第四章主存储器.ppt

第四章主存储器（MainMemory),本章主要讨论主存储器在全机中的地位、主存储器的分类、主要的技术指标和基本操作；讨论半导体随机存储器的工作原理和内部结构，简述几种常用的DRAM；学习存储器模块的组成和控制方法；学习多体交叉存储器的结构和原理；,4.1主存储器在全机中的地位,主存储器在全机中处于中心地位，其原因是：有利于取指和存取数据；有利于I/O操作；有利于利用共享存储器的多机系统的实现；,4.2主存储器的分类TypesofMainMemory,一。主存储器的分类1。按存储介质分类存储介质：存储信息的载体。凡具有两个稳定的物理状态、便于与电信号实现相互转换，可靠性高，存取速度快的物质均可作为存储介质，常用的有：磁介质、半导体等,2。按存取方式分类,半导体随机存储器可随时作读写操作，存取所需时间与存放单元地址无关；只读存储器信息在使用前预先写入，使用时仅能读出信息；ROM、PROM、EPROM、EEPROM等顺序存储器存取所需时间与存储单元有关，典型有磁带存储器、移位寄存器等；,3。按在计算机中的作用分类,主存储器CPU可直接访问，存放当前活跃的程序和数据；辅助存储器CPU不可直接访问，存放当前不活跃的程序和数据；高速缓冲存储器(Cache)存放主存部分存储单元的副本，用于解决高速CPU与相对较慢的主存间的矛盾。,4。其他分类方法,按掉电后信息是否保存分为可和不挥发存储器；按信息在存储时是否需要对其再生，分为动态存储器和静态存储器；按存储器所处位置分为片内存储器和片外存储器。,4.3主存储器的主要技术指标CharacteristicsofMainMemory,1。存储容量(Capacity)能够存储信息的存储单元总数。最小存储单位存储元，存储1比特信息存储单元具有相同地址编号的一组存储元存储容量存储单元总数*每单元位数，计算机主存储器一般按字节编址，因此也可表示为多少字节，为书写方便，规定：1KB=210字节=1024字节1MB=220字节=1048576字节1GB=230字节=1073741824字节,4.3主存储器的主要技术指标CharacteristicsofMainMemory,2。速度(rate)存储器存取时间(AccessTime)从启动一次存储器读写操作到完成操作所经历的时间存储器存储周期(CycleTime)指连续启动二次以上独立的存储器读写操作所需的最小时间间隔。,4.4主存储器的基本操作BasicoperationofMainMemory,1。存储器的逻辑符号及与CPU的连接主存储器通过总线与CPU连接2。读操作3。写操作,CPU,主存储器,地址线,数据线,READ,write,Ready,4.5半导体随机存储器Random-AccessSemiconductorMemory,1。静态随机存储器（SRAM）（1）基本存储元电路(图4.2）（2）静态存储器结构（3）芯片引脚与功能地址线n条：容量2n个存储单元数据线m条：有I/O共用，I/O分开两种类型读/写控制线：读/写分开WE，OE；共用W/R芯片选择线：CE（4）读周期参数（5）写周期参数,2。动态随机存储器（DRAM）DynamicRandom-AccessMemory,（1）基本存储元电路3管：读出/写入数据线分开单管：I/O线共用（2）。DRAM结构存储矩阵：nn存储元组成，对大容量存储器，可有多个存储矩阵；行列地址译码器：行列地址锁存器和时钟发生器：I/O控制电路：,(2).DRAM的结构,读出放大器,（3）DRAM芯片引脚,地址线n条：行列地址共用，容量为22n个存储单元数据线m条：有I/O共用，I/O分开两种类型读/写控制线：读/写分开WE，OE；共用W/R芯片选择线：CS行列时钟线：RAS，CAS（4）。DRAM的命名方法由厂商编号、数据位数、容量、速度四部分组成：例：4125610,（5）DRAM的再生,为确保DRAM存储的信息不因电容的自放电而丢失，必须周期性的对电容补充电荷，这一过程称为DRAM的再生；DRAM的再生是以“读出”的方式进行的；DRAM的再生是对一列上的所有存储元同时进行的，当存储器由多个存储矩阵构成时，各存储矩阵也同时再生，因此再生按改变行地址进行；DRAM的再生方式有集中式和分布式两种；DRAM的再生周期一般为2mS.,（7）DRAM的工作方式与时序,读工作方式写工作方式读改写工作方式页面工作方式再生工作方式（8）。小结DRAM容量大、封装尺寸小、成本低、功耗小；DRAM速度低、需要再生，使系统结构复杂,4.6非易失性半导体随机存储器,1。只读存储器（Readonlymemory)2。可编程序的只读存储器（ProgrammableROM)3。可擦可编程序的只读存储器（ErasablePROM)4。可电擦可编程序的只读存储器（ElectronicallyEPROM)5。快擦除读写存储器（FlashMemory),4.7DRAM的研制与发展,1。增强型DRAM(EDRAM)CacheDRAM(CDRAM)EDODRAM同步DRAM(SDRAM)RambusDRAM(RDRAM)集成随机存储器（IRAM)ASICRAM,4.8半导体存储器的组成与控制OrganizationandControlofSemiconductorMemory,1。存储器容量的扩展（1）位扩展：存储单元数不变，每单元位数增加连接方法：地址线、控制线、片选信号复接，数据位分别对应（2）单元扩展：每单元位数不变，单元总数增加连接方法：低位地址线、控制线、数据线复接，由地址高位产生各片片选信号（3）字位扩展：上述两种方法的联合应用,2。存储控制,地址多路转换器时序处理部分再生控制8203DRAM控制器简介,3。存储校验电路,奇偶校验海明校验,4.9多体交叉存储器Multi-wayInterleavedMemory,4.9.0概念多体主存储器是指在一个主存周期内可并行读出多个机器字的存储器结构，可采用单体多字或多体交叉的方式实现。目的是使高速CPU能与低速的存储器工作适配，以避免插入等待周期，提高系统的工作速度。,4.9.1多体的编址方式,考虑到数据访问的顺序连续性和实现简单，一般由地址的低位区分各存储体。效率：理论上可提高M倍，实际上可能存在冲突，一般可达M倍。4.9.2重叠与交叉存取控制,第四章练习题,1。存储单元是指：A。存放一个字节的所有存储元的集合；B。存放一个机器字的所有存储元的集合；C。存放一条指令的所有存储元的集合。2。存储字是指：A。存放一个存储单元的二进制代码组合；B。存放一个存储单元的二进制代码个数；C。存储单元的集合。,第四章练习题（续）,3。存储字长是指：A。存放一个存储单元的二进制代码组合；B。存放一个存储单元的二进制代码个数；C。存储单元的个数。4。存储周期是指：A。存储器的写入时间；B。存储器进行连续的写操作允许的最短时间间隔；C。存储器进行连续的读或写操作允许的最短时间间隔；,第四章练习题（续）,5。与辅助存储器相比，主存储器的特点是：A。容量小、速度快、成本高；B。容量小、速度快、成本低；C。容量大、速度快、成本高；6。一个16K32的静态随机存储器，其地址线和数据线的总和是：A。48；B。46C。367。若主存每个存储单元为16位，则：A。其地址线也为16位；B。其地址线与16位无关；C。其地址线与16位有关,第四章练习题（续）,8。通常计算机的内存可采用：A。RAMB。ROMC。RAM和ROM9。下列说法中正确的是：A。半导体RAM的信息可读可写，而且掉电后仍能保存信息；B。半导体RAM的信息是易失性RAM，但SRAM是非易失的；C。半导体RAM的信息是易失性RAM，但SRAM在电源不掉时所存信息是非易失的；,第四章练习题（续）,10。EPROM是指：A。只读存储器B。可编程的只读存储器C。可擦除可编程的只读存储器11。可编程的只读存储器是指：A。不一定是可改写的；B。一定是可改写的；C。一定是不可改写的；12。三级存储体系是指：A。主存辅存外存B。外存内存寄存器C。Cache主存辅存,第四章练习题（续）,13。存储器是计算机系统中的记忆设备，主要用于：A。存放程序B。存放微程序C。存放数据和指令14。已知DRAM芯片44512，问其容量是：A。5124B。512K1C。512K415。已知DRAM芯片44256，问其地址引脚数有：A。8B。18C。9D。不知道16。DRAM的再生是：A。用写入方式完成B。用读出方式完成C。用人工方式完成,第四章练习题（续）,17。用6116（2K8）芯片组成1M16的存储器组，需要的6116个数是：A。9B。18C。1218。若用62256（32K8）芯片作出8086系统内存，并占据F0000HF7FFFH内存空间，当用74138产生片选信号时，问下列连接中正确的是：A。A=A19，B=A18，C=A17，G1=A16，G2A=A15，Y7输出B。A=A17，B=A18，C=A19，G1=A16，G2A=A15，Y0输出C.A=A19，B=A18，C=A17，G1=A15，G2A=A16，Y7输出D.A=A17，B=A18，C=A19，G1=A16，G2A=A15，Y0输出,第四章练习题（续）,19.采用多体交叉存储器的目的是：A。扩大存储容量；B。使存储器与CPU工作速度匹配；C。降低成本。20。已知某机主存空间为4GB，Cache容量为128KB，又知Cache地址标记为15位，问其Cache的组织方式为：A。全相联映象方