《存储器扩展》PPT课件.ppt
第五章 半导体存储器,1 存储器简介2 存储器的分类3 计算机存储结构4 半导体存储器SRAM的结构5 CPU与存储器的连接（重点）,1 存储器简介,存储器的定义：信息的载体。,结绳记事甲骨竹简雕刻书画U盘、硬盘、软盘、光盘。信息的存储是各种科学技术得以存在和发展的基础。,五大类信息存储技术,印刷存储技术（中国四大发明）缩微胶片存储技术（1839England）磁存储技术（1898Denmark）半导体存储技术（20世纪60年代）光存储技术（20世纪70年代）,计算机系统中专门用于存放一定量数字信息的器件。,2 存储器的种类,按介质与机理分类,机械式：打孔的带子磁介质：光存储器：LD,CD,DVD半导体存储器：集成电路铁电存储器等等,动态磁媒介（有机械运动）静态磁媒介（无机械运动）,软硬磁盘磁鼓磁带磁卡磁墨水,磁芯磁膜磁泡（老计算机内存）,按存取方式分类,SAM：顺序存取存储器DAM：直接存取存储器AM：关联存取存储器,2 存储器的种类,按计算机体系结构分类,微程序控制存储器变址存储器高速缓冲存储器主存辅助存储器后备存储器,2 存储器的种类,半导体存储器分类,ROM(只读，非易失性)RAM(随机，读写同速，易失),MASK ROMPROMEPROMEEPROMFLASH ROM,动态随机存储器需要刷新电路，静态不需要速度：SRAMDRAM集成度：SRAMDRAM单格：SRAMDRAM,SRAM静态随机存储器DRAM动态随机存储器,3 计算机存储器结构,一台计算机存储最基本的存储要求1.用以暂时保存被处理的程序，数据，中间结果和最后结果的内存能力2.用以永久记录某些结果和程序以便将来再使用的外存能力,同时对两项能力的技术指标是,高速度 ns级大容量 G级低成本 affordable高可靠性,解决之道,从物理低端解决问题，工艺，技术上提升4项指标。从存储体系结构上解决问题。存储时序上,并行：一次访问多个存储单元交叉访问：访问一片存储单元，流水线工作虚拟存储器技术,原理图,计算机存储器结构图,寄存器堆,高速缓冲存储器,主存储器,联机外部存储器,脱机外部存储器,存储容量递增单位价格递减,CPU访问速度递增,CPU内部,寄存器堆,主存储器,外部存储器,CPU内部,微机主板上,8088微机存储结构,4 半导体存储器SRAM内部结构,存储矩阵2nN,三态缓冲器,地址译码器,控制逻辑,地址总线,数据总线,CS WR RD,存储矩阵,存储矩阵：存放1，0单位存储单元的有机组合（每n位分配一个地址，n称为字长）,存储矩阵的容量一般表示如下：2108,每8个存储位分配一个地址，每个地址对应8位存储位。8个存储位并行，要求8根数据线。共有地址210个，即1K个地址空间。,地址译码器,地址译码电路的功能是根据地址选中相应的存储单元，将其与数据总线连通。,两种内部译码方式：,单译码：1个地址空间对应1根地址选中线。双译码：1根地址线可选中1行或1列地址空间，当要选择1个地址空间时需要2根地址线交叉选中。,三态缓冲电路,三态缓冲电路实现数据传输的双向放大，双向驱动，与格式转换。,控制逻辑电路,存储器的控制信号主要包括片选（当片选无效时，数据总线浮空，存储器不工作），读写方向，DRAM刷新。,5 CPU与存储器的连接,CPU时序与存储器时序的配合CPU总线的负载能力存储器的组成存储芯片地址的分配,存储器的组成,多片存储器芯片共同组合在一起为CPU提供一定的内存空间，有时是每片存储芯片各获得一段内存地址。有时是多片存储芯片共用一段内存地址。,按位扩展按字扩展混合扩展,共用地址线，P137页，图56,共用数据线，P139页，图58,P138页，图57,存储芯片地址的分配,每组存储芯片地址和CPU低地址连接。利用剩余所有高位地址译码后连接不同芯片组的片选，当前只选择一组存储芯片工作。其优点是能保证每组存储芯片的地址不重叠（即每个地址单元只能使用一个唯一的地址来访问）而且每组存储芯片所占地址连续。,全译码：,每组存储芯片地址和CPU低地址连接。只利用部分高位地址（或不用）译码连接不同芯片组的片选。其优点是译码电路简单，但会导致地址重叠（即每个地址单元可以用不同的地址来访问）,部分译码：,存储地址译码电路74LS138经常用来作为存储器的译码电路。,74LS138的真值,例：4KB RAM的连接（用RAM芯片2114组成）（1）已知2114的容量为：10244；计算出所需的芯片数（2）构成数据总线所需的位数和系统所需的容量（3）控制线，数据线，地址线的连接：有线选方式、局部译码选择方式和全局译码选择方式之分。,用2114芯片组成4K RAM线选控制译码结构图,A9,A0,D7,D,0,A9,A0,CS,OE,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,OE,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,OE,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,OE,2114,WE,D7,D4,A13,A12,A11,A10,A9,A0,D7,D0,WE,RD,地址分配,用2114芯片组成4K RAM局部译码结构图,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,译,码,器,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D0,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A15,A12,A11,A10,A9,A0,IO/M,CPU,WE,D7,D0,地址分配,2/4 译码,用2114芯片组成4K RAM全局译码结构图,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,6,：,64,译,码,器,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D0,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D0,A9,A0,D7,D0,A9,A0,CS,2114,WE,D7,D4,A15,A10,A9,A0,IO/M,CPU,WE,D7,D0,地址分配,6/64 译码,线选译码方式地址分布(地址有重叠),局部译码方式地址分布(地址有重叠),全译码方式地址分布(地址无重叠),
