《计算机组成原理》第四章存储器系统课件

第四章存储器系统7/26/20231本章学习内容存储器的分类及分层结构半导体存储器的分类和半导体存储器的组织辅助存储器的分类及工作原理7/26/202324、1存储器概述一、存储器的分类1．按与CPU的连接和功能分类(1)主存储器

CPU能够直接访问的存储器。用于存放当前运行的程序和数据。主存储器设在主机内部，所以又称内存储器。简称内存或主存。(2)辅助存储器为解决主存容量不足而设置的存储器，用于存放当前不参加运行的程序和数据。当需要运行程序和数据时，将它们成批调入内存供CPU使用。CPU不能直接访问辅助存储器。辅助存储器属于外部设备，所以又称为外存储器，简称外存或辅存。7/26/20233(3)高速缓冲存储器（Cache）

是一种介于主存与CPU之间用于解决CPU与主存间速度匹配问题的高速小容量的存储器。Cache用于存放CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。7/26/202342、按存取方式分(1)随机存取存储器(RAM)

存储器任何单元的内容均可按其地址随机地读取或写入，且存取时间与单元的物理位置无关。RAM主要用于组成主存。(2)只读存储器(ROM)

存储器任何单元的内容只能随机地读出而不能随便写入和修改。ROM可以作为主存的一部分，用于存放不变的程序和数据，与RAM分享相同的主存空间。ROM还可以用作其它固定存储器，如存放微程序的控制存储器、存放字符点阵图案的字符发生器等。7/26/20235(3)顺序存取存储器(SAM)

存储器所存信息的排列、寻址和读写操作均是按顺序进行的，并且存取时间与信息在存储器中的物理位置有关。如磁带存储器，信息通常是以文件或数据块形式按顺序存放，信息在载体上没有唯一对应的地址，完全按顺序存放或读取。(4)直接存取存储器（DAM）

介于RAM和SAM之间的存储器。也称半顺序存储器。典型的DAM如磁盘，当进行信息存取时，先进行寻道，属于随机方式，然后在磁道中寻找扇区，属于顺序方式。7/26/202363、按存储介质分存储介质：具有两个稳定物理状态，可用来记忆二进制代码的物质或物理器件。目前，构成存储器的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。(1)磁存储器

采用磁性材料制成存储器。磁存储器是利用磁性材料的的两个不同剩磁状态存放二进制代码“0”和“1”。早期有磁芯存储器。现多为磁表面存储器，如磁盘、磁带等。(2)半导体存储器

用半导体器件组成的存储器。根据工艺不同，可分为双极型和MOS型。7/26/20237(3)光存储器利用光学原理制成的存储器，它是通过能量高度集中的激光束照在基体表面引起物理的或化学的变化，记忆二进制信息。如光盘存储器。4.按信息的可保存性分类(1)易失性存储器电源掉电后，信息自动丢失。如半导体RAM。(2)非易失性存储器电源掉电后，信息仍能继续保存。如ROM、磁盘、光盘等。7/26/20238二、主存的组成与操作1.几个概念⑴存储元件（存储元、存储位）能够存储一位二进制信息的物理器件。如一个双稳态半导体电路、一个CMOS晶体管或一个磁性材料的存储元等。存储元是存储器中最小的存储单位。作为存储元件的条件：①有两个稳定状态。即可以存储“0”、“1”。②在外界的激励下，能够进入要求的状态。即可以写入“0”、“1”。③能够识别器件当前的状态。即可以读出所存的“0”、“1”。7/26/20239⑵存储单元：可以同时进行读写操作的一组存储元件的集合。⑶存储体（存储阵列）：把大量存储单元电路按一定形式排列起来，即构成存储体。存储体一般都排列成阵列形式，所以又称存储阵列。⑷存储单元的地址：存储体中每个存储单元被赋予的一个唯一的编号。存储单元的地址用于区别不同的存储单元。要对某一存储单元进行存取操作，必须首先给出被访问的存储单元的地址。7/26/202310⑸存储单元的编址编址单位：存储器中可寻址的最小单位。①按字节编址：相邻的两个单元是两个字节。②按字编址：相邻的两个单元是两个字。7/26/2023112、主存的基本组成7/26/202312（1）地址寄存器：用于存放所要访问的存储单元的地址。要对某一单元进行存取操作，首先应通过地址总线将被访问单元地址存放到地址寄存器中。（2）地址译码与驱动电路：用于对地址寄存器中的地址进行译码，通过对应的地址选择线到存储阵列中找到所要访问的存储单元，并提供驱动信号驱动其完成指定的存取操作。（3）读写电路：根据CPU发出的读写控制命令，控制对存储单元的读写。（4）数据寄存器：暂存需要写入或读出的数据。数据寄存器是存储器与计算机其它功能部件联系的桥梁。7/26/202313（5）时序控制电路：用于接收来自CPU的读写控制信号，产生存储器操作所需的各种时序控制信号，控制存储器完成指定的操作。如果存储器采用异步控制方式，当一个存取操作完成后，该控制电路还应给出存储器操作完成（MFC）信号。7/26/2023143、主存与CPU的连接及主存的操作

读：写：

被读单元的地址MAR被写单元的地址MAR

发读命令要写入的数据MDR

读出的数据MDR发写命令MARMDR地址总线(k位）数据总线（n位）CPU主存2k﹡n位R/WMFC7/26/202315三、主存的主要技术指标衡量主存的性能指标主要有：1．存储容量：存储器所能存储的二进制信息总量。存储容量的表示：①用存储单元数与每个单元的位数的乘积表示。如：512k×16位，表示主存有512k个单元，每个单元为16位。②在以字节为编址单位的机器中，常用字节表示存储容量，例如4MB、16MB分别表示主存可容纳4兆个字节(MB)信息和16兆个字节信息。7/26/202316存储容量的主要计量单位：

1K＝210＝10241M＝220＝1024K＝10485761G＝230＝1024M＝1073741824容量与存储器地址线的关系1K＝210

需要10根地址线1M＝220需要20根地址线256M＝228

需要28根地址线7/26/2023172、速度由于主存的速度慢于CPU速度，所以主存速度直接影响着CPU执行指令的速度。因此，速度是主存的一项重要技术指标。⑴取数时间（存储器访问时间TA）

从启动一次存储器存取操作到完成该操作所需的全部时间。即从接到CPU发出的读/写命令和地址信号到数据读入MDR/从MDR写入MEM所需的时间。读出时间：从存储器接到有效地址开始到产生有效输出所需的时间。写入时间：从存储器接到有效地址开始到数据写入被选中单元为止所需的时间。7/26/202318⑵存取周期（存储周期、读写周期TM）存储器相邻两次存取操作所需的最小时间间隔。由于存储器一次存取操作后，需有一定的恢复时间，所以存储周期TM大于取数时间TA。半导体存储器

TM＝TA＋一定的恢复时间MOS型存储器的TM约100ns双极型TTL存储器的TM约10ns7/26/202319⑶带宽（存储器数据传输率、频宽Bm）存储器单位时间所存取的二进制信息的位数。带宽等于存储器总线宽度除以存取周期。W：存储器总线的宽度，对于单体存储器，W就是数据总线的根数。带宽的单位：兆字节/秒提高存储器速度的途径①提高总线宽度W，如采用多体交叉存储方式。②减少TM，如引入Cache。7/26/2023203、价格存储器的价格常用每位的价格来衡量。设存储器容量为S位，总价格为C总，每位价格为cc＝C总/SC总不仅包含存储器组件本身的价格，也包括为该存储器操作服务的外围电路的价格。存储器的总价格与存储容量成正比，与存储周期成反比。除上述三个指标外，影响存储器性能的还有功耗、可靠性等因素。7/26/202321三、存储器层次结构7/26/2023224、2半导体存储器一、静态随机存取存储器工作原理及其芯片结构1、静态MOS存储器单元电路2、存储器芯片的两种结构存储器芯片（存储器组件）把存储体及其外围电路（包括地址译码与驱动电路、读写放大电路及时序控制电路等)）集成在一块硅片上，称为存储器芯片。存储器芯片一般做成双列直插形式，有若干引脚引出地址线、数据线、控制线及电源与地线等。7/26/202323半导体存储芯片的基本结构半导体存储器芯片一般有两种结构：字片式结构和位片式结构译码驱动存储矩阵读写电路片选线读/写控制线地址线…数据线…7/26/2023240,015,015,70,7

读/写控制电路

地址译码器

字线015……16×8矩阵………07D07D位线读/写选通A3A2A1A0……00000,00,7…0…07…D07D读/写选通

读/写控制电路

字片式结构的存储器芯片（64字×8位)7/26/202325位片式结构的存储器芯片（4K×1位）A3A2A1A0A40,310,031,031,31

Y地址译码器

X地址译码器

32×32

矩阵……A9I/OA8A7A56AY0Y31X0X31D读/写……00000000000,031,00,31……I/OD0,0读7/26/202326字片式结构的存储器芯片（64字×8位7/26/202327位片式结构的存储器芯片（4K×1位）7/26/2023283、存储器芯片举例--Intel2114芯片

Intel2114是1K×4位的静态MOS存储器芯片。采用N—MOS工艺制作，双列直插式封装。共18个引脚。A9～A0：10根地址线，用于寻址1024个存储单元I/O4～I/O1：4根双向数据线CS：片选信号线WE：读/写控制线+5V：5V电源线GND：地线7/26/202329三态门X0X63Y0Y157/26/2023307/26/2023312114的读、写周期在与CPU连接时，CPU的控制信号与存储器的读、写周期之间的配合问题是非常重要的。对于已知的RAM存储片，读写周期是已知的。⑴

读周期读出时间tA：从给出有效地址后，经过译码、驱动电路的延迟，到读出选中单元的内容，再经过I/O电路延迟后，在外部数据总线上稳定出现所读数据信息所需的时间。片选到数据输出延迟时间tco：从CS给出并有效(低电平)，到存储器读出的数据稳定地送到外部数据总线上所需要的时间。7/26/202332读周期tRC

：存储芯片进行两次连续读操作时所必须间隔的时间。tRC≥tACPU访问存储器读数据时，从给出地址有效起，只有经过tA长的时间才能在数据总线上可靠的获得数据，而连续的读数操作必须保留间隔时间tRC。否则存储器无法正常工作，CPU的读数操作就失效。7/26/202333⑵写周期要使数据总线上的信息能够可靠地写入存储器，必须要求片选

CS和写命令

WE信号都为低。其相“与”的宽度至少应为tW写数时间tW：片选CS和写命令

WE信号均为低的时间。滞后时间tAW：在有效写入数据出现前，RAM的数据线上存在着前一时刻的数据DOUT，故在地址线发生变化后，CS、WE均需滞后tAW才能有效，以避免将无效数据写入到RAM中。写恢复时间tWR：WE变为高电平后，需再经过tWR时间，地址信号才允许改变。为了保证有效数据的可靠地写入，地址有效的时间至少应为

tAW＋tW＋tWR。7/26/202334写周期tWC：对芯片进行连续两次写操作的最小间隔时间。

tWC＝tAW＋tW＋tWR为保证数据可靠写入，CPU送至RAM的写入数据DIN必须在CS、WE失效前的tDW时刻出现，并延续一段时间tDH（此刻地址线仍有效，tWR＞tDH）。7/26/202335例：SRAM的写入时序图。其中R/W是读/写命令控制线，当R/W线为低电平时，存储器按给定地址把数据线上的数据写入存储器。请指出图中写入时序中的错误，并画出正确的写入时序图。

7/26/202336解：写入存储器的时序信号必须同步。通常，当R/W线加负脉冲时，地址线和数据线的电平必须是稳定的。当R/W线达到低电平时，数据立即被存储。因此，当R/W线处于低电平时，如果数据线改变了数值，那么存储器将存储新的数据⑤。同样，当R/W线处于低电平时地址线如果发生了变化，那么同样数据将存储到新的地址②或③。7/26/202337二、动态随机存取存储器工作原理及其芯片结构1、动态MOS存储器单元电路2、动态MOS存储器芯片举例—TMS4116读出时数据线有电流为“1”数据线CsT字线01写入时CS

充电为“1”

放电为“0”T无电流有电流7/26/202338时序与控制行时钟列时钟写时钟WERASCAS

A'6A'0存储单元阵列基准单元行译码列译码器再生放大器列译码器读出放大基准单元存储单元阵列行译码

I/O缓存器数据输出驱动数据输入寄存器

DINDOUT~行地址缓存器列地址缓存器③单管动态RAM4116(16K×

1位)外特性DINDOUTA'6A'0~7/26/2023397/26/2023407/26/2023417/26/2023424116芯片的读过程

读放大器

读放大器

读放大器………………………06364127128根行线Cs01271128列选择读/写线数据输入I/O缓冲输出驱动DOUTDINCs…63000I/O缓冲输出驱动OUTD7/26/2023434116芯片的写过程

读放大器

读放大器

读放大器………………………06364127128根行线Cs01271128列选择读/写线数据输入I/O缓冲输出驱动DOUTDINCs…数据输入I/O缓冲I/O缓冲DIN读出放大器

读放大器6307/26/202344读出再生放大器电路7/26/2023457/26/2023467/26/202347典型RAM芯片实例

7/26/202348动态存储器芯片举例—16M*1位DRAM&时钟发生器2#列地址缓存器刷新控制器刷新地址计数器行地址缓存器时钟发生器1#数据输入缓存数据输入缓存列地址译码器4096个读出再生放大器4096*4096存储阵列行地址译码器………WECASA0:A11RASDinDout7/26/2023493、动态存储器的刷新因为电容电荷的泄放会引起信息的丢失，因此动态MOS存储器每隔一定时间需进行一次刷新操作。刷新的间隔时间主要根据电容电荷泄放速度决定。1.)刷新最大周期（刷新最大间隔）设存储电容为C，其两端电压为u，电荷Q＝C•u，则泄漏电流为7/26/202350

刷新间隔为:△u：电容两端的电压变化I：泄露电流C：存储电容若C＝0.2pf，△u＝1V，I＝0.1nA则刷新间隔为说明动态MOS元件每隔2ms必须刷新一次△t就是刷新最大间隔，即刷新最大周期。7/26/2023512.)刷新方法按行进行刷新.每次由刷新地址计数器给出刷新的行地址，每刷新一行，刷新地址计数器加1。3)刷新方式以16K的4116芯片为例，存储体排成128×128阵列，需要刷新128行。为保证在2MS钟内，128行每行都刷新一遍，有下列几种方式：7/26/202352⑴集中式刷新在允许的最大刷新间隔(2ms)内，按照存储器芯片容量的大小集中安排刷新时间。在刷新时间内，存储器停止读/写操作，而对所有存储电路进行刷新。例如对16k×1位芯片，存储矩阵为128×128，每个存储单元电路都刷新一次需128个周期，因此在2ms内，留出128个周期专用于刷新。CPU的“死区”：停止读/写操作的刷新时间。7/26/202353设存储器周期为500ns，则在2ms内有64μs专用于刷新，其余1936μs为读写时间。集中式刷新的优点：系统的存取周期不受刷新工作的影响，读写操作和刷新工作在最大刷新周期内分开进行，控制简单。集中式刷新的缺点：在“死区”内CPU必须停止访存操作，CPU利用率低。7/26/202354⑵分散式刷新

加大CPU的总线周期，使其中包含一个刷新周期。即把系统周期分为两段，前段用来读/写操作，后段用于刷新操作，每次刷新一行。分散式刷新的优点：没有“死区”，每一系统周期都可进行读/写操作。分散式刷新的缺点：没有充分利用所允许的最大刷新间隔(2ms)，且刷新过于频繁，降低了系统的速度。7/26/202355以128×128阵列、存取周期为500ns的存储器为例。采用分散式刷新时，系统总线周期为存取周期的两倍，即1μs。这样每隔128μs就将存储器全部刷新一遍。7/26/202356⑶异步式刷新每隔一段时间刷新一行。异步式刷新是前两种刷新方式的折衷。以128×128阵列、存取周期为500ns为例，因为2ms内所有128行都刷新一遍，所以只要每隔2ms/128＝15.6μs的时间刷新一行即可。取周期的整数，则15.5μs刷新一次，一次刷新一行。在15.5μs中前15μs即30个存取周期用于读/写操作，后0.5μs用于刷新。（4）透明式刷新利用主存的空闲时间进行刷新。这是一种理想的刷新方式，但由于控制复杂，所以目前应用最多的是分散式刷新方式。7/26/2023574、内存条结构及常用的DRAM芯片技术1）内存条结构：有两种结构和三种规格（1）SIMM

单列直插存储模块，有30线和72线两种规格。容量如1MX8位（30线）、4MX32位（72线）。（2）DIMM（近几年问世的产品）双列直插存储模块，有72线（4MX32位）和168线（16MX64位）两种。7/26/2023582）几种常用的DRAM芯片技术（1）快速页式DRAM（FPMDRAM）当连续访问同一行的所有列时，即可一次性送行地址并使RAS有效，然后只需送列地址即可访问不同的存储单元，从而减少了送行地址的时间，提高了存储器的访问速度。（2）扩展数据输出DRAM（EDODRAM）通过在存储器输出端设置锁存器，暂存读出的数据，从而使一个读写周期结束之前即可启动下一个读写周期的操作。从而使速度提高1/3左右。7/26/202359(3)同步DRAM(SDRAM)将CPU与DRAM采用一个相同的时钟锁在一起,使RAM与CPU共享一个系统时钟周期，以相同的速度同步工作。每个时钟上升沿开始传递数据，使CPU不需等待了，速度比EDO提高了50%。7/26/202360三、半导体只读存储器1、只读存储器的用途

1）存放固定程序，如操作系统的核心部分。

2）作控制存储器，存放微程序。

3）用作函数发生器。

4）存放固定数据，如汉字库，字符发生器。2、只读存储器的主要类型

1）固定掩膜只读存储器

2）PROM3）EPROM4)EEPROM(E2PROM)5)Flash存储器（闪烁存储器）7/26/202361四、半导体存储器组织由于一块存储器芯片的容量总是有限的，因此一个存储器总是由一定数量的存储器芯片构成。要组成一个主存储器，需要考虑的问题：①如何选择芯片根据存取速度、存储容量、电源电压、功耗及成本等方面的要求进行芯片的选择。②所需的芯片数量

③如何把许多芯片连接起来。通常存储器芯片在单元数和位数方面都与实际存储器要求有很大差距，所以需要在字方向和位方向两个方面进行扩展。

7/26/2023621．位扩展当芯片的单元数满足存储器单元数的要求，但单元中的位数不满足要求时，需要进行位扩展。位扩展：只进行位数扩展（加大字长）。采用位扩展时，芯片的单元数（字数）与存储器的单元数是一致的。位扩展的连接方式：①将所有存储器芯片的地址线、片选信号线和读/写控制线均对应的并接在一起，连接到地址和控制总线的对应位上。②将各芯片的数据线单独列出，分别接到数据总线的对应位。7/26/202363例：用2114存储器芯片构成1K×8位的存储器。2114为1K×4位的芯片，现存储器要求容量为1K×8位，单元数满足，位数不满足，需要1K×8/1K×4＝2片2114来构成存储器。1K×8位的存储器共需8根数据线D7～D0，两片2114各自的4根数据线分别用于连接D7～D4和D3～D0。2114本身具有10根地址线，称为片内地址线，与存储器要求的10根地址线一致，所以只要将他们并接起来即可。电路中CPU的读/写控制线（R/W）与2114的WE信号并接。MREQ为CPU的访存请求信号，作为2114的片选信号连接到CS上。7/26/2023647/26/2023652．字扩展当芯片单元中的的位数满足存储器位数的要求，但芯片的单元数不满足存储器单元数要求时，需要进行字扩展。字扩展：仅是单元数（字数）扩展，而位数不变。采用字扩展时，芯片单元中的位数与存储器的数据位数是一致的。字扩展的连接方式：①将所有芯片的地址线、数据线、读/写控制线均对应地并接在一起，连接到地址、数据、控制总线的对应位上。②由片选信号区分被选芯片。片选信号：通常由高位地址经译码进行控制。高位地址：存储器总地址减去芯片内部寻址的地址得到的地址。7/26/202366例：用16K×8位的存储器芯片构成64K×8位的存储器。16K×8位的芯片，可以满足64K×8位的存储器数据位的要求，但不满足单元数的要求。需要4片16K×8位的芯片采用字扩充方式来构成存储器。64K×8位的存储器需要16位地址线A15～A0，而16K×8位的芯片的片内地址线为14根，所以用16位地址线中的低14位A13～A0进行片内寻址，高两位地址A15、A14用于选择芯片，即选片寻址。设存储器从0000H开始连续编址，则四块芯片的地址分配：第一片地址范围为：0000H～3FFFH

第二片地址范围为：4000H～7FFFH

第三片地址范围为：8000H～BFFFH

第四片地址范围为：C000H～FFFFH7/26/202367A15A14A13A12………A2A1A0

000000000000000000111111111111110000H～3FFFH第一片

010000000000000001111111111111114000H～7FFFH第二片

100000000000000010111111111111118000H～BFFFH第三片

11000000000000001111111111111111C000H～FFFFH第四片片内地址片选地址7/26/2023687/26/2023693．字和位同时扩展当芯片的单元数和单元的数据位均不满足存储器的要求时需要进行字和位的同时扩展。字和位同时扩展：按位扩展和字扩展的方法分别在位方向和字方向进行扩展。字和位同时扩展的连接方式：①所有芯片的片内地址线、读/写控制线均对应地并接在一起，连接到地址和控制总线的对应位上。②同一地址区域内，不同芯片的片选信号连在一起，接到片选译码器的同一输出端；不同地址区域内的芯片的片选信号分别接到片选译码器的不同输出端。7/26/202370③不同地址区域内，同一位芯片的数据线对应地并接在一起，连接到数据总线的对应位上。不同位芯片的数据线分别连接到数据总线的不同位上。7/26/202371例1：用2114芯片组成8K×8位存储器需用16片2114芯片构成8K×8位存储器。16片芯片排成8行×2列，每行按位扩展方法连接，每列按字扩展方法连接。存储器地址线A12～A0，芯片片内地址A9～A0，高三位地址A12、A11、A10用于选片寻址。存储器数据线D7～D0，芯片数据线I/O3～I/O0，两片芯片的数据线一同构成存储器的8位数据线。7/26/202372A12A11A10A9………A2A1A0

000000000000000011111111110000H～03FFH第一组

001000000000000111111111110400H～07FFH第二组

010000000000001011111111110800H～0BFFH第三组

011000000000001111111111110C00H～0FFFH第四组

100000000000010011111111111000H～13FFH第五组

101000000000010111111111111400H～17FFH第六组

110000000000011011111111111800H～1BFFH第七组

111000000000011111111111111C00H～1FFFH第八组7/26/2023737/26/202374例：某微机系统有16根地址线，8根数据线，地址空间安排为：16K系统程序存储区，用ROM芯片，安排在地址最低区；接着留出16K的设备地址空间；其后的32K作为用户程序区，采用RAM芯片。给定芯片如下，请画出连线图，给出各存储区的地址范围。ROMD7～D0A13A0CSOE…RAMD7～D0A13A0CSRD…WR7/26/202375ROM区：16K×8位，需1片16K×8位ROM芯片RAM区：32K×8位，需2片16K×8位RAM芯片I/O区：16K×8位，主存不应使用A15A14A13A12………A2A1A0

000000000000000000111111111111110000H～3FFFHROM区

010000000000000001111111111111114000H～7FFFHI/O区

100000000000000010111111111111118000H～BFFFHRAM区1

11000000000000001111111111111111C000H～FFFFHRAM区27/26/202376ROMA13～A0CSDERAMD7～D0A15A14CSRDWRRAMY0CSRDWR地址译码器MEMRY2Y3Y1R/W7/26/202377地址分配与片选的关系存储空间>片内空间扩容三种方法：1.线选法片外的高地址直接（或经反相器）分别接到各存储器芯片的CS引脚。特点：无需外加逻辑电路，但仅适用于芯片较少的场合。7/26/2023782.全译码法片外的高地址全部接到译码器的输入端，译码器输出为片选信号。特点：芯片的地址范围确定，连续，无重叠存储区，对译码电路要求较高。3.部分译码法片外的高地址部分地与译码器相连，译码器输出为片选信号。（选片内地址多？还是地址少？）7/26/202379多种数据位输出的组织问题。1.多种输出的情况可输出8位、16位、32位等。2.芯片与片选控制信号的安排

CPU增加控制信号，控制不同数据的输出。7/26/202380请用2K8bit的SRAM设计一个8K16bit的存储器，并画出存储器与CPU的连接原理图。要求：当B=0时访问16位数据；当B=1时访问8位数据，两列存储芯片按地址交叉方式编址。

B控制信号由CPU给出，此外CPU还有MREQ（低电平有效）、R/W等控制信号（高电平读、低电平写）。SRAM除地址、数据线外，有CS（低电平有效）、WE等控制线（高电平读、低电平写）。其他的辅助芯片（译码器、门电路）自选，但要说明它们的功能。7/26/202381地址线的安排8K16bit=8K28bit-空间2148bit-地址线14根由于交叉编址和整数边界的要求，故A0用于8位、16位的控制（与B组合）A11-A1用于片内地址A13、A12用于2:4译码7/26/202382逻辑表达式BA0PEvenPOdd0001хх10х11х7/26/202383Peven=A0Podd=A0

BY0Y1Y2Y3A13A127/26/202384CS0=Y0+PevenCS1=Y0+PoddCS2=Y1+PevenCS3=Y1+PoddCS4=Y2+PevenCS5=Y2+PoddCS6=Y3+PevenCS7=Y3+Podd（画出连接图）7/26/202385思考题请用2K8bit的SRAM设计一个8K32bit的存储器，并画出存储器与CPU的连接原理图。要求：当B1B0=00时访问32位数据；当B1B0=01时访问16位数据；

当B1B0=10时访问8位数据。提示：注意整数边界地址的安排7/26/2023867/26/2023877/26/202388例4.1某1M×1页模式DRAM的tRC＝165ns，tRAC＝85ns，tPC＝50ns则该DRAM芯片有1024页，每页有1024位，访问一页所需的时间为：tRAC＋1023×tPC＝85ns＋1023×50n7/26/2023897/26/2023907/26/2023917/26/202392例4.2某1M×1静态列模式DRAM的tRC＝165ns，tRAC＝85ns，tSC＝50ns则访问一行所需的时间为：tRAC＋1023×tSC＝85ns＋1023×50ns＝51235n4)7/26/2023937/26/2023947/26/2023957/26/202396例1:用2114芯片构成4K*8位存储器.例2:用256K*1位的存储器芯片构成2MB的存储器(存储器按字节编址)。则共需选（）块芯片。在这些芯片中，其中（）块芯片的A1地址线应对应地接在一起；（）块芯片的读写控制线WE应接在一起；每（）块芯片的片选信号CS线应接在一起；每（）块芯片的数据输入线DIN应接在一起。该存储器地址总线至少()位，其中（）位用于选片寻址，（）位用于片内寻址。若存储器按芯片容量划分若干个地址区域且从0连续编址，则第一个地址区域的最后一个地址为（）H，最后一个地址区域的第一个地址为（）H。该存储器应选择具有（）个输入（）个输出的译码器用于选片，一个输出端控制（）块芯片的（）信号。7/26/202397例3：已知某模型机地址总线为17位（A16~0），数据总线8位（D7~0）（双向），MREQ为访存请求信号（低电位有效），R/W为读写控制信号（低电位写，高电位读）。已知该机的I/O设备与主存统一编址,若地址空间从0连续编址,其地址空间分配如下：最低16K为系统程序区，用ROM芯片构成，接着是32K的备用区，暂不连接芯片；接着76K为用户程序区，用RAM芯片构成；最后4K为I/O设备区。现给定下列芯片，试画出存储器连接图和地址分配表。ROM:16K*8位，其中CS为片选信号，低电位有效；OE为读出有效信号，低电位有效。静态RAM：16K*8位，其中CS为片选信号，低电位有效；WE为写控制信号，低电位为写，高电位为读。7/26/202398

3—8译码器：输出为低电位有效。EN为译码器使能信号，低电位译码器工作有效。另外根据需要可选择相应的门电路。

例4：用16K*8位的存储器芯片构成64K*16位的存储器。要求存储器有两种数据输出，由CPU控制信号B控制，并规定B=0为字输出，B=1为字节输出，A0=0为低位字节，A1=1为高位字节。MREQ为访存请求信号（低电位有效），R/W为读写控制信号（低电位写，高电位读）。试画出存储器的连接图。16K*8位ROM16K*8位RAM3—8译码器D7~0D7~0A13~0CSOEA13~0CSWEY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0ABCEN7/26/2023994.3辅助存储器辅助存储器作为主存储器的后援存储器，用于存放CPU当前暂时不用的程序和数据。当CPU需要时，再将数据成批地调入主存。从辅存所处的部位和与主机交换信息的方式看，它属于外部设备的一种。辅存的特点：容量大，成本低，可以脱机保存信息。辅存主要有磁表面存储器和光存储器两类，如磁盘、磁带、光盘等。7/26/2023100一、磁表面存储器的基本原理磁表面存储器把某些磁性材料均匀地涂敷在载体的表面上，形成厚度为0.3～5μm的磁层，将信息记录在磁层上，构成磁表面存储器。1、磁表面存储器存储信息的原理—电磁转换1）基本原理—电磁转换利用磁性材料在不同方向的磁场作用下，形成的两种稳定的剩磁状态来记录信息。7/26/20231012）记录介质—磁层3）读写元件—磁头：磁头是由铁氧化体或坡莫合金等高导磁率的材料制成的电磁铁，磁头上绕有读写线圈，可以通过不同方向的电流。7/26/20231022、磁表面存储器的读写过程磁表面存储器的读/写操作是通过磁头与磁层相对运动进行的。一般都采用磁头固定，磁层作匀速平移或高速旋转。由磁头缝隙对准运动的磁层进行读/写操作。(1)写操作当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯内就产生一定方向的磁通。由于铁芯是高导磁率材料，而铁芯空隙处为非磁性材料，故在铁芯空隙处集中很强的磁场。在这个磁场的作用下，磁层就被磁化成相应极性的磁化单元或磁化位。若在写线圈里通入相反方向的脉冲电流，就可得到相反极性的磁化单元。7/26/2023103例如我们规定某电流方向为写“1”，那么写线圈里通以相反方向的电流时即为写“0”。这个过程称为“写入”。一个磁化单元就是一个存储元，一个磁化单元中存储一位二进制信息。当载体相对于磁头运动时，就可以连续写入一连串的二进制信息。7/26/2023104写入过程7/26/2023105(2)读操作读出时，被磁化了的磁层相对磁头高速移动，处于剩磁状态的磁化单元经过磁头缝隙，使磁层与磁头交链的磁路中发生磁通变化，于是此变化的磁通在读磁头线圈中产生感应电势，不同的剩磁状态产生的感应电势的方向不同。感应电势经读出放大电路放大和整形，在选通脉冲的选通下，读出原写入的信息。7/26/2023106读出过程7/26/2023107

3、磁记录方式磁记录方式：如何根据所要记录的信息，在磁头的写入线圈上加入何种写入电流。1）归零制（RZ）若写入“1”，则加正向写入脉冲；若写入“0”，则加负向写入脉冲。每写完一位信息，电流归零。2）非归零制（NRZ）若写入“1”，则加正向写入脉冲；若写入“0”，则加负向写入脉冲。写完一位信息后，电流不归零。3）非归零—1制（NRZ—1）若写入“1”，则写入电流改变一次方向；若写入“0”，则写入电流方向维持不变。非归零—1制也称为见1就翻法。7/26/20231084）调相制（PM）若写入“1”，则在一个写入周期中间使写入电流从正变负（或相反）；若写入“0”，则在一个写入周期中间使写入电流从负变正（或相反）。若连续写多个“0”或多个“1”，则在两个位周期交界处，写入电流改变一次方向。5）调频制（FM）若写入“1”，则在一个写入周期中间使写入电流改变一次方向（不管原来方向如何）；若写入“0”，则在一个写入周期中间写入电流方向不变。不论写“0”、写“1”，在两个位周期交界处，写入电流总要改变一次方向。7/26/20231096）改进调频制（MFM）若写入“1”，则在一个写入周期中间使写入电流改变一次方向（不管原来方向如何）。若写入“0”，则在一个写入周期间写入电流方向不变。若连续写多个“0”，则在两个“0”的位周期交界处，写入电流改变一次方向。除了上述基本记录方式外，为了提高记录密度，还可对基本方式进行改进，成为高密度磁带、磁盘的记录方式。

1）成组编码法：把待写入的信息序列按4位长度进行分组，然后按某一确定规则将4位信息编码为5位码字，再把编码字序列按NRZ—1制记录方式记录在磁层中。读出时再把读出的编码字序列进行译码，以读出原存信息。7/26/20231102）游程长度受限码（RLLC码）：把待输入的信息序列变换为“0”游程长度受限码，即任何两位相邻的“1”之间的“0”的最大位数k和最小位数d均受到限制的新编码，然后再用NRZ—1方式进行写入。其实质就是把原始数据序列变换成“0”、“1”受限制的记录序列。正确地设计k、d值，可以获得优良的编码性能。RLLC码已广泛用于高密度磁盘中。综上所述:写入线圈上的电流取决于记录方式和所要记录的信息.7/26/2023111各种磁记录方式的评价标准⑴自同步能力从读出的脉冲信号序列中提取同步时钟信号的能力。同步信号：从读出信号中分离出数据信息所需的时间基准信号。磁表面存储器为了从读出信号中分离出数据信息必须要有时间基准信号。同步信号的取得方法①外同步：从专门设置用来记录同步信号的磁道中取得。②内同步（自同步）：直接从读出信号中提取同步信号。NRZ、NRZ—1：无自同步能力。PM、FM、MFM：有自同步能力。7/26/2023112同步能力的大小可以用最小磁化翻转间隔与最大磁化翻转间隔的比值R来衡量。比值R越大，自同步能力越强。例：调频制（FM）记录方式中，最小磁化翻转间隔是T/2，最大磁化翻转间隔是T，其中T为位周期。因此

RFM＝＝0.57/26/2023113⑵编码效率（记录效率）指每次磁层磁化翻转所存储信息的位数。编码效率是位密度与磁化翻转密度的比值。η也说明了记录一位信息的最大磁化翻转次数。FM、PM记录方式：存储一位信息磁层最大磁化翻转次数为2次，编码效率为50％。NRZ、NRZ—1、MFM记录方式：存储一位信息磁层磁化翻转次数为1次，编码效率为100％。除编码效率和自同步能力外，还有读出信号的分辨能力、频带宽度、抗干扰能力以及编码译码电路的复杂性等。它们都影响记录方式的取舍评价。7/26/2023114除上述讨论的几种记录方式外，还有改进的改进调频制M2FM，成组编码法GCR．游程长度受限码RLLC等记录方式，它们已广泛用于高密度磁带和磁盘中。成组编码法：把待写入的信息序列按4位长度进行分组，然后按某一确定规则将4位信息编码为5位码字，再把编码字序列按NRZ—1制记录方式记录在磁层中。读出时再把读出的编码字序列进行译码，以读出原存信息。采用这种编码可使磁带机存储密度提高到6250位/英寸(bpi)。7/26/2023115RLLC码：把待输入的信息序列变换为“0”游程长度受限码，即任何两位相邻的“1”之间的“0”的最大位数k和最小位数d均受到限制的新编码，然后再用NRZ—1方式进行写入。其实质就是把原始数据序列变换成“0”、“1”受限制的记录序列。正确地设计k、d值，可以获得优良的编码性能。RLLC码已广泛用于高密度磁盘中。7/26/2023116磁头固定，每磁道一个磁头，环境要求高，没有磁头运动，速度快。可卸盘组，可卸下保存。一个磁头运动寻道，结构简单，成本低。固定盘组采用密封方式，环境要求不高。如温盘。二、磁盘存储器1.磁盘的分类7/26/20231177/26/2023118磁盘存储器由驱动器、控制器和盘片三部分组成。1）磁盘驱动器磁盘驱动器又称磁盘机或磁盘子系统：用于控制磁头与盘片的运动及读写。是独立于主机之外的完整装置。驱动器内包含有旋转轴驱动部件、磁头定位部件、读写电路和数据传送电路等。主机盘片2.磁盘存储器的组成及逻辑结构磁盘控制器磁盘驱动器7/26/2023119旋转轴驱动部件：其作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。主要部件包括主轴电机和有关控制电路。磁头定位部件：驱动磁头沿盘面径向位置运动以寻找目标磁道位置的机构。由驱动部件、传动部件、运载部件（磁头小车）组成。数据转换系统：其作用是控制数据的写入和读出。包括磁头、磁头选择电路、读写电路以及索引、区标电路等。磁盘读写时，由磁头定位部件在步进电机或音圈电机（直流电机）的驱动下作径向运动寻道，旋转轴驱动部件使盘组旋转寻找扇区，读写控制电路控制读写。7/26/2023120磁盘驱动器结构7/26/20231212）读写电路7/26/2023122写入时，将主机并行送来的数据取至并

—串转换寄存器，变为串行数据，然后一位一位地由写电流驱动器作功率放大并加到写磁头线圈上产生电流，从而在盘片磁层上形成按位的磁化存储单元。读出时，当记录介质相对磁头运动时，位磁化存储单元形成的空间磁场在读磁头线圈中产生感应电势，读出信息经放大检测，就可还原成原来存入的数据。由于数据是一位一位串行读出的，故要送至串—并转换寄存器转换为并行数据，再并行送至主机。7/26/20231233）磁盘控制器磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口，通常是插在主机总线插槽中的一块印刷电路板。磁盘控制器的作用：接受主机发出的命令与数据，转换为驱动器的控制命令和数据格式，控制驱动器操作。由于磁盘存储器是高速外存设备，故与主机之间采用成批交换数据方式。磁盘控制器上的接口：①

与主机的接口，控制外存与主机总线之间交换数据。称为系统级接口。②与设备的接口，根据主机命令控制设备的操作。称为设备级接口。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。例如微机内的磁盘控制卡一般可控制两台软盘驱动器和一台温盘驱动器。7/26/2023124主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑7/26/2023125磁盘上的信息经读磁头读出以后送入读出放大器，然后进行数据与时钟的分离，再进行串—并转换、格式转换，最后送入数据缓冲器，经DMA(直接存储器传送)控制将数据传送到主机数据总线。控制器与驱动器之间的的交界面划分有多种方式。①接口交界面设在A处，驱动器只完成读写和放大，因而数据分离以后的控制逻辑构成磁盘控制器。如ST506磁盘控制器，它是插在PC机总线上的一块电路板，控制器与设备之间就采用了A形式的接口。7/26/2023126②接口交界面设在B处，驱动器中包含数据分离器，而磁盘控制器仅由串—并变换、格式控制等逻辑构成。如ESDI接口属于这种形式。③接口交界面设在C处，磁盘控制器的功能全部转移到设备中，主机与设备之间采用标准的通用接口。如SCSI(小型计算机系统接口)属于这种形式。随着技术进步，C种接口越来越多地被采用，以增强设备的功能，使设备相对独立。7/26/20231273.磁盘信息记录格式及其读写7/26/2023128记录面：磁盘片表面称为记录面。盘片的上下两面都能记录信息。磁道：记录面上一系列同心圆。每个盘片表面通常有几十到几百个磁道。磁道的编址：从外向内依次编号，最外一个同心圆叫0磁道，最里面的一个同心圆叫n磁道，n磁道里面的圆面积不用来记录信息。扇区：将盘面沿垂直于磁道的方向划分成若干个扇区。扇区的编号方法：可以连续编号，也可间隔编号。7/26/2023129扇段：每条磁道在扇区内的部分称为扇段，每个扇段存储等量的信息。扇段是磁盘信息的基本单位。由于各条磁道的半径不同，各条磁道的存储密度不同。外圈存储密度低，内圈存储密度高。活动头磁盘组磁盘记录的编址：记录面的面号(也称磁头号)＋磁道号＋扇区号柱面（圆柱面）：n个面上位于同一半径的磁道形成一个圆柱面。磁盘组的圆柱面数等于一个盘面的磁道数。在读/写过程中，各个盘面的磁头总是处于同一个圆柱面上。存取信息时，可按圆柱面顺序地进行操作。7/26/2023130磁盘地址的表示：例如，若某盘片组有8个记录面，每个盘面分成256条磁道，8个扇区；当主机要访问其中第5个记录面上，第65条磁道，第7个扇区的信息时，则主机应向磁盘控制器提供如下的地址信息：

0100000l101111为进行读/写操作，必须定出磁道的起始位置。索引：磁道的起始位置。索引标志在传感器检索下产生脉冲信号，再通过磁盘控制器处理，便可定出磁道起始位置。圆柱面号盘面号扇区号7/26/2023131磁道的索引和扇段地址的确定方法：在盘片上设置缺口或孔，通过光源和光敏元件，使盘片每转一圈产生一个索引脉冲和若干个扇标脉冲(硬分段)。索引脉冲标志了磁道信息的起点，此后的第一个扇区为0扇区，第二个为1扇区(连续编址)等等。再利用扇标脉冲作为定时时钟驱动一个计数器，根据计数器的内容即可确定磁道上的扇段编号。7/26/2023132如果主机配有几台磁盘驱动器，磁盘地址信息还应给出驱动器编号，用来选择所需的驱动器，此时磁盘信息的地址格式为：当盘片为单片单面结构时，将上述地址格式中的圆柱面号改为磁道号。驱动器号圆柱面号盘面号扇区号7/26/2023133磁盘存储器的每个扇段记录定长的数据，读/写操作是以扇段为单位一位一位串行进行的。每一个扇段记录一个记录块。一个扇段的记录格式扇段的记录格式7/26/2023134每个扇区段由头部空白、序标、数据、校验字、尾部空白等字段组成。头部和尾部空白段：用于作为地址定位缓冲，便于磁盘控制器作好读写准备。序标部分：指出本扇区的地址，并可作为磁盘控制器的同步定时信号。数据部分：本扇区记录的数据。校验字：用来校验读出数据是否正确，一般采用循环校验码。7/26/2023135IBM37408寸软盘的数据记录格式7/26/2023136磁盘的读写磁盘读/写操作总是从扇区的边界开始，由磁盘控制器产生的扇标脉冲标志着一个扇区的开始。每次交换一个扇段的信息。如果写入的内容不满一个扇段，则在该扇段的余下部分重复数据的最后一位。磁盘和主存间的数据交换可通过DMA或通道控制完成。为了保证写入时数据的可靠性，通常在“写”操作以后启动一个读操作，把从磁盘读出的内容与从主存相应的单元读出的内容进行比较，如果不一致，则经中断系统向CPU送一个出错信息。7/26/2023137定时信号的产生对于包含同步信息的记录方式，磁道上每一个数据位的同步脉冲可以直接从存储的磁盘信息中分离出来。

对于不包含同步信息的记录方式，则须由专用磁道来提供定时脉冲。7/26/20231384.磁盘存储器的主要技术指标⑴存储容量C

存储容量指磁盘组所有盘片能记录的二进制信息的最大数量，一般以字节为单位。若一个磁盘组有n个盘面存储信息，每个面有T条磁道，每条磁道分成S个扇段，每段存放B个字节，则存储容量C为：

C＝n×T×S×B格式化容量：按照特定记录格式所存储的用户可以使用的信息总量。非格式化容量：记录面可以利用的磁化单元总数。格式化容量一般为非格式容量的60％一70％。7/26/2023139

⑵平均寻址时间（平均存取时间）从发出读写命令到读出或写入信息所需的时间。平均寻址时间＝平均磁道定位时间＋平均旋转等待时间磁道定位时间：在活动头系统中，当访问磁盘中某一扇段时，由磁道定位机构把读写头移到相应的磁道位置上所需的时间。磁道定位时间取决于磁头的起始位置与所要求磁道间的距离。平均磁道定位时间为最大和最小定位时间的平均值。旋转等待时间：定位以后寻找所需扇区的时间，也称旋转延迟。旋转等待时间的平均值为磁盘旋转半圈的时间。

7/26/2023140⑶存储密度位密度：沿磁道方向单位长度所能存储的二进制位数。位密度又称线密度，单位是位/英寸(bpi)。记录密度内外圈不同，以最里圈的密度为准。道密度：沿磁盘径向单位长度所包含的磁道数，单位是道/英寸(tpi)或道/毫米(tpm)。面密度：位密度与道密度的乘积。单位为位/平方英寸⑷数据传输率

Dr磁盘存储器单位时间内所能传送的数据量。单位为字节/秒(B/s)。设磁盘旋转速度为n转/秒，每条磁道容量为N个字节，则

Dr＝n×N(字节/秒)。设D为位密度，v为磁盘旋转的线速度，则

Dr＝D×v(字节/秒)7/26/2023141⑸误码率出错信息和读出总信息位数之比。⑹价格通常采用位价格来比较各种存储器。位价格：存储器设备价格除以容量。7/26/2023142例：磁盘组有6片磁盘，每片有两个记录面，最上最下两个面不用。存储区域内径22cm，外径33cm，道密度为40道/cm，内层位密度400位/cm，转速2400转/分，平均寻道时间为10ms。问：(1)共有多少柱面?(2)盘组总存储容量是多少？(3)数据传输率多少?(4)平均寻址时间是多少？(5)采用定长数据块记录格式，直接寻址的最小单位是什么?寻址命令中如何表示磁盘地址?(6)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一个存储面上，还是记录在同一个柱面上?7/26/2023143解：(1)有效存储区域＝16.5－11＝5.5(cm)因为道密度＝40道/cm，所以共有40×5.5＝220道，即220个圆柱面。(2)内层磁道周长为2πR＝2×3.14×11＝69.08（cm）每道信息量＝400位/cm×69.08cm＝27632位

＝3454B每面信息量＝3454B×220＝759880B盘组总容量＝759880B×l0＝7598800B＝7.25MB(3)磁盘数据传输率Dr＝r×NN为每条磁道容量，N＝3454Br为磁盘转速，r＝2400转/60秒＝40转/秒Dr＝r×N＝40×3454B＝13816B/s7/26/2023144(4)磁盘旋转一圈的时间为

平均寻址时间Ta＝10ms＋25/2ms＝22.5ms(5)采用定长数据块格式，直接寻址的最小单位是一个扇区，每个记录块记录固定字节数目的信息，在定长记录的数据块中，活动头磁盘组的编址方式可用如下格式：驱动器号圆柱面号盘面号扇区号7/26/2023145(6)如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一柱面上，因为不需要重新寻道，数据读写速度快。7/26/20231460块4块8块12块….5.冗余磁盘阵列（RAID）1块5块9块13块2块6块10块14块….….3块7块11块15块….RAID0（无冗余）7/26/20231470块4块8块12块….RAID1（镜像）1块5块9块13块2块6块10块14块….….3块7块11块15块….0块4块8块12块1块5块9块13块2块6块10块14块3块7块11块15块….….….….7/26/2023148RAID2（冗余使用海明码）RAID3（位交错奇偶校验）RAID4（块级奇偶校验）0块4块8块12块1块5块9块13块2块6块10块14块3块7块11块15块….….….….….P（0-3）P（4-7）P（8-11）P（12-15）7/26/2023149RAID5（块级分布奇偶校验）0块4块8块12块1块5块9块P（12-15）2块6块P（8-11）13块3块P（4-7）10块14块….….….….….P（0-3）7块11块15块7/26/2023150三、光盘存储器光盘：利用光学方式读写信息的圆盘光盘采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息，以介质材料的光学性质(如反射率、偏振方向)的变化来表示所存储信息的“1”或“0”。光盘的优点：记录密度高。三、光盘存储器激光可聚焦到1μm以下，从而记录的面密度可达到645Mb／平方英寸，高于一般的磁记录水平。一张CD—ROM盘片的存储容量可达600MB，相当于400多张1.44MB的3.5英寸软盘片。光盘的缺点：存取时间长，数据传输率低。7/26/20231511、光盘的分类(1)只读型光盘（ReadOnly）只读型光盘是厂商以高成本制作出母盘后大批重复压制出来的光盘。这种模压式记录使光盘发生永久性物理变化，记录的信息只能读出，不能被修改。典型的产品有：LD：俗称影碟，记录模拟视频和音频信息，可放演60分钟全带宽的PAL制电视。1、光盘的分类CD—DA：数字唱盘，记录数字化音频信息，可存储74分钟数字立体声信息。VCD：俗称小影碟，记录数字化视频和音频信息。可存储74分钟按MPEG—1标准压缩编码的动态图像信息。DVD：数字视盘。单记录层容量为4.7GB，可存储135分钟按MPEG—2标准压缩编码的相当于高清晰度电视的视频图像信息和音频信息。CD—ROM：主要用作计算机外存储器，可记录数字数据，也可同时记录数字化视频和音频信息。7/26/2023152(2)一次型光盘(CD-R)用户可以在这种光盘上写入信息，写后可以直接读出。写入信息会使介质的物理特性发生永久性变化，因此只能写一次。写后的信息不能再改变。典型产品是CD—R光盘。用户可在专用的CD—R刻录机上向空白的CD-R盘写人数据，制作好的CD-R光盘可放在CD—ROM驱动器中读出。7/26/2023153(3)可擦写型光盘（CD-RW）用户可对这类光盘进行随机写入、擦除或重写信息。典型的产品有：MO：磁光盘。利用热磁效应写入数据。当激光束将磁光介质上的记录点加热到居里点温度以上时，外加磁场作用改变记录点的磁化方向，而不同的磁化方向可表示数字“0”和“1”。利用磁光科尔效应读出数据：当激光来照射到记录点时，记录点的磁化方向不同，会引起反射光的偏振面发生左旋或右旋，从而检测出所记录的数据“1”或“0”。PC：相变盘。利用相变材料的晶态和非晶态来记录信息。写入时，强弱不同的激光束对记录点加热再快速冷却后，记录点分别呈现为非晶态和晶态。读出时，用弱激光来扫描相变盘，晶态反射率高，非晶态反射率低，根据反射光强弱的变化即可检测出“1”或“0”。无论是磁光盘还是相变盘，介质材料发生的物理特性改变都是可逆变化，因此是可重写的。7/26/20231542、光盘存储器的工作原理（只读）7/26/2023155只读光盘上的信息是沿着盘面螺旋形状的信息轨道以凹坑和凸区的形式记录的，如上图（a）所示。它既可以记录模拟信息（如LaserVision系统），也可以记录数字信号（如CD-DA）。上图（b）表示记录数字信号的原理。光道上凹坑或凸区的长度是0.3m的整数倍。凹凸交界的正负跳变沿均代表数字“1”，两个边缘之间代表数字“0”，“0”的个数是由边缘之间的长度决定的。通过光学探测仪器产生光电检测信号，从而读出“0”、“1”数据。7/26/2023156为了提高读出数据的可靠性，减少误读率，存储数据采用EFM(eighttofourteenmod