嵌入式系统的存储器

1、第4章简答题1、 解释下列概念： RAM、ROM、PROM、EPROM EEPROM及 Flash 存储器。答：RAM:顺序存储器（RAM）是可读可写的存储器，CPU可以对ROM单元的内容随机地进行读写访问。ROM：只读存储器（ROM）是一种半导体存储器，其特性是一旦存储 数据就无法 再将之改变或删除，且内容不会因为 电源关闭而消失。PROM：可编程只读存储器（PROM ）其内部有行列式的镕丝，可依用户（厂商） 的需要利用电流将其烧断，以写入所需的数据及程序，镕丝一经烧断便无法再恢复， 亦即数据无法再更改。EPROM可抹除可编程只读存储器 （EPROM ）可利用高电平将数据编程写入， 但抹除时

2、需将线路曝光于 紫外线下一段时间，数据始可被清空，再供重复使用。EEPROM电子抹除式可复写只读存储器 （EEPROM）”，相比EPROM，EEPROM 不需要用紫外线照射，也不需取下，就可以用特定的 电压，来抹除芯片上的信息， 以便写入新的数据。Flash存储器：Flash存储器是一种电子式可清除程序化只读存储器 的形式，允许在 操作中被多次擦或写的存储器。2、解释下列名词：存储元件、存储单元、存储单元地址及存储字。存储元件：用一个具有两种稳定状态，并且在一定条件下状态可互相装换的物 理器件来表示二进制数码0和1，这种器件称为存储组件。存储单元：有若干个存储元组成一个存储单元。存储单元地址：

3、存储单元按照一定的规则编号，这个编号称为地址，与存储单 元对应。存储字：一个二进制数有若干位组成，但这个二进制数作为一个整体存入或取 出时，这个字称作存储字。3、存储器的主要功能是什么？如何衡量存储器的性能？答：存储器是具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据，是构成嵌入式系统硬件 的主要组成部分。衡量存储器的主要性能指标有：1.存储容量。2访问速度。3.价格。4.功耗。5.可靠 性。4、为什么把存储系统分成若干不同的层次？主要有哪些层次？它们之间的有什么关 系？答: 1为了扩大存储器的容量和提高访存速度，将存储器系统分成若干不同的层次。2有“高速缓冲存储器（Cache）-主存-辅存” 3个层次

4、。3增加Cache的目的是为了提高速度；增加辅存的目的是为了弥补主存的容量不足。5、简述嵌入式系统的存储子系统中可能出现的存储形式。（1）在一个微控制器中存储临时数据和堆栈的内部存储器；（2 ）微控制器的内部ROM/PROM/EPROM;（3）存储临时数据的堆栈的外部RAM；（4）内部高速缓存；（5）存放处理结果的非易失存储器 EEPROM或者闪存；（6）保存嵌入式软件的外部 ROM或者PROM;（7）端口的RAM内存缓冲区；（8）高速缓存。6、简述嵌入式系统中个存储器的主要功能。ROM或者EPROM:用于存储应用程序，处理器从中取指令代码。存储用来进行系统引导和 初始化的代码、初始的输入数据

5、和字符串。存储RTOS勺代码。存储指向不同服务例程的指针。RAM和用于缓冲区的 RAM :在程序运行时存储变量的堆栈，例如在语音和图像应用中用来存储输入和输出缓冲区。EEPROM或闪存：存储非易失性的处理结果。高速缓存：在外部存储器之前存储指令和数据的备份，在快速处理时用来保存临时结果。7、以六管静态储存元件为例，画出六管静态储存元件的原理图，简述静态MOS存储元件的工作原理。T61T4i_rI位线D字线曹位线D由2个Mos晶体管反相器直接耦合而成，增设2个门控管T3和T4,这2个管的栅极边在一起引出一根线，叫做字驱动线，用W表示，T3和T4的源极引出分别接至位线（有的也称数据线）。用D（-）

6、和D表示，假设T1通导，T2截止为“ 1”状态，T1截止，T2通导 为“ 0”状态，分3种工作状态：保持：平字驱动线 W处于低电位（近于 OV）。使门控管T3和T4都关闭，世断了触发器和 位线的电联系，触发器自身处于保持状态。写入：当写入时，字驱动线 W来一正脉冲（近于 VP）打开T3和T4,如果要写“1”则位线 D（-）加低电位近玩（OV）,位线D加高电位（近于 VP）此时不管触发器原来处于 何种状态，一定是 T2通导，T2截止，成为“ 1 ”状态，如果要写“ 0”则位线D（-） 加高电位，位线 D加低电位，迫使T2通导，T1截止，变为0状态，在字驱动脉冲消 失后，T3和T4被关闭，触发器保

7、持刚写入的信息状态。读出：读出时假定两边位线的负载是平衡的，只要字驱动线W上加一正脉冲，打开门控管T3和T4这时触发器所存在的信息（D1和D2点电位），就可通过T3和T4传送到位 线上，即被读出，如果原存信息是“1 ”，贝U T1通导，T2截止，D1点为低电位，D2点为高电位，以经过 T3,加到位线D （-） 上是低电位，经过 T4加到位线D上是高电 位，代表读出是“ 1”如果原存信息是“ 0”则读出时位线 D （-）上得到的是高电位， 位线D上得到的是低电位，代表输出是“ 0”，字驱动脉冲消失后，门控管 T3和T4 关闭，触发器仍保持原来状态。&以单管动态储存元件为例，画出单管动态储

8、存元件的原理图，简述单管动态 MOS存储器元件的工作原理。D 写入：字线加高电平，T通导，P73若要写入0,则字线 W上加低电平，电容 C通过控制管T对W放电，呈低电 平V0若要写入1，贝y W线加高电平， W通过T对C充电，C上有电荷呈高电平 V1 保持：字线加低电平，T断开，使电容 C基本上没有放电回路，其上的电荷（信息）可暂存数毫秒，或者准持无电荷的0状态，当然还有一定的泄露。 读出：先对位线（读出线）W 预充电，使其分布电容C'充电到Vm，其浮动值等于 Vm=（V1+V2） 12然后对字线加高电平，T通导如果原存信息为0则W将通过T向电容C充电，W本向在的电平持下降，C与分布电

9、容 C'的电容值决定新的电平值。如果原存信息为1，则电容C将通过T向位线 W放电，使 W电平上升。9、试试比较SRAM和DRAM。半导体存储器1. 双极型2. Mos 型a）静态存储器SARM 用双稳态触发器，不断电，不消失 速度快集成低价格贵b）动态存储器PRAM MOS晶体管 要不断给电容充电 集成高速度慢10、 RAM:可读可写，读写时间一样，与位置无关，作用主存或高速缓存，ROM只读不写， 存放不变内荣，如系统及子程序，函数发生器，控制存储器，微程序控制器。11、存储芯片内的地址译码有几种方式？试分析他们各自的特点及应用场合？设计方案有两种：单译码和双译码。单译码结构也称字结构

10、。在这种方式中。地址译码器只有1个。译码器的输出脚自选线，而自选线选择某个字的所有位。这种结构有一个缺点， 就是当n较大时，译码器将变得复杂而庞大，使存储器的成本上升，性能下降。适用于小容量存储器。在双译码方式中，地址译码器分成 X向和Y向2个译码器，若每一个译码器有 n/2个输入端， 它们各可以译出2 （n/2次方）个输入状态，那么2个译码器交叉译码的结果，共可译出2（n/2次方）*2 （ n/2次方）=2 （n次方）个输入状态，其中 n为地址码的二进制位数。但此时译 码输出线却只有2*2 （n/2次方）根。双译码结构适用于大容量存储器。12、 简述嵌入式系统的高速缓冲缓存Cache的地址影

11、响规则。（1） 全相联映像：指主存中的任意一块可以被放置到Cache中的任意一个位置的方法。（2） 直接映像：指主存中的每个块只能被放置到Cache中唯一的一个位置。可以直接用主存块地址的部分低位去选择直接映像Cache中的相应块。（3） 组相联映像：指主存中的每个块可以被放置到Cache中唯一的一个组中的任意位置13、嵌入式系统的高数缓存 cache的读写过程答：读：一方面将主存地址送往主存，起动主存读。同时将主存地址送往cache，按所用的映像方法提取cache的地址。从cache中读取内容，并将相应的 cache标记与主存地址中的 主存页标记比较写：（1 ）写回法：暂时先只写入cache

12、的有关单元，并标识注明，直到该页内容需从cache中替换出来，在一次性的写入主存（2）写直达法：每次写入 cache时，也同时写入主存，使主存与cache相关页内容始终保持一致14、嵌入式系统的高数缓存 cache的替换算法答：其主要有三种算法（1）随机法：为了均匀使用一组的各块，这个方法随机的选择被替 换的块（2）先进先出算法：选择早先调入的快作为替换的块，优点容易实现（3）最近最少使用算法：选择最近最少使用的块作为被替换的块15、嵌入式系统的 CACHE主要有哪些特点？为什么说其低功耗设计非常重要？答：嵌入式 CACHE的特点：1，容量相对较小。2，组相联 CACHE.3分离 CACHE.

13、CACH作 为CPU和主存之间的重要桥梁，在计算机系统的性能油画中发挥了重要的作用，但同时占 据了大量的芯片面积，也消耗了大量的能量。16、嵌入式系统的存储器主要有那几部分组成？如何选择不同的存储器？答：嵌入式系统的存储器主要有高速缓存（CACHE ,RAM,ROM,EPROM,EEPROM和闪存等组成。选择存储器适应遵循的基本原则：1内部存储器和外部存储器，2引导存储器,3配置存储器， 4程序存储器，5数据存储器，6易失性存储器和非易失性存储器， 7串行存储器和并行存 储器，8EEPROM与闪存，9 EEPROM与 FRAM。"11*i1I1111*i1J_FJ：57 A*ii1D

14、： Pl DoQE17、 以由二极管构成的 4 4位的掩模ROM为例，画出它的原理图，简述掩模式ROM的工 作原理 答：如图所示，它采用字译码方式， 两位地址输入 A1和A0，经地址译码器译码后， 输出4条选择线 W0-W3，高电平有效。任何时候只有一条线为 高电平，其余三条为电平，为高电平的字线选中 一行存储单元。位线输出即为这个字的各位。存 储矩阵是由二极管矩阵组成，当某字线为高电平 时，接于该字线上的二级管导通，因此接有二极 管的位线上的就是高电平，而没接二极管的位线 上就是低电平。当输出使能OE为低电平时输出三 态门打开，位线上的数据就输出到外部的数据总 线 D3 - Do 上18、以由 MOS管构成的 4 4位的掩模 ROM （MROM ）为例，画出它的原理图，简述掩模式ROM的工作原理答：图4.16所示的是一个简单的 4 4位MOS管MROM，其存储矩阵是由增强型NMOS管构成的，采用单译码结构，两位地址线Ai, Ao译码后可有四种状态，驱动四条选择线，可分别选择四个单元，每个单元有四位输出， 在此矩阵中，在行和列的交点处，有的连有管子， 表示存储“