《存储器自动化适用》PPT课件.ppt

1、微计算机原理第五章 主存储器,四川化工职业技术学院,主要内容,存储器分类 随机存储器 只读存储器 习题&练习,存储器是信息存放的载体，是计算机系统的重要组成部分。有了它，计算机才能有记忆功能，才能把要计算和处理的数据以及程序存入计算机，使计算机能脱离人的直接干预，自动地工作。,1、按构成存储器的器件和存储介质分类 半导体存储器 磁盘和磁带等磁表面存储器 光电存储器,5.1.1 存储器分类 一、存储器几种分类方式,主存储器(内存) 辅助存储器(外存) 高速缓冲存储器,2、按在计算机中的作用分类,附：多层存储结构概念 核心是解决容量、速度、价格间的矛盾，建立起多层存储结构。,高速缓存 主存 外存,

2、高速缓存主存 层次 ： 解决CPU与主存的速度上的差距 ； 主存辅存 层次 ： 解决存储的大容量要求和低成本之间的矛盾 。,1、读写存储器RWM 2、只读存储器ROM,二、半导体存储器的分类（1） 按读写功能分类分类：,按数据存取方式分类：,按存储原理分类：,1、直接存取存储器DAM 2、顺序存取存储器SAM 3、随机存储存储器RAM,1、双极性TTL器件存储器 2、单极性MOS器件存储器,按数据传输方式分类：,1、并行存储器 2、串行存储器,1、随机存取存储器RAM RAM主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，与外存交换的信息和作堆栈用。它的存储单元的内容按需要既可以读出，也可

3、以写入或改写。 2、只读存储器ROM ROM的信息在使用时是不能改变的，也即只能读出，不能写入故一般用来存放固定的程序，如微型机的管理、监控程序，汇编程序等，以及存放各种常数、函数表等。,二、半导体存储器的分类（2） 按存储原理分类：,存储容量 存取周期 功耗 可靠性 集成度 其他,5.1.2 半导体存储器的性能指标,5.1.3 半导体存储器的特点（1）,一、RAM的特点 在RAM中，又可以分为双极型（Bipolar）和MOS RAM两大类。 1双极型RAM的特点 （1）存取速度高。 （2）以晶体管的触发器（F-FFlip-Flop）作为基本存储电路，故管子较多。 （3）集成度较低（与MOS相

4、比）。 （4）功耗大。 （5）成本高。 所以，双极型RAM主要用在速度要求较高的微型机中或作为cache。 2MOS RAM 用MOS器件构成的RAM，又可分为静态（Static）RAM（有时用SRAM表示）和动态（Dynamic）RAM（有时用DRAM表示）两种。,5.1.3 半导体存储器的特点（2）,二、ROM的特点 1掩模型ROM 2可编程型PROM（Programmable ROM） 3光擦除型EPROM（Erasable PROM） 4电擦除型EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）,RAM,静态RAM（

5、SRAM） 动态RAM（DRAM）,ROM,掩膜型ROM 可编程ROM（PROM） 可擦除可编程ROM（EPROM） 电可擦除可编程ROM（E2PROM),5.1.4 半导体存储器体系,5.2 随机存取存储器（1）,5.2.1 静态存储器SRAM 6管构成的触发器作为基本存储电路。 集成度高于双极型，但低于动态RAM。 不需要刷新，故可省去刷新电路。 功耗比双极型的低，但比动态RAM高。 易于用电池作为后备电源（RAM的一个重大问题是当电源去掉后，RAM中的信息就会丢失。为了解决这个问题，就要求当交流电源掉电时，能自动地转换到一个用电池供电的低压后备电源，以保持RAM中的信息）。 存取速度较动

6、态RAM快。,5.2.2 动态存储器DRAM 基本存储电路用单管线路 组成（靠电容存储电荷）。 集成度高。 比静态RAM的功耗更低。 价格比静态便宜。 因动态存储器靠电容来存储信息，由于总是存在着泄漏电流，故需要定时刷新。典型的是要求每隔1ms刷新一遍。,5.2 随机存取存储器（2）,5.3.1 固定掩模编程ROM 由半导体厂按照某种固定线路制造的，制造好以后就只能读不能改变。所谓只读，从字面上理解就是只可以从里面读，不能写进去，它类似于我们的书本，发到我们手回之后，我们只能读里面的内容，不可以随意更改书本上的内容。,5.3 只读存储器（1）,5.3.2 可编程PROM （Programmab

7、le ROM） 为了便于用户根据自己的需要来写ROM，就发展了一种PROM，可由用户对它进行编程，但这种ROM用户只能写一次。 这就象我们的练习本，买来的时候是空白的，可以写东西上去，可一旦写上去，就擦不掉了，所以它只能用写一次，要是写错了，就报销了。,5.3 只读存储器（2）,5.3.3 可擦除可编程EPROM 为了适应科研工作的需要，希望ROM能根据需要写，也希望能把已写上去的内容擦去，然后再写，能改写多次。EPROM就是这样的一种存储器。EPROM的写入速度较慢，而且需要一些额外条件，故使用时仍作为只读存储器来用。 它里面的内容写上去之后，如果觉得不满意，可以用一种特殊的方法去掉后重写，

8、这就是用紫外线照射，紫外线就象“消字灵”，可以把字去掉，然后再重写。当然消的次数多了，也就不灵光了，所以这种芯片可以擦除的次数也是有限的，大约几百次。,5.3 只读存储器（3）,5.3.4 电擦除可编程EEPROM EEPROM是可由用户更改的只读存储器（ROM）可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。 不像EPROM芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改。EEPROM断电后存在其中的数据不会丢失。另外，EEPROM可以清除存储数据和再编程。,5.3 只读存储器（4）,5.4 新型存储器,5.4.1 快擦写FLASH存储器 FLASH存储器是新型的可电擦除的非易失性只读存储器，属

9、于EEPROM器件，与其它的ROM器件相比，其存储容量大、体积小、功耗低，特别是其具有在系统可编程擦写而不需要编程器擦写的特点，使它迅速成为存储程序代码和重要数据的非易失性存储器。 5.4.2 多端口读写存储器 双口RAM和FIFO是常用的两种多端口的存储器，允许多CPU同时访问存储器，大大提高了通信效率，而且对CPU没有过多的要求，特别适合异种CPU之间异步高速系统中。,5.4.3 内存条,一、内存条的几种封装形式 封装，就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接.封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。,衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面

10、积之比，这个比值越接近1越好。封装时主要考虑的因素： 1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1：1； 2、 引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能； 3、 基于散热的要求，封装越薄越好。,1、SIP （Single In-line Package单列直插封装） SIP只从单边引出针脚，直接插入PCB板中，其封装和DIP大同小异。其吸引人之处在于只占据很少的电路板面积，然而在某些体系中，封闭式的电路板限制了SIP封装的高度和应用。加上没有足够的引脚，性能不能令人满意，很快退出了市场。 2、DIP （Dual In-line Package双列直插式封装

11、） DIP这种封装的外形呈长方形，针脚从长边引出，由于针脚数量少（一般为864针），且抗干扰能力极弱，加上体积比较“庞大”，所以DIP封装如昙花一现。,内存条的几种封装形式,3、SIMM（单列直插存储模块） 体积小、重量轻，插在主板的专用插槽上。插槽上有防呆设计，能够避免插反，而且插槽两端有金属卡子将它卡住，这便是现今内存的雏形。其优点在于使用了标准引脚设计，几乎可以兼容所有的PC机。 4、DIMM（双列直插存储模块） 和SIMM相似，只是体积稍大。不同处在于SIMM的部分引脚前后连接在一起，而DIMM的每个引脚都是分开的，所以在电气性能上有较大改观，而且这样可以不用把模块做得很大就可以容纳更

12、多的针脚，从而容易得到更大容量的RAM。,内存条的几种封装形式,1、FPM DRAM 这是一种在486时期被普遍应用的内存。72线、5V电压、带宽32bit、基本速度60ns以上。它的读取周期是从DRAM阵列中某一行的触发开始，然后移至内存地址所指位置，即包含所需要的数据。第一条信息必须被证实有效后存至系统，才能为下一个周期作好准备。这样就引入了“等待状态”，因为CPU必须傻傻的等待内存完成一个周期。 2、EDO DRAM EDO DRAM（Extended Data Output RAM），扩展数据输出内存。是Micron公司的专利技术。有72线和168线之分、5V电压、带宽32bit、基本

13、速度40ns以上。传统的DRAM和FPM DRAM在存取每一bit数据时必须输出行地址和列地址并使其稳定一段时间后，然后才能读写有效的数据，而下一个bit的地址必须等待这次读写操作完成才能输出。EDO DRAM不必等待资料的读写操作是否完成，只要规定的有效时间一到就可以准备输出下一个地址，由此缩短了存取时间，效率比FPM DRAM高20%30%。,二、内存芯片类型,内存芯片类型,3、SD RAM SDRAM，即Synchronous DRAM（同步动态随机存储器），它的工作速度是与系统总线速度同步的，也就是与系统时钟同步，这样就避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在

14、哪一个时钟脉冲期由数据请求使用，因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压，168Pin的DIMM接口，带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上，在显存上也较为常见。 4、DDR SDRAM SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。,习题&练习,1、在研制某一应用系统的过程中，存储监控程序的存储器应选用（ ） A）RAM B）PROM C）EPROM

15、 D）ROM,解析： 作为一个系统的监控程序，它是管理该系统的系统程序，在工作过程中一般不会改变，即工作在只读方式。因此要选用只读存储器来存放。但是在系统的研制过程中，对系统的结构和功能经常要进行修改，相应的监控程序也要改变。为此应选用能够多次重写的只读存储器。 PROM （Programmable Red-Only Memory）即“可编程只读存储器”。这样的产品只允许写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器” 。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0（部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1）， 以实现对其“编程”的目的

16、。 EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）指的是“可擦写可编程只读存储器”，即。 它的特点是具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程 EPROM可以使用紫外线照射，使其内容消失，然后再写入新的内容。因此选（C）,2、下列对DRAM和SRAM部分特点的描述中，正确的是（ ） A）制造成本都很低 B）集成度都很高 C）功耗都较大 D）以上答案全错3、下面关于DRAM和SRAM存储器芯片的叙述中，错误的是（ ） SRAM比DRAM存储电路简单 SRAM比DRAM成本高 SRAM比DRAM速度快 SRAM需要刷新，DRAM不需要刷新,解析： 动态随机存储

17、器（DRAM）具有电路简单、集成度高、功耗低、制造成本低等特点，但存取速度较慢； 静态随机存储器（SRAM）具有工作速度快、使用方便、不需要刷新电路、可多次读出等特点，但集成度较低、功耗较大、制造成本高。 2题的答案为（D） 3题的答案为：、,4、下面叙述中错误的是（ ）。 A）Flash ROM在低电压下，存储信息可写不可读 B）EPROM常用于各种软件的开发过程 C）ROM信息已固化，用户不能进行任何修改 D）PROM存储信息在使用前有专门设备写入,解析： EEPROM 与 FLASH ROM 都统称为程序存储器。 EEPROM （Electrically Erasable Program

18、mable Read-Only Memory ）即：“电可擦除可编程只读存储器”，它的最大优点是可直接用电信号擦除和写入。 FLASH ROM 即“闪存”，它在程序运行的正常电压（低电压）下，只能读不能写；在需要时，加入一个较高的电压就可以写入或擦除 。 因此答案为（A）,5、下面关于PC机内存ROM和RAM的叙述中，错误的是（ ） A）ROM和RAM都是半导体存储器 B）PC机关机后，存储在PC机CMOS RAM中的内容一般不会丢失 C）RAM芯片掉电后，存放在芯片中的内容会丢失 D）Flash ROM芯片中的内容经一次写入后再也无法更改,解析：ROM是只读存储器，掉电后可以保存数据，主要包括以下几种： （1）CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，里面装的是关于系统 配置的具体参数，其内容可通过设置程序进行读写。 CMOS RAM 芯片由系统通过一块后备电池供电，因此无论是在关机状态中，还 是遇到系统掉电情况，CMOS RAM中的信息都不会丢失。 （2）EPROM需要紫外线擦除，然后使用专用设备写入。 （3）EEPROM和Flash ROM都可以在加较高电压的情况下进行改写。 因此答案为（D）,6、下面关于ROM的叙述中，错误的是（