计算机组成原理存储器

1、计算机组成原理，讲座：严俊华存储子系统，存储子系统，主要知识点：掌握存储的分类，存储系统的层次结构，掌握存储单元之间的关系，存储容量，地址线和数据线3。掌握使用半导体存储器芯片组作为主存储器的方法，了解辅助存储器的工作原理。掌握ache和虚拟存储器的工作原理，重点是半导体存储器。存储系统的层次结构，各种存储器的特点，主存的组织方式(与中央处理器的连接方式)，缓存，虚拟内存，难点：主存的组织方式，主存和虚拟内存的工作原理，存储系统的层次结构，三级存储系统：大容量，快速度，低成本，中央处理器，缓存，主存，外部存储器，速度快，成本不能低；因此，在一个存储系统中经常使用几个不同的存储器来形成多级存储系

2、统，以满足系统要求。主存储器(存储器)、辅助存储器(外部存储器)、高速缓存，它存储系统层次结构并主要存储当前由中央处理器使用的程序和数据。速度快，容量有限，存储大量备份程序和数据。速度慢，容量大，可在短时间内多次存储中央处理器使用的程序和数据。速度快，容量小，物理内存和虚拟内存主内存-外部内存级别：增加容量中央处理器主内存外部内存：为虚拟内存提供条件虚拟内存：使主内存空间和部分外部内存空间成为逻辑地址空间。用户使用逻辑地址空间来编程，操作系统执行与程序调度、内存空间分配、地址转换等相关的工作。存储系统的层次结构，按存储机制分类的半导体存储器静态存储器：使用双稳态触发器存储信息的动态存储器；磁表

3、面存储器利用电容存储电荷来存储信息：利用磁层上不同方向的磁化区域来表达信息，具有容量大、无损读出、信息长期存储和速度慢等优点。光盘存储器利用光点的有无来指示信息、存储器分类和随机存取存储器的存取方式：存储器中的任何单元都可以根据地址进行存取，存取时间与地址单元无关，内存：MROM、可读可写、只读但不可写、可编程只读存储器、可编程只读存储器、用户不能编程、用户可以编程一次、可编程只读存储器、用户可以编程多次、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读

4、存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器、可编程只读存储器存取时间与数据位置、等待操作、平均等待时间、读/写操作、两步操作、速度指数、(毫秒)、数据传输率、(字节/)、存储器分类有关，当直接存取存储器(DM)被存取时，读/写单元首先直接指向一个小区域，然后依次在该区域中搜索。存取时间与数据位置、三步操作、定位(寻道)操作、等待(旋转)操作、读/写操作、速度指数、平均定位(寻道)时间、平均等待(旋转)时间、数据传输速率(位/秒)、存储器分类、关联存储器有关：它是一种基于数据的特殊存储器。当写入数据时，CAM可以自动选择一个

5、未使用的空单元进行存储。当读取数据时，CAM同时将所有存储单元中的数据与给定的数据进行比较，并标记合格的数据。比较是同时进行的，因此读取速度比基于地址的读写速度快。主存储器分类，随机存取存储器随机存取存储器：可读和可写，只读存储器只读存储器：通常是只读的，不会在电源故障时丢失，随机存取存储器随机存取存储器要求组件具有以下存储器特征：有两种稳定状态；在外部信号的激励下，这两种稳定状态可以无限期地相互转换；在外部信号的激励下，可以读出两种稳定状态；储存可靠。半导体随机存取存储器元件可分为两类：静态随机存取存储器，只要电源通电，它就能保持两种稳定状态之一。动态随机存取存储器：除了电源，它必须定期动态

6、刷新，否则信息会丢失。只读存储器，屏蔽模型只读存储器MROM可编程只读存储器PROM电可擦除可编程只读存储器EEPROM闪存，1，存储器，1。掩码模型只读存储器MROM表示0和1，有或没有组件。当MROM芯片离开工厂时，它已经写入了信息，在需求很大且不需要重写的情况下无法重写。只读存储器，2。当可编程只读存储器PROM离开工厂时，其内容全部为1。用户可以用一个特殊的可编程只读存储器写入器来写入信息。一旦被写入，它就不能被重写(也就是说，它只能被写入一次)，所以它也被称为一次性可编程只读存储器。熔丝型可编程只读存储器，3。eprom:可擦除可编程ROM紫外EPROM(紫外可擦除可编程rom)紫外

7、擦除(有一个应时窗，重写时应置于一定波长的紫外灯下，照射一定时间后全部擦除，EPROM有两个问题： A。紫外灯擦除时间长。它只能作为一个整体被擦除，但不能重写单个单元或位，只读存储器。4.当电可擦只读存储器在线时，它可以被一个特殊的高压写入器擦除几次。支持数据块擦除5。闪存E2PROM，又称闪存，是在EEPROM基础上发展起来的一种新型电可擦可编程非易失性存储器。特点：高密度/非易失性/读取/在线重写；它具有随机存储器和只读存储器的特点，可以代替软盘和硬盘。擦除次数可达10万次以上。读取时间小于10纳秒。内存性能指数，访问时间：内存从内存接收读或写地址和读(写)信息所需的时间。存取周期时间：指

8、连续开始两次独立的内存操作(例如，两次连续读取)所需的最短时间。也称为访问总线宽度，即一次可以访问的数据位或字节数。内存带宽：也称为数据传输速率，它每秒钟从内存中读取信息，通常以字节/秒表示。带宽BM:是指每秒访问的二进制位数。如果调制解调器=500纳秒，功率=16位，调制解调器=16/0.5=32兆位/秒，有必要改进调制解调器：以便调制解调器使功率增加存储体。内存性能指数，容量：指计算机存储信息的能力，即二进制信息的最大数量。B或B表示信息的可靠保存、非易失性和可替换的主动存储器：例如，半导体存储器只能通过电源来存储信息。被动存储器：断电后，磁盘和磁带等辅助存储器中的信息不会丢失。非易失性：

9、断电时信息不会丢失结论：评估存储器的三个基本指标：容量、成本、存取速度、主存储器的组成、半导体存储结构和存储芯片的主要部分用于存储信息。地址解码电路根据输入的地址码选择芯片中的特定存储单元，读写控制逻辑选择存储芯片来控制读写操作和存储体。每个存储单元都有一个唯一的地址。能够存储1位(位芯片结构)或多位(字芯片结构)二进制数据的芯片的存储容量与地址和数据线的数量有关：芯片的存储容量为2MN，存储单元的数量为m，芯片的地址线的数量为n，芯片的数据线的数量为23，存储体为，单元地址，000 001.存储单元、存储容量、存储体、地址线：决定存储器存储容量的数据线：通过一次访问存储器获得的数据位的数量，

10、地址解码电路，1。解码器：将每个输入二进制码转换成相应的输出高电平和低电平信号，地址解码电路，25。解码输出在高电平有效，而解码输出在低电平有效。地址解码电路，2-4个解码器，y0y1y2y3、a1a0en、引脚功能图，1。解码器：地址解码结构，单解码结构，双解码结构，双解码可以简化解码结构，主要用于芯片设计，芯片选择和读写控制逻辑，芯片选择终端。当有效时，输出芯片中的数据，控制端对应系统的读控制线写WE*控制写操作。当有效时，数据进入芯片中控制端对应的系统的写控制线、主存组织和主存组织，主要包括：M的逻辑设计、M的刷新、主存与中央处理器的连接、主存的验证、主存组织、主存设计的一般原则：主存与

11、中央处理器的连接：数据线、地址线和控制线；驾驶能力；存储器芯片类型选择；内存芯片和中央处理器之间的时序；存储器的地址分配以及用于芯片选择和解码的行和列选择信号的产生；主记忆组织；存储芯片的数据线；存储芯片的地址线；芯片选择端存储芯片的读写控制线；位扩展方法用于数据线的连接字扩展方法用于地址线的连接字同时扩展方法，主存储器组织，1。位扩展法当芯片容量与主存容量相同，但位数不足时，称为位扩展。位扩展法的要点：“位的并行连接”:每个芯片的数据线与CPU数据线对应的位应拼接在一起，并共享一个芯片选择信号。例1:八个8K*1芯片构成8K*8存储器，位扩展法构成1K*16存储器；示例2:四个1K*4 21

12、14芯片构成1K*16存储器。主存组织，2。字扩展模式当芯片的字长与主存储器的字长相同，但容量不足时，需要用几个存储芯片组成一个容量较大的存储器，这叫字扩展。字扩展法的要点：每个芯片的数据线与CPU数据线的相应位串联，每个芯片的芯片选择线应分开，并与CPU地址总线的高位地址解码的芯片选择信号连接。示例3:使用英特尔2114(1K*4)芯片形成4K*4存储器。1.计算分析：2114规格为1K*4，有10条芯片地址线(A9A0)、4条数据线、12条系统地址线(A11A10为芯片线选择)和4条数据线。A11A 10 A9 A8 A7a 6 A5A 4A 3A 1A 0 0 0 0 0 1 0 1 0

13、 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1、000 - 3FF 1K、400 - 7FF 1K、800 - BFF 1K、C00-FFF 1K、2。芯片选择和地址分析：用字扩展法构成4K*4存储器。例4: 64K8位内存连接图由16K8位芯片的字扩展法组成。分析：应使用四个芯片，四个芯片的数据端应与数据总线D0D7相连；地址总线的低位地址A0A13与每个芯片的14位地址端子相连；两位高位地址A14和A15通过解码器与四个芯片选择端相连，通过字扩展法形成64K8存储空间。主存储器的主存储器组织和逻辑设计需要解决：芯片选择地址分配和芯片选择逻辑信号线之

14、间的连接示例5:通过使用2114(1K4)静态随机存取存储器芯片形成4K8容量的存储器。地址总线A15A0、双向数据总线D7D0、读/写信号线R/W.给出了芯片地址分配和芯片选择的逻辑，并绘制了M框图和主存组织。码片的数量是通过扩展比特数，然后扩展单元数，然后扩展比特数来计算的。两个1k4、1k8、四个1k8、4k8、8、四个1k4、4k4、两个4k4、4k8，主存储器组织，地址分配芯片内部的寻址系统(二次解码)，芯片外部的地址分配和芯片选择逻辑，为芯片分配哪些地址以找到芯片内部的存储单元，以及哪些地址形成芯片选择逻辑以找到芯片，存储器空间分配：4KB存储器占据16位地址空间(64KB)中的任

15、何连续间隔。需要12位地址：4kb，a15a12a11a10a9a0，a11a0，0000，任意值，0011，0111，1011，0100，1000，1100，1111，芯片选择，芯片地址，分配给芯片的低位地址，形成芯片选择的高位地址芯片选择信号芯片选择逻辑，1k，1k，1k，9a0，a9a0，a9a0，cs0，CS1(2)扩展单元的数量，(3)连接控制线以形成芯片选择逻辑电路。假设内存芯片和地址解码器的引脚如图所示，试着回答以下问题：(1)如果需要形成一个8K8内存，需要多少芯片？内存占用一个连续的地址空间，起始地址为E1000H。如果采用全地址解码法，试着画出内存系统和中央处理器之间的电路

16、连接图。(2)尝试写出每个内存芯片的地址空间。主存组织，主存组织，工作：设计一个半导体存储器，其中只读存储器区域为4KB，选择只读存储器芯片(4KB位/片)；内存区域为3KB，选择内存芯片(2KB/芯片和1K4位/芯片)。地址总线A15A0、双向数据总线D7D0、读/写线读写.要求：给出芯片地址分配和芯片选择的逻辑公式，并绘制M逻辑框图(各芯片信号线与芯片选择逻辑电路的连接，芯片选择信号在低电平有效)。作业：内存由8K*8位只读存储器芯片和8K*4位随机存取存储器芯片组成，按字节寻址。临时内存地址为2000H7FFFH，只读存储器地址为C0000HFH。要求：计算需要多少芯片？绘制内存及其与中央处理器连接的设计框图。计算每个芯片的地址范围。动态m:电荷定期添加到电容器的主存储器组织、主存储器组织、刷新定义和原因定义。原因：动态存储器依靠电容充电来存储信息。平时没有电源，电容充电时间长了会放电，所以需要定期给电容充电，保持信息不变。注意刷新和重写的区别、主存组织、动态M的最大刷新间隔：在此期间，所有动态单元必须刷新一次。