计算机硬件技术基础PPT电子课件教案-第五章 内部存储器.ppt

第五章 内部存储器 5.1 存储系统概述 5.2 内部存储器的作用及其分类 5.3 半导体存储器的组成 5.4 内存的工作模式及主流技术 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 5.1 存储系统概述 存储系统是计算机的重要组成部分,用来存储计算机工作 需要的信息（程序和数据）的部件，构成计算机的信息记忆 功能。存储器可分为两大类：内部存储器和外部存储器 内部存储器 外部存储器 微机存储系统 的层次结构 5.2 内部存储器的作用及其分类 内存储器均为半导体存储器，外存储器有磁性存储器、 光存储器和半导体存储器三种。 5.2.1 内存的主要作用 内存的作用： 运行程序； 暂存常用的程序、数据； 与外存储器、外设交换数据的缓冲存储。 中央 处理器 数据传输速度慢数据传输速度快内存储器 通过总线 通过接口 外存 储器 半 导 体 存 储 器 随机存储器 (ram: random access memory) 只读存储器 (rom: read only memory) 闪烁存储器(flash memory) 动态存储器(dram) 静态存储器(sram) 可擦除可编程只读存储器(eprom) 电可擦除可编程只读存储器(eeprom) 可编程只读存储器(prom) dram: dynamic ram sram: static ram prom: programmable rom eprom: erasable prom eeprom: electrically eprom 5.2.2 内存的分类 5.2.3 内存的主要技术指标 存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量 。以字节(b:byte)为单位。 1kb = 210 = 1024b 1mb = 220 = 1024kb = 1,048,576b 1gb = 230 = 1024mb = 1,048,576kb = 1,073,741,824b 速度：读取时间=存储器从接收读出命令到被读出信息稳 定在mdr(memory data register)的输出端为止的时间，一 般单位为ns(10-9秒)。 dram芯片：一般为几十ns。目前由dram芯片构 成的内存条(模块)：突发传送模式下读写速度可以达到 2ns。如ddr400的极限速度为2.5ns。 sram芯片：几个十几ns。 带宽：(存储器位数/8)x读取速度峰值，单位为 mb/s。 错误校验：内存在读写过程中检测和纠正错误的能力，常 用的错误校验方式有parity、ecc和spd 奇偶校验(parity)：每个字节增加一位，共9位，增加的 一位由于奇校验或偶校验。只有检错能力。 ecc(error checking and correcting)，一般每64位增 加8位。由于差错控制。ecc的功能不但使内存具有数 据检错能力，而且具备了数据纠错功能。 spd(serial presence detect串行存在探测)：用1个小容 量eeprom芯片，记录内存的速度、容量、电压与行、列 地址带宽等参数信息。当开机时pc的bios将自动读取spd 中记录的信息，以完成正确的硬件参数设置(如外频、读取 时间、及各种延时)。 5.2.3 内存的主要技术指标 5.3 只读存储器rom 只读存储器rom一旦有了信息，就不能轻易改变，也 不会在掉电时丢失。除只读特性外，rom器件有3个显著的 特点： 结构简单，所以位密度高。 具有非易失性，所以可靠性高。 读速度慢。 rom可以分为5种： 掩膜rom 这种rom是由制造厂家利用一种掩膜技术写入程序的， 掩膜rom制成后，不能修改。 根据制造工艺可分为mos型和ttl型两种。mos型 rom功耗小、速度慢，适用于一般微机系统；而ttl型则 速度快、功耗大，适用于速度较高的计算机系统。 5.3 只读存储器rom 2. prom可编程rom prom虽然可由用户编程，但只能有一次写入的机会， 一旦编程(写入)之后，就如掩模式rom一样。 prom存储器使用熔断丝，熔断丝原始状态导通(1)，将 熔断丝烧断编程为0。 3. eprom可擦除可编程rom eprom通过紫外线照射可以将信息全部擦除(全部为1) 。eprom可重复编程。适合于系统开发研制时使用。 eprom虽然具有可反复编程的优点，但需要专用的紫 外线擦除器，且只能整体擦除。 4. eeprom电可擦除可编程rom 可通过电信号全部或部分擦除，能完成在线编程。通过 程序方式可实现读写，但其读写速度比ram慢的多。 5. flash memory闪烁存储器 属于eeprom的改进产品。新一带的非易失存储器。 特点： 一般容量比其他类型rom大的多，集成度高； 内部为分页结构（一般1页512字节），写入之前必须 整页擦除，信息只能由1写为0。 目前被广泛用于移动存储器（u盘），替代软磁盘。 也被广泛用于pc机的主板上，用来保存bios程序。 将逐步取代其他类型的rom。 和硬盘相比：抗震、无噪声、耗电低等优点。但容量小、 造价高。 和ram相比：具有非易失的优势，但速度慢、不能完成完 全随机读写。 5.3 只读存储器rom 5.4 内部存储器的组成 主存储器的基本构成： 存储阵列 地址 译码 器 地址 寄存器 mar 读写 驱动 电路 数据 寄存器 mdr 时序 控制电路 系统总线 地址 总线 读写 控制 数据 总线 cpu 5.5 内存的工作模式及主流技术 目前内存的物理结构都是条状的模块内存条，由 dram芯片构成的条状电路模块。 内存条的种类： 类型 接口 位宽 单条容量 电压应用时代 = dram30 simm8 256k4m 5286/386/486 fpm dram72 simm32 432m 5486/pentium edo dram72 simm32 432m 5pentium sdram168 dimm64 32256m 3.3pentium rambus dram 184 rimm16 64m1g 2.5pentium ddr sdram184 dimm64 128512m 2.5pentium ddr2 sdram240 dimm64 256m1g 1.8pentium simm: single in-line memory module fpm: fast page mode dimm: dual in-line memory moduleedo: extended data out rimm: rambus in-line memory module ddr: double data rate fpm dram：存储器模块中的一行称为一页，在一页内的 连续访问时，第一次访问送出行地址和列地址，在后续的连 续访问只送出列地址，而被锁存在存储器的行地址锁存器。 可以提高连续地址访问的速度。 edo dram：在fpm的基础上改进，在输出一组数据的同 时按地址顺序准备下一组数据，提高连续读操作的速度。 sdram（同步dram）： n 采用64位位宽； n存储器与cpu的外频同步； n 采用突发传送：送出一个地址后可以按顺序连续读出； rdram（rambus dram）：rambus公司的存储器标准 ，采用串行传送，时钟的上、下沿分别传输数据，支持多通 道。 5.5 内存的工作模式及主流技术 ddr sdram：在sdram的基础上，采用时钟的上、下沿 分别传输数据，使传送带宽增加一倍。 双体结构：存储阵列由双存储体构成，交叉编址，执行一个 存储器输出的同时准备另一个存储器的数据，按时间交替输 出。 ddr2 sdram：ddr sdram的改进型，使用数据预取 实现内部并行化，降低芯片的工作频率。 5.4 内存的工作模式及主流技术 目前常见的存储器sdram pc66 pc100 pc133 标准总线频率 66mhz 100mhz 133mhz 带宽 533mb/s 800mb/s 1067mb/s 主要的标准有pc66、pc100、pc133三种。 目前常见的存储器rambus dram(rdram) 主要有pc600、pc800、pc1066、pc1200几种。 pc800 pc1066 pc1200 标准工作频率 400mhz 533mhz 600mhz 单通道带宽 1.6gb/s 2.1gb/s 2.4gb/s 双通道带宽 3.2gb/s 4.3gb/s 4.8mb/s pc600300mhz1.2gb/s2.4gb/s 目前常见的存储器ddr dram 主要有pc2100、pc2700、pc3200、pc4200等几种 。 ddr 266 ddr 333 规格工作频率 133mhz 166mhz 单通道带宽 2.1gb/s 2.7gb/s 双通道带宽 4.2gb/s 5.3gb/s ddr 400200mhz3.2gb/s4.8gb/s pc2100 pc2700 标准 pc3200 ddr 533266mhz4.2gb/s8.5gb/spc4200