第3章修改.ppt
第 3 章 存储器及其组成设计,在现代计算机中,存储器处于全机中心地位,3.1 概述,存储器,复习：存储器各个概念之间的关系,存储单元,存储元,存储体,1.存储容量（Memory Capacity）存储容量指存储器可以存储的二进制信息量。存储容量=字数字长如：一个存储器能存储1024个字，字长8位，则存储器容量可用 1024 8表示,微机中的存储器一般都是以字节（8位）进行编址，即总是认为一个字节是“基本”的字长。常用B表示,存储单元数一般用K、M、G、T表示 1K=1024 1M=1024K=1024*1024 1G=1024M 1T=1024G,10000101,一.计算机系统存储器的主要性能指标,2.存取时间（Memory Access Time）定义为访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所需要的时间，一般用ns表示，如55ns/65ns/120ns等。3功耗 工作电流和待机电流 4工作电压 5V、3.3V、1.8V 5.工作温度 商用级（0+70C）、工业级（-40C+85C）、军用级（-55C+125C）,二.存储器分类:,1.按存储介质分 半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。2.按存储方式分 随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取 时间和存储单元的物理位置无关。顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元 的物理位置有关。,3.按存储器的读写功能分 只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而 不能写入的半导体存储器。随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器。4.按信息的可保存性分 非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。,5.按在计算机系统中的作用分 根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为:主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。,半导体存储器,内存条:由于动态RAM集成度高，价格较便宜，在微机系统中使用的动态RAM组装在一个条状的印刷板上。系统配有动态RAM刷新控制电路，不断对所存信息进行“再生”。,1.RAM：随机存储器,是“内存”的重要组成部分，CPU执行指令可对其进行“读”、“写”操作。静态RAM：集成度低，信息稳定，读写速度快。动态RAM：集成度高，容量大，缺点是信息存储不稳定，只能保持几个毫秒，为此要不断进行“信息再生”，即进行“刷新”操作。,SRAM,内存条,2.ROM:只读存储器，所存信息只能读出,不能写入。,EPROM,4.高速缓冲存储器Cache:Cache位于CPU与主存储器之间，由高速静态RAM组成。容量较小，为提高整机的运行速度而设置,应用程序不能访问Cache，CPU内部也有Cache。,3.ROM/EPROM在微机系统中的应用:存放“基本输入/输出系统程序”(简称BIOS)。BIOS是计算机最底层的系统管理程序,操作系统和用户程序均可调用。,1.存储体 一个基本存储电路只能存储一个二进制位。将基本的存储电路有规则地组织起来，就是存储体。存储体又有不同的组织形式，体现在每种有不同的数据宽度。例：16K1位的存储体，每次存储器访问可获得1位数据项，如：8118芯片 1K4位的存储体，每次存储器访问可获得4位数据项，如：2114芯片 32K8位的存储体，每次存储器访问可获得8位数据项，如：62256芯片 2.外围电路 为了区别不同的存储单元，每个单元给予不同的地址，CPU通过地址来访问存储单元。于是电路中要有 地址译码器、I/O电路、片选控制端CS、数据缓冲 器 等外围电路,三.存储器（芯片）结构,故：存储器（芯片）=存储体+外围电路,存储器内部框图,存储体,列地址译码,地址输入缓冲,行地址译码,控制逻辑,数据缓冲,A0,An,/WE,/OE,/CS,I/O1,I/Ox,3.2 微型计算机系统中的存储器组织,现代计算机中的存储器处于全机重要地位,容量大，速度快，成本低 为解决三者之间的矛盾，目前通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器。,对存储器的要求是：,CPU内部,访问速度,低,高,不同类型存储器的用途和特点,一.存储器与CPU的连接,译码器,AB,DB,CPU,CS,RD,存储器,WR,数据总线n位,地址总线K位,Read,Write,24位地址（A23-A0），最多可访问16MB容量的存储器。地址范围：000000HFFFFFFH,20位地址（A19-A0），最多可访问1MB容量的存储器。地址范围：00000HFFFFFH,二.CPU对存储器的读写操作 每个存储单元都编排有一个地址，CPU对存储器进行操作，需要通过地址码确定要访问的单元，地址码是一串二进制数，习惯上写成16进制。1.CPU所能访问的存储器容量大小由地址线的“宽度”决定：,32位地址（A31-A0），最多可访问4GB容量的存储器。地址范围：0000,0000HFFFF,FFFFH,例：容量为8KB（213B）的存储器,地址范围：0000H1FFFH，由13根地址线提供地址。,2.存储器读写示意:,CS,读存储器过程,某一存储单元的内容送往CPU数据线。,CPU通过地址线发出地址；,由地址译码器对地址进行“翻译”,选中某一存储单元；,CPU发出存储器读命令,89H,存储器读命令,1001000110100,CS,0,写存储器过程,0000H,CPU通过地址线发出地址，并把数据放到数据线上；,CS,0,四、IBM PC/XT 的存储器分配图,系统板上的RAM 256K,IO通道中的扩展RAM 384K,保留（包括显示）的RAM 128K,扩展的ROM 192K,16K(可在系统板上扩展）,8K基本ROM,00000H 3FFFFH 40000H 9FFFFH A0000H BFFFFH C0000H EFFFFH F0000H F3FFFH F6000H FE000H FFFFFH,RAM 640K,保留 128K,ROM 256K,显卡上的显示缓冲区在此区域单色显示在 B0000H B0FFFH；彩色/图形在B8000H BBFFFH。,包括中断向量区；BIOS数据区；DOS内存驻留程序；用户程序区。,C0000H EFFFFH，所插卡的BIOS;,FE000H FFFFFH，系统板的基本输入输出 系统 BIOS，占8K字节。F6000HFDFFFH,32K放BASIC程序。,32KBASIC程序,
