光 盘存储器等 3．按存取方式分类可将存储器分为随机存取存储器、只读存储器两种形式1）随机存储器RAM(Random Access Memory)又称读写存储器，指能够通过指令随机地、个别地对其中各个 单元进行读/写操作的一类存储器 按照存放信息原理的不同，随机存储器又可分为静态和动态两 种静态RAM（SRAM）是以双稳态元件作为基本的存储单元来保 存信息的，因此，其保存的信息在不断电的情况下，是不会被破坏 的；而动态RAM（DRAM）是靠电容的充、放电原理来存放信息 的，由于保存在电容上的电荷，会随着时间而泄露，因而会使得这 种器件中存放的信息丢失，必须定时进行刷新。
2）只读存储器ROM (Read-Only Memory)在微机系统的运行过程中，只能对其进行读操作，而不能 进行写操作的一类存储器ROM通常用来存放固定不变的程序 、汉字字型库、字符及图形符号等随着半导体技术的发展，只读存储器也出现了不同的种类 ，如可编程的只读存储器PROM(Programmable ROM)，可擦除 的可编程的只读存储器EPROM(Erasible Programmable ROM) 和E2PROM(Electric Erasible Programmable ROM)以及掩膜型 只读存储器MROM(Masked ROM)等，近年来发展起来的快擦型 存储器(F1ash Memory)具有E2PROM （ EEPROM ）的特点3．按在微机系统中位置分类分为主存储器(内存)、辅助存储器(外存)、缓冲存储器等，主存储器又称为系统的主存或者内存，位于系统主机的内部，CPU可以直接对其中的单元进行读/写操作；辅存存储器又称外存，位于系统主机的外部，CPU对其进行的存/取操作，必须通过内存才能进行；缓冲存储器位于主存与CPU之间，其存取速度非常快，但存储容量更小，可用来解决存取速度与存储容量之间的矛盾，提高整个系统的运行速度。
另外，还可根据所存信息是否容易丢失，而把存储器分成易失性存储器和非易失性存储器如半导体随机存储器（DRAM，SRAM），停电后信息会丢失，属易失性；而半导体只读存储器（ROM），磁带和磁盘等磁表面存储器，属非易失性存储器缓冲存储器(Cache)双极型半导体存储器随机存储器(RAM) MOS存储器（静态、动态） 存储器 掩膜型只读存储器ROM可编程只读存储器PROM只读存储器(ROM) 紫外线可擦除只读存储器EPROM电可擦除只读存储器EEPROM磁盘(软盘、硬盘、盘组)存储器外部存储器 磁带存储器光盘存储器存储器分类 ：存储器选择的原则1. 选取存储器芯片的原则只读存储器常用于固化程序和常数，以便系统一开机就可按预定的程序工作若所设计的系统是小批量生产或开发产品 ，则建议使用EPROM和E2PROM；若为成熟的大批量产品，则应采用PROM或掩膜ROM，以降低生产成本和提高系统的可靠性随机存储器常用来存取实时数据、变量和运算结果若所用的RAM容量较小或要求较高的存取速度，则宜采用SRAM；若所用的RAM容量较大或要求低功耗，则应采用DRAM，以降低成本。
2. 工作速度匹配CPU对外部存储器进行读写所需要的时间称为CPU的访存时间，是指CPU向外部存储器发出地址码和读/写完数据所需要的时间存储器的最大存取时间是存储器固有的时间（可查阅相关的 手册或实际测量获得）为了使CPU和外部存储器同步而可靠工作， CPU的访存时间必须大于所用外部存储器的最大存取时间3. 对存储容量的要求微机所需的存储容量与存储器芯片本身的存储容量不是同一个概念微机所需的存储容量是由实际应用系统的应用程序和实时数据的数量决定的，而存储器芯片的存储容量是存储器固有的参数，不同型号的存储器的存储容量也不同一般说来，在应用系统所需存储容量不变的前提下，若所选存储器本身存储容量越大，则所用芯片数量就越小，所需的地址译码电路就越简单4. 对存储器地址空间的分配在确定RAM和ROM的容量和所选存储器的型号和数量之后 ，还必须给每个芯片划定一个地址范围，无论怎样划定存储器的 地址范围，都必须满足存储器本身的存储容量，否则会造成存储 器硬件资源的浪费5. 合理地选择地址译码方式可根据实际应用系统的具体情况，按线选法、全地址译码法 、部分地地址译码法等地址译码方式的优缺点选择合理的地址译 码方式。
6. 功耗要求在应用系统要求低功耗时，应尽量选择CMOS器件，但 CMOS器件容量小、速度慢，HMOS器件在功耗、速度方面具有 较好的特性总之，要从易失性 、只读性、位容量 、 功耗、速度、价格 、可靠性等方面选择存储器5.2 随机存取存储器（RAM）（P209 ）用来存放数据或指令，是计算机的重要记忆存储部件其特点是：在微机系统的工作过程中，可以随机地对其中的各个存储单元 进行读／写操作，读写方便，使用灵活；缺点为断电后RAM内存储 的信息会丢失，RAM是易失性存储器RAM的分类：按器件类型RAM可分为双极型和MOS型两种按结构和工作原理可分为静态（SRAM）和动态 （DRAM）两 种(工作原理见后两页) 双极型RAM：工作速度快，工艺复杂，成本高，集成度低适合于高速RAMMOS型RAM：制造工艺简单，成本低，功耗小，集成度高，工作速度比双极型RAM低适合于大容量的RAM6管静态RAM基本存储单元单管动态RAM基本存储单元(P212)5.2.1 存储器的系统结构 （P209----210 ）一个存储器系统一般由以下几部分组成 P210图5-2基本存储单元存储体地址译码器片选与读／写 控制电路I/O电路集电极开路或 三态输出缓冲 器其它外围电路1．基本存储单元一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改变。
不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不同2．存储体一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放M×N个二进制信息，就需要用M×N个基本存储单元，它们按一定的规则排列起来，由这些基本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵3．地址译码器由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元 一般存放8位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元不同的地址地址译码 器的作用就是用来接受CPU送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读／写 操作 存储器地址译码有两种方式，通常称为单译码与双译码 （1）单译码 单译码方式又称字结构，适用于小容量存储器 （2）双译码 在双译码结构中，将地址译码器分成两部分，即行译码器( 又叫X译码器)和列译码器(又叫Y译码器)X译码器输出行地址 选择信号，Y译码器输出列地址选择信号行列选择线交叉处即为所选中的内存单元，这种方式的特点是译码输出线较少4．片选与读／写控制电路片选信号用以实现芯片的选择对于一个芯片来讲，只有当片 选信号有效时，才能对其进行读／写操作片选信号一般由地址译 码器的输出及一些控制信号来形成，而读/写控制电路则用来控制对 芯片的读/写操作。
5．I/O电路I/O电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间，用来控 制信息的读出与写入，必要时，还可包含对I/O信号的驱动及放大 处理功能 6．集电极开路或三态输出缓冲器为了扩充存储器系统的容量，常常需要将几片RAM芯片的数据 线并联使用或与双向的数据线相连，这就要用到集电极开路或三态 输出缓冲器 7．其它外围电路对不同类型的存储器系统，有时，还专门需要一些特殊的外围 电路，如动态RAM中的预充电及刷新操作控制电路等，这也是存储 器系统的重要组成部分 5.2.2 静态随机存取存储器 SRAM特点：速度快、片容量小、功耗大，在计算机中常用于超高速缓存 常用的静态存储器RAM芯片有6116(2K×8位)、6264(8K×8位)、 62128(16K×8位)、62256(32K×8位)、628128（128K×8位）等 由于由于价格相差不大，而大容量的速度快，且一般扩展时数据存 储器应留有一定的空间余量，因此一般选择8KB以上的芯片作为外 部数据存储器该系列不同型号的仅仅是地址线的数目和个别引脚 有差别其引脚排列如下图所示引脚符号的含义和功能如下：6264，213=8KB，所以，6264有13位地址线。
片选信号输入线，低电平有效写允许信号输入线，低电平有效读允许信号输入线，低电平有效VCC ：主电源输入线，一般为+5V GND ：地线 62644.2.3 动态随机存取存储器 DRAM （P211 ）存储元中管子的数目较少（1个），有利于集成速度比 SRAM慢、片容量大、功耗低，成本比SRAM低 缺点是每隔一定时间需要刷新一次（即：需要进行周期性刷新），刷新时间一般小于1ms刷新时是先读后写适合于构成大容量存储器，如计算机中的内存注：目前生产的DRAM自身都能进行刷新，不需要外加电路只读存储器（简称ROM）是指在微机系统的运行过程中，只能读出，不能写入一类存储器，在不断发展变化的过程中，ROM器件也产生了掩模ROM、PROM、EPROM、E2PROM、Flash闪存等各种不同类型特点：具有非易失性写入或擦除一般需用特殊方法对ROM的编程：只读存储器存入数据的过程称为对ROM的编程5.3 只读存储器（ROM）（P221 ）根据编程方法不同，ROM通常分为以下三类：（1）固定内容的ROM（只能读出，不能修改设计周期长，可靠性高、集成度高、价格便宜、适用于批量生产）（2）一次可编程的ROM（PROM）（用户可根据需要修改存储器中的某些存储单元，。