15.3.1簡單異步DRAMSRAM

基本存儲單元為一個RS觸發(fā)器→狀態(tài)穩(wěn)定

由6個MOS管構(gòu)成→集成度↓、成本↑

由于工藝上的問題，容量不大：128K×8bit12nsDRAM

由一個MOS管（位于柵極上的分布電容）構(gòu)成

→容量更大，比如：64M×1，1Gb優(yōu)點(diǎn)：集成度高，功耗低，單位容量價格低缺點(diǎn)：速度慢，需要刷新，連接復(fù)雜21.典型DRAM芯片64K×1bitDRAM芯片Intel2164A5.3.1簡單異步DRAM地址線復(fù)用：利用A0～A7分兩次輸入→先輸入行地址，再輸入列地址

RAS：行地址選通，兼作片選

CAS：列地址選通，兼作數(shù)據(jù)輸出允許WE：寫允許。 0：寫；1：讀DIN：數(shù)據(jù)輸入

DOUT：數(shù)據(jù)輸出DRAM容量大，若所有地址線引出芯片外形過大1：DOUT

高阻0：DOUT

輸出數(shù)據(jù)35.3.1簡單異步DRAM讀操作 P220，圖5.37給行地址RAS給列地址CAS保持WE=1，CAS低期間數(shù)據(jù)輸出并保持2.工作過程64K×1bitDRAM芯片Intel2164A45.3.1簡單異步DRAM讀操作RASCASWE行地址列地址DOUT讀出數(shù)據(jù)①②③④A0～A72.工作過程64K×1bitDRAM芯片Intel2164A55.3.1簡單異步DRAM寫操作 P221，圖5.38：提前寫給行地址RASWE，給寫入數(shù)據(jù)給列地址CASWERAS、CAS，撤數(shù)據(jù)讀變寫操作2.工作過程64K×1bitDRAM芯片Intel2164A65.3.1簡單異步DRAM寫操作RASCASWEDIN行地址列地址有效寫入數(shù)據(jù)提前寫A0～A72.工作過程64K×1bitDRAM芯片Intel2164A75.3.1簡單異步DRAM寫操作RASCASWEDIN行地址列地址有效寫入數(shù)據(jù)DOUT讀出數(shù)據(jù)讀變寫操作A0～A72.工作過程64K×1bitDRAM芯片Intel2164A85.3.1簡單異步DRAM其它功能讀變寫操作（讀－修改－寫操作）

在RAS、CAS有效時，

由WE控制，先讀出，再寫入。頁模式操作

維持RAS不變，由連續(xù)的CAS脈沖對不同的列地址進(jìn)行鎖存，并讀出不同列的信息。

可實現(xiàn)讀、寫、讀變寫等操作。

（RAS寬度有上限）2.工作過程95.3.1簡單異步DRAM刷新DRAM必須每隔2～4ms刷新一次

（因為信息存儲在電容中）

將DRAM所存放的每一bit信息讀出并照原樣寫入原單元的過程。刷新由DRAM內(nèi)部特殊電路來實現(xiàn)，結(jié)合外部刷新時序（P221/P172，圖5.39/5.34），經(jīng)過128個刷新周期即可完成整個存儲體的刷新。（行地址A7不起作用）2.工作過程10

DRAM芯片2164與8088系統(tǒng)總線的連接電路5.3.1簡單異步DRAM3.DRAM連接接口設(shè)計11（1）行、列地址及控制信號的形成延遲線實現(xiàn)DRAM控制信號形成電路。行列地址形成。5.3.1簡單異步DRAM3.DRAM連接接口設(shè)計122164與8088系統(tǒng)總線的連接13延遲線實現(xiàn)DRAM控制信號形成電路200ns100ns1：CPU正常工作0：DMADACK0

信號行列地址形成15（2）DRAM的讀/寫5.3.1簡單異步DRAM16DACK＝“0”CASx＝“1”RASx由控制讀“行地址”，刷新一行。（3）DRAM的刷新5.3.1簡單異步DRAM17

基于2164的8位DRAM存儲器模塊（64K×8位×4組）5.3.1簡單異步DRAM18（4）關(guān)于使用DRAM的建議在設(shè)計構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)(如嵌入式系統(tǒng))時，能不用DRAM時盡量不用，可用SRAM代替DRAM，尤其是當(dāng)構(gòu)成的內(nèi)存不是很大時，SRAM的價格是可以接受的。采用系統(tǒng)集成的方式，用已經(jīng)做好的產(chǎn)品。例如，購買PC主板或直接購買PC。產(chǎn)品供應(yīng)商已做好了一切，無需考慮DRAM如何讀/寫、如何刷新。采用可提供RAS、CAS和刷新控制的處理器。有一些處理器、單片機(jī)為用戶提供了動態(tài)存儲器使用的各種信號和控制功能，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時選用這樣的處理器是十分方便的。采用DRAM控制器。5.3.1簡單異步DRAM微機(jī)原理及接口技術(shù)第5章存儲技術(shù)5.3動態(tài)讀/寫存儲器(DRAM)5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM20SDRAM，即單倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器（SingleDateRateSynchronousDynamicRAM），使用單端時鐘信號，只在時鐘的上升沿傳輸命令、地址和數(shù)據(jù)，工作速度與系統(tǒng)時鐘同步。5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM一、概述區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)DRAMSDRRAM工作方式異步同步內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)一個存儲體兩個以上存儲體讀/寫方式讀寫時序滿足時序要求，與CPU時鐘異步讀寫操作要求與CPU時鐘嚴(yán)格同步，具有突發(fā)讀寫功能智能化一種工作模式模式寄存器可配置工作模式突發(fā)模式訪問（486及以后的處理器）：在建立行和列地址之后，使用突發(fā)模式，可訪問后面3個相鄰地址，而不需要額外的延遲或等待狀態(tài)。DRAM突發(fā)模式訪問的表示：x-y-y-y60nsDRAM：5-3-3-3（66MHz，15ns時鐘周期）215.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM2.SDRAM1）SDRAM與標(biāo)準(zhǔn)DRAM的主要不同：異步與同步。標(biāo)準(zhǔn)DRAM是異步DRAM，對它讀/寫的時鐘與CPU的時鐘是不一樣的。而在SDRAM工作時，其讀/寫過程是與CPU時鐘（PC機(jī)中是由北橋提供的）嚴(yán)格同步的。內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。SDRAM內(nèi)部一般將存儲單元分成兩個以上的體（bank）。標(biāo)準(zhǔn)的DRAM可以看成內(nèi)部只有一個體的SDRAM。225.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM2.SDRAM1）SDRAM與標(biāo)準(zhǔn)DRAM的主要不同：讀/寫方式不同。

SDRAM有突發(fā)讀/寫功能。突發(fā)(Burst)是指在同一行中相鄰的存儲單元連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，連續(xù)傳輸所涉及到的存儲單元(列)的數(shù)量就是突發(fā)長度(BurstLengths，BL)。智能化。在SDRAM芯片內(nèi)部設(shè)置有模式寄存器，利用命令可對SDRAM的工作模式進(jìn)行設(shè)置。一般的標(biāo)準(zhǔn)DRAM只有一種工作模式，無需對其進(jìn)行設(shè)置。23SAMSUNG公司的SDRAM芯片：K4S511632D8M×4×16（32M×16bit）3.3V電源4個體（bank）CASlatency：2、3Burstlength：1、2、4、8時鐘周期：7.5ns（133MHz）刷新周期：64ms5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片24K4S511632D：①引線電源、地：

VDD

VSS

VDDQ

VSSQ5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片255.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM2.SDRAM 2）典型芯片：K4S511632D：①引線時鐘：CLK時鐘允許：CKE片選：/CS26K4S511632D：①引線行選：/RAS列選：/CAS寫允許：/WE5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片27K4S511632D：①引線地址輸入

行地址：RA0～RA12

列地址：CA0～CA9bank地址輸入數(shù)據(jù)輸入/輸出輸出允許5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片2829K4S511632D：②功能5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片31K4S511632D：③常用指標(biāo)容量：存儲單元×體×每存儲單元位數(shù)時鐘周期存取時間CAS的延遲時間（CASLatency）綜合性能的評價

總延遲時間＝系統(tǒng)時鐘周期×CL模式數(shù)＋存取時間5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片32K4S511632D：④時序5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM二、典型SDRAM芯片33345.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM三、SDRAM接口設(shè)計SDRAM控制器實現(xiàn)方式：（1）在PC機(jī)以南北橋芯片組為主要連接核心的時期，SDRAM控制器集成在北橋芯片中，SDRAM芯片連接在北橋上。例如，在PentiumⅡ系統(tǒng)中，其440BX芯片組的北橋就支持SDRAM連接。（2）某些微處理器中集成了SDRAM控制器，SDRAM芯片直接連接在處理器上。（3）設(shè)計與CPU或系統(tǒng)總線連接的獨(dú)立SDRAM控制器，SDRAM芯片連接在SDRAM控制器上。3532M×16SDRAM32M×16SDRAM5.3.2同步動態(tài)存儲器SDRAM三、SDRAM接口設(shè)計36微機(jī)原理及接口技術(shù)第5章存儲技術(shù)5.3動態(tài)讀/寫存儲器(DRAM)5.3.3

DDRSDRAM385.3.3

DDRSDRAMDDRSDRAM：雙倍數(shù)據(jù)傳輸率SDRAM(DoubleDataRateSynchronousDRAM)。DDRSDRAM也采用多存儲體（Bank）流水線化操作的同步架構(gòu)。其內(nèi)部存儲單元的核心頻率通常與SDRAM一樣，在100MHz～200MHz之間。與SDRAM只在時鐘上升沿采樣不同，從DDR開始，在時鐘信號的上升沿和下降沿均采樣以獲得雙倍的SDRAM速率。395.3.3

DDRSDRAM2）DDRSDRAM的時序405.3.3

DDRSDRAM3）DDRSDRAM連接接口設(shè)計（1）在采用南北橋芯片組的PC機(jī)中，DDR控制器依然集成在北橋芯片中，DDRSDRAM芯片依然連接在北橋上。（2）某些處理器中集成了DDR控制器，DDRSDRAM芯片直接連接在處理器上。在第四代Corei7/i5/i3處理器構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)中，雙通道存儲控制器已與CPU內(nèi)核集成在一個芯片中，DDR3SDRAM內(nèi)存條直接與i7/i5/i3處理器相連。415.3.3

DDRSDRAM4）DDRSDRAM與SDRAM的不同初始化：初始化寄存器模式寄存器MRS擴(kuò)展模式寄存器EMRS時鐘。采用差分時鐘CLK、CK#。數(shù)據(jù)選取(DQS)脈沖（雙向）。

數(shù)據(jù)的同步信號，用來在一個時鐘周期內(nèi)準(zhǔn)確地區(qū)分出每個傳輸周期，并使數(shù)據(jù)得以準(zhǔn)確接收。寫入時，它用來傳送由北橋發(fā)來的DQS信號；讀取時，則由芯片生成DQS向北橋發(fā)送。425.3.3

DDRSDRAM4）DDRSDRAM與SDRAM的不同寫入延時。在寫入時，與SDRAM的0延時不一樣，DDRSDRAM的寫入延遲已經(jīng)不是0了。在發(fā)出寫入命令后，DQS與寫入數(shù)據(jù)要等一段時間才會送達(dá)。這個周期被稱為DQS相對于寫入命令的延遲時間。435.3.3

DDRSDRAM4）DDRSDRAM與SDRAM的不同突發(fā)長度與寫入掩碼。在DDRSDRAM中，突發(fā)長度只有2、4、8三種選擇，沒有了SDRAM的隨機(jī)存取的操作（突發(fā)長度為1）和全頁式突發(fā)方式。同時，突發(fā)長度的定義也與SDRAM的不一樣了，它不再指所連續(xù)尋址的存儲單元數(shù)量，而是指連續(xù)的傳輸周期數(shù)。對于突發(fā)寫入，如果其中有不想存入的數(shù)據(jù)，仍可以運(yùn)用DM信號進(jìn)行屏蔽。DM信號和數(shù)據(jù)信號同時發(fā)出，接收方在DQS的上升沿與下降沿來判斷DM的狀態(tài)，如果DM為高電平，那么之前從DQS脈沖中部選取的數(shù)據(jù)就被屏蔽了。延遲鎖定回路(DLL)，使內(nèi)部時鐘與外部時鐘保持同步。微機(jī)原理及接口技術(shù)第5章存儲技術(shù)5.3動態(tài)讀/寫存儲器(DRAM)5.3.4內(nèi)存條455.3.4內(nèi)存條內(nèi)存條是PC機(jī)的重要組成部分。隨著PC機(jī)的發(fā)展，對內(nèi)存條容量、性能的要求不斷提高，構(gòu)成內(nèi)存條的DRAM也經(jīng)歷了若干代的變更，從早期的DRAM，到SDRAM、DDRSDRAM、DDR2SDRAM以及目前常用的DDR3SDRAM。46SDRAM（SDRSDRAM）：SingleDataRateDDRSDRAM：DoubleDataRateDDR2SDRAMDDR3SDRAM*CAS

latency，CL5.3.4內(nèi)存條4749SDRAM內(nèi)存條DDR2SDRAM內(nèi)存條主板上的內(nèi)存條插槽一般包括SIMM插槽和DIMM插槽兩種。505.3.4內(nèi)存條SDRAMDIMM插槽共有168個針腳515.3.4內(nèi)存條DDR3內(nèi)存條的工作頻率主要有800、1066、1333、1600等多種規(guī)格，共240個引腳，采用1.5V供電。525.3.4內(nèi)存條微機(jī)原理及接口技術(shù)第5章存儲技術(shù)5.5Intel微機(jī)系統(tǒng)的存儲體系8086時代，Intel處理器僅支持具有三個層次的存儲體系，及寄存器、主存（內(nèi)存）和輔存（外存）。80386時代，Intel處理器支持的存儲體系增加了兩個存儲層次，即高速緩沖存儲器（Cache）和虛擬存儲器（VM），達(dá)到了現(xiàn)代計算機(jī)具有的五層存儲體系。545.5Intel微機(jī)系統(tǒng)的存儲體系555.5Intel微機(jī)系統(tǒng)的存儲體系現(xiàn)在Cache也是多層次的處理器引入年份L1CacheL2CacheL3CacheL4Cache80861978————803861985片外SRAM———8048619898KB片外SRAM——Pentium19938KB/8KB片外256~512KB——PentiumPro19958KB/8KB256KB或512KB——PentiumII

199716KB/16KB盒上256/512/1024KB——Pentium420008KB/8KB256KB——Itanium200116KB/16KB96KB片外4MB—Core2Quad2007核內(nèi)32KB/32KB4MB×2——Corei79002008核內(nèi)32KB/32KB核內(nèi)256KB8MB/12MB—第四代Corei72013核內(nèi)32KB/32KB核內(nèi)256KB8MB可選片外565.5Intel微機(jī)系統(tǒng)的存儲體系Intel處理器支持的Cache層結(jié)構(gòu)的變化575.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容）平均訪問時間：光盤：80～120ms硬盤：9～10msEPROM存儲器：100～400nsEDO內(nèi)存：60～80nsSDRAM內(nèi)存：7～15nsSRAMCache：1～5ns外存內(nèi)存msns585.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容）外存磁存儲器光存儲器半導(dǎo)體存儲器：FlashDisk電子盤電視制式PAL：50Hz，25fps

NTSC：60Hz，29.97fps磁盤磁帶軟盤硬盤其它CD、VCD、CD-R、……DVD、DVD-R、……320×240顯示分辨率：720×480像素NTSC:352×240PAL:352×288595.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容） 一、磁盤磁盤軟盤硬盤5.25英寸：1.2MB3.5英寸：1.44MBIDE（ATA）接口（并、串）SCSI接口605.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容） 二、光盤發(fā)展史技術(shù)指標(biāo)尺寸存儲容量：CD-ROM 650MB～700MB

DVD 4.7GB～17GB數(shù)據(jù)傳輸速率：

CD-ROM：150KB/s（一倍速）

DVD-ROM：1350KB/s（一倍速）Buffer的大小、接口類型等。CD-ROM簡介9.053倍74分鐘650MB60分鐘4.7GBDigitalVersatileDiscCompactDisc615.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容） 二、光盤CD-ROM簡介盤片構(gòu)造光道結(jié)構(gòu)CLV恒線速度CAV恒角速度信息的記錄EFM編碼：8到14位調(diào)制編碼625.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容） 三、存儲卡存儲卡：E2PROM卡簡單IC卡智能IC卡大容量存儲卡：Flash構(gòu)成SRAM存儲卡635.5外存儲器簡介、存儲卡（補(bǔ)充內(nèi)容） 三、存儲卡用作外存的大容量存儲卡：多媒體存儲卡MMC安全數(shù)字卡（SD卡）645.4外存/存儲卡三、存儲卡1.

多媒體存儲卡MMC包括MMC的簡化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

655.4外存/存儲卡三、存儲卡1.

多媒體存儲卡MMCMMC的主要性能用于便攜式設(shè)備中的存儲，目前的最大存儲容量為2GB/卡。工作電壓：高電壓為2.7～3.6V，低電壓為1.65～1.95V，可選?？ㄅc主控制器間串行傳送，工作時鐘頻率范圍為0～20MHz。MMC總線上最多可識別64K個MMC，在總線上不超過10個卡時，可運(yùn)行到最高頻率。提供幾十種操作命令。具有數(shù)據(jù)保護(hù)和差錯校驗功能。兩種卡尺寸：24mm×32mm×1.4mm和24mm×18mm×1.4mm?？偩€結(jié)構(gòu)簡單，只有7個信號接點(diǎn)。665.4外存/存儲卡三、存儲卡1.

多媒體存儲卡MMCMMC的結(jié)構(gòu)

675.4外存/存儲卡三、存儲卡1.

多媒體存儲卡MMC連續(xù)讀數(shù)據(jù)過程

多個數(shù)據(jù)塊寫入過程

685.4外存/存儲卡三、存儲卡2.

安全數(shù)字卡(SD卡)SD卡是SecureDigitalCard的簡稱，直譯成漢語就是“安全數(shù)字卡”。SD存儲卡是一個完全開放的標(biāo)準(zhǔn)(系統(tǒng))，可用于MP3、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電子圖書、AV器材等。SD卡在外形上同MMC卡保持一致，大小尺寸比MMC卡略厚，容量也大一些，并且兼容MMC卡接口規(guī)范?？梢哉J(rèn)為SD卡是MMC的升級版。SD卡有9個引腳，目的是通過把傳輸方式由串行變成并行，來提高傳輸速度。它的讀/寫速度比MMC卡要快一些，同時安全性也更高。SD卡最大的特點(diǎn)就是通過加密功能來保證數(shù)據(jù)資料的安全性。695.4外存/存儲卡三、存儲卡2.

安全數(shù)字卡(SD卡)性能：用于便攜式設(shè)備中的存儲，目前的最大存儲容量為4GB/卡。工作電壓：不同用途的SD卡的工作電壓不一樣，范圍在1.6～3.6V之間?？ǖ墓ぷ鲿r鐘頻率為0～25MHz。在SD總線上不超過10個卡時，可達(dá)到10MB/s的傳輸速率(4線并行)。提供幾十種操作命令。具有數(shù)據(jù)保護(hù)和差錯校驗功能，采用具有最高安全級別的SDMI標(biāo)準(zhǔn)?？ǔ叽纾罕】?4mm×32mm