微機(jī)原理及應(yīng)用所有復(fù)雜操作，我們做；圖書附贈(zèng)，永久免費(fèi)，只為老師用書更方便課件教案微課掃碼題庫建課互評考試平臺(tái)

學(xué)習(xí)工具目錄微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)01微處理器02指令系統(tǒng)（上）03指令系統(tǒng)（下）04匯編語言程序設(shè)計(jì)05存儲(chǔ)器06輸入輸出與中斷07可編程接口芯片08數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換09綜合實(shí)踐——交通燈控制系統(tǒng)10第六章存儲(chǔ)器本章導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)了解存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)。掌握兩種典型隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理。掌握兩種典型只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理。掌握高速緩沖存儲(chǔ)器的原理。了解常用外部存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)。理解存儲(chǔ)器在信息安全中的作用，增強(qiáng)信息安全意識(shí)，自覺維護(hù)國家信息安全。任務(wù)導(dǎo)航任務(wù)一存儲(chǔ)器簡介任務(wù)四高速緩沖存儲(chǔ)器任務(wù)三只讀存儲(chǔ)器任務(wù)五外部存儲(chǔ)器任務(wù)二隨機(jī)存取存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器簡介016.1.1存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的主要部件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)就具有了記憶功能，從而可以保證計(jì)算機(jī)正常工作。存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器按照在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作用的不同用來存放暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)，CPU不能直接對它進(jìn)行訪問微機(jī)基本系統(tǒng)的組成部分之一，用來存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需要的程序和數(shù)據(jù)，CPU可以對它進(jìn)行直接訪問相對于外存儲(chǔ)器來說，內(nèi)存儲(chǔ)器：優(yōu)點(diǎn)存取速度快缺點(diǎn)價(jià)格較高，容量較小6.1.1存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁介質(zhì)存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同內(nèi)存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，它由半導(dǎo)體材料制成，特點(diǎn)：體積小、存取速度快、存儲(chǔ)密度高、與邏輯電路連接容易外存儲(chǔ)器主要采用磁介質(zhì)存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器，如磁盤、磁帶、光盤等存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）只讀存儲(chǔ)器（ROM）按照存取方式的不同一種易失性存儲(chǔ)器特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息可以讀出，可以改寫，但斷電后信息全部丟失一種非易失性存儲(chǔ)器特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能讀出，不能改寫，且斷電后不會(huì)丟失拓展閱讀存儲(chǔ)器作為信息存儲(chǔ)的核心設(shè)備，承載著現(xiàn)代社會(huì)最重要的數(shù)字資產(chǎn)。個(gè)人隱私國家機(jī)密金融數(shù)據(jù)科研資料存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)安全直接關(guān)系到國家安全和人民利益。為應(yīng)對不斷出現(xiàn)的安全威脅，近些年，存儲(chǔ)器安全創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，不僅提升了存儲(chǔ)器的安全性能，更體現(xiàn)了科技工作者守護(hù)數(shù)據(jù)安全的使命擔(dān)當(dāng)。我們必須提升對存儲(chǔ)器及其數(shù)據(jù)安全重要性的認(rèn)識(shí)，自覺維護(hù)國家信息安全，為構(gòu)建更加安全可靠的數(shù)字社會(huì)盡一份力。在信息化時(shí)代，存儲(chǔ)器不僅是技術(shù)設(shè)備，更是守護(hù)數(shù)據(jù)安全的最后一道防線6.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)周期：連續(xù)兩次讀寫操作之間所需的最短時(shí)間間隔。存儲(chǔ)器每秒可讀寫的數(shù)據(jù)量稱為存儲(chǔ)器帶寬或數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為bps（或bit/s）。存取周期和存儲(chǔ)器帶寬也常作為存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)。存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)單元的總數(shù)，單位是字節(jié)（B）。存儲(chǔ)器容量越大，存儲(chǔ)的信息越多，計(jì)算機(jī)的性能往往也就越強(qiáng)。存儲(chǔ)器完成一次讀寫操作所需的時(shí)間，單位為ns（納秒，1ns＝10－9s）。MTBF越長，可靠性越高。（1）存儲(chǔ)器容量（2）存取時(shí)間（3）平均故障間隔時(shí)間（MTBF）如果讓你設(shè)計(jì)一款理想的存儲(chǔ)器，你會(huì)優(yōu)先考慮哪些因素？是讓它的容量盡可能大，還是讓它的讀寫速度更快，或者更希望它不容易出故障呢？為什么？課堂檢測內(nèi)存儲(chǔ)器（RAM）與只讀存儲(chǔ)器（ROM）的核心區(qū)別是什么？存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)中，存儲(chǔ)器容量的常用單位是什么？課堂小結(jié)存儲(chǔ)器簡介存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器02隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（randomaccessmemory,RAM）也稱隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器或隨機(jī)存儲(chǔ)器，它既可以直接從任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫入任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）存儲(chǔ)體：多個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列成矩陣的形式。一個(gè)RAM芯片許多基本存儲(chǔ)電路組成每個(gè)基本存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息（“0”或“1”）一個(gè)存儲(chǔ)單元若干個(gè)基本存儲(chǔ)電路構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)器芯片上集成了成千上萬個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)地址，通過地址可實(shí)現(xiàn)對存儲(chǔ)單元的選取。往往由多個(gè)芯片組成當(dāng)系統(tǒng)每次訪問存儲(chǔ)器時(shí)，首先要選片，CPU對被選中的芯片上的存儲(chǔ)單元可以進(jìn)行讀/寫操作。靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是由6個(gè)MOS管構(gòu)成的觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。靜態(tài)RAM的集成度低，與動(dòng)態(tài)RAM相比，它不需要設(shè)置刷新電路，故擴(kuò)展電路比較簡單。但由于靜態(tài)RAM是通過有源電路來保持存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，因此它的功耗大。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264靜態(tài)RAM的單片容量有不同的規(guī)格，常用的有6116（2K×8）6264（8K×8）6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62641．6264的引腳及其功能靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264你知道6264中有幾根地址線嗎？6264是一個(gè)8K×8位的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片，其引腳包括13條地址線A0～A12，8條雙向數(shù)據(jù)線D0～D7，2個(gè)片選控制端和CS2，1個(gè)輸出允許端和1個(gè)寫允許端。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62641．6264的引腳及其功能13條地址線，存儲(chǔ)芯片上地址線的多少?zèng)Q定了該芯片有多少個(gè)存儲(chǔ)單元，13條地址線說明6264芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元。8條數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線的數(shù)目決定了芯片上每個(gè)存儲(chǔ)單元的二進(jìn)制位數(shù)，8條數(shù)據(jù)線說明6264芯片的字長為8位。這8條數(shù)據(jù)線都可以進(jìn)行雙向傳送。片選控制端，當(dāng)為低電平、CS2為高電平時(shí)，該芯片被選中，CPU才可以對它進(jìn)行讀/寫操作。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62641．6264的引腳及其功能輸出允許端，為低電平時(shí)，CPU才能從芯片中讀出數(shù)據(jù)。寫允許端，為低電平時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入芯片。6264的操作方式CS2D0～D7操作方式1010輸出數(shù)據(jù)讀001任意輸入數(shù)據(jù)寫×1××高阻未選中××0×高阻未選中1011高阻輸出禁止6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62642．靜態(tài)RAM6264的工作過程靜態(tài)RAM6264讀操作時(shí)序?qū)⒁x出單元的地址送到地址線A0～A12上使

和CS2同時(shí)有效，即

為低電平，CS2為高電平使為低電平使為高電平將選中的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)從D0～D7輸出6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62642．靜態(tài)RAM6264的工作過程靜態(tài)RAM6264寫操作時(shí)序?qū)⒁獙懭雴卧牡刂匪偷降刂肪€A0～A12上將要寫入的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D0～D7上使和CS2同時(shí)有效，即為低電平，CS2為高電平使為低電平，可以是任意值將數(shù)據(jù)寫入選中的存儲(chǔ)單元中6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62643．靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接

芯片上的數(shù)據(jù)線直接連接到系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)總線上由于CPU總線的低位地址決定了每個(gè)存儲(chǔ)單元的片內(nèi)地址，故將芯片的地址線直接連接到系統(tǒng)總線的低位地址線上和分別同和相接，使系統(tǒng)總線的讀/寫信號(hào)控制芯片的讀/寫操作CS2接高電平5V6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62643．靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接6264的全地址譯碼連接該6264芯片的地址范圍為3E000H～3FFFFH計(jì)算地址范圍時(shí)，譯碼器的輸入信號(hào)（A19～A13）為0011111（高7位地址），低13位地址（A12～A0）可以是全0到全1之間。由于CPU總線的高位地址決定了芯片的地址范圍，故將高位地址線通過一個(gè)譯碼器產(chǎn)生片選信號(hào)。全地址譯碼連接：將所有高位地址線作為譯碼器輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62643．靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接部分地址譯碼連接：將系統(tǒng)總線的部分高位地址線作為譯碼器的輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式。A16和A18

兩條高位地址線未參加譯碼，故該芯片在內(nèi)存中的地址范圍為AE000H～AFFFFH、BE000H～BFFFFH、EE000H～EFFFFH和FE000H～FFFFFH。這意味著系統(tǒng)可用的存儲(chǔ)空間減少了。6264的部分地址譯碼連接6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器62643．靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接計(jì)算地址范圍時(shí)，譯碼器的輸入信號(hào)（A19～A13）可以為1010111、1011111、1110111、1111111（高7位地址），低13位地址可以是全0到全1之間。6264的部分地址譯碼連接動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是MOS電路中的柵極電容，它是以電容上電荷的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移來存儲(chǔ)信息的，電容上有無電荷被視為邏輯1和0。由于電容上的電荷會(huì)泄漏，需要定時(shí)充電來保證存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失，因此，動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路，擴(kuò)展電路比較復(fù)雜。與靜態(tài)RAM相比，動(dòng)態(tài)RAM集成度高、功耗低，故成本也低，適于做大容量存儲(chǔ)器。6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21641．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164是一個(gè)64K×1位的動(dòng)態(tài)RAM芯片，其引腳包括8條地址線A0～A7、數(shù)據(jù)輸入端DIN、數(shù)據(jù)輸出端DOUT、行地址選通、列地址選通和寫允許端（高電平時(shí)為數(shù)據(jù)讀出，低電平時(shí)為數(shù)據(jù)寫入）。如果讓你設(shè)計(jì)一款手機(jī)內(nèi)存，你會(huì)選擇動(dòng)態(tài)RAM還是靜態(tài)RAM？為什么？6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21641．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164的容量為64K，故應(yīng)需要16條地址線來對它進(jìn)行尋址。但實(shí)際上2164只有8條地址線，為此，采用行地址和列地址分時(shí)傳送的方法來確定芯片內(nèi)存儲(chǔ)單元的地址，行地址和列地址共用8條地址線。2164的內(nèi)部結(jié)構(gòu)64KB的存儲(chǔ)體由4個(gè)128×128的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成，每個(gè)存儲(chǔ)矩陣由7條行地址線和7條列地址線選擇相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。經(jīng)過譯碼器產(chǎn)生128條行選擇線，可選擇128行經(jīng)過譯碼器產(chǎn)生128條列選擇線，可選擇128列6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21641．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)鎖存在行地址鎖存器中的7位行地址RA6～RA0同時(shí)加到4個(gè)存儲(chǔ)矩陣上，在每個(gè)存儲(chǔ)矩陣中都選中一行鎖存在列地址鎖存器中的7位列地址CA6～CA0，在每個(gè)存儲(chǔ)矩陣中都選中一列，從而4行4列交點(diǎn)處的4個(gè)存儲(chǔ)單元被選中最后經(jīng)過由RA7和CA7控制的I/O門電路選中其中的一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀/寫操作行地址選通信號(hào)有效時(shí)，將地址線上的8位地址送入行地址鎖存器列地址選通信號(hào)變?yōu)橛行?，再將地址線上的8位地址送入列地址鎖存器6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21642．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過程①將要讀出單元的行地址送到地址線A0～A7上，信號(hào)有效時(shí)，在下降沿將地址鎖存在行地址鎖存器中②將要讀出單元的列地址送到地址線A0～A7上，

信號(hào)有效時(shí)，在下降沿將地址鎖存在列地址鎖存器中③使

為高電平④將選中的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)從DOUT輸出動(dòng)態(tài)RAM2164讀操作時(shí)序動(dòng)態(tài)RAM2164寫操作時(shí)序6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21642．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過程①將要寫入單元的行地址送到地址線A0～A7上，在

信號(hào)的下降沿將地址鎖存在行地址鎖存器中②將要寫入單元的列地址送到地址線A0～A7上，在

信號(hào)的下降沿將地址鎖存在列地址鎖存器中③使

為低電平④將要寫入的數(shù)據(jù)送到DIN⑤將數(shù)據(jù)從DIN寫入選中的存儲(chǔ)單元?jiǎng)討B(tài)RAM與靜態(tài)RAM最大的不同：不能長時(shí)間保存數(shù)據(jù)。6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器21643．動(dòng)態(tài)RAM2164的刷新由于電容不能長期保持其內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷，因此它需要在電荷消失之前進(jìn)行刷新操作，以保持電荷穩(wěn)定。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新：通過對動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)單元執(zhí)行重讀操作，以保持電荷穩(wěn)定的過程。刷新是按行進(jìn)行的，故只需由行選通信號(hào)激活每一行的存儲(chǔ)單元，而不需要列選通信號(hào)，即可完成對指定行的刷新。在PC/XT微型機(jī)中，動(dòng)態(tài)RAM刷新是利用DMA控制器實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)DMA控制器接收到DMA請求時(shí)，便送出要刷新的行地址，從而完成指定行的刷新。例如在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片存儲(chǔ)器芯片的容量很有限，很難滿足實(shí)際存儲(chǔ)容量的要求，因此，常需要用多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)大容量的存儲(chǔ)器。6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展位擴(kuò)展字位擴(kuò)展字?jǐn)U展例如用8K×1的RAM芯片構(gòu)成8K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展用8K×1位芯片構(gòu)成8K×8位存儲(chǔ)器1．位擴(kuò)展定義：指增加存儲(chǔ)器的字長，即對每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展方法：將各芯片的數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)總線的各位相連，各芯片的地址線、讀/寫信號(hào)線和片選信號(hào)線對應(yīng)并聯(lián)在一起。存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)?shù)相同，8K＝213，故需要13條地址線（A12～A0）對芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元尋址每個(gè)芯片只有1條數(shù)據(jù)線，故需要8片這樣的芯片例如用4個(gè)16K×8芯片構(gòu)成一個(gè)64K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。由于16K＝214，故每個(gè)芯片有14位地址線、8條數(shù)據(jù)線。6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2．字?jǐn)U展定義：指增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量，即對存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。用16K×8位芯片構(gòu)成64K×8位存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法：將4個(gè)芯片的數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)總線D7～D0相連，地址總線低位地址A13～A0與各芯片的14位地址線連接，用于片內(nèi)尋址兩條高位地址線A14和A15經(jīng)過2－4譯碼器的輸出，作為4個(gè)芯片的片選信號(hào)6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展2．字?jǐn)U展各芯片的地址范圍片號(hào)地址說

明A15A14A13…A0100000…01…1最低地址（0000H）最高地址（3FFFH）201010…01…1最低地址（4000H）最高地址（7FFFH）310100…01…1最低地址（8000H）最高地址（BFFFH）411110…01…1最低地址（C000H）最高地址（FFFFH）6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3．字位擴(kuò)展定義：指字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。若使用L×K位存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)容量為M×N位（M>L，N>K）的存儲(chǔ)器，那么這個(gè)存儲(chǔ)器共需要（M/L）×（N/K）個(gè)存儲(chǔ)器芯片。連接時(shí)可將這些芯片分成M/L個(gè)組，每組有N/K個(gè)芯片，組內(nèi)采用位擴(kuò)展法，組間采用字?jǐn)U展法。課堂檢測靜態(tài)RAM6264的數(shù)據(jù)線D0～D7的作用是什么？在存儲(chǔ)器擴(kuò)展中，位擴(kuò)展和字?jǐn)U展分別用于對存儲(chǔ)單元的什么進(jìn)行擴(kuò)展？課堂小結(jié)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2164存儲(chǔ)器的擴(kuò)展只讀存儲(chǔ)器03只讀存儲(chǔ)器（read-onlymemory,ROM）是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)只能讀出不能寫入，并且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會(huì)因斷電而消失，常用于存儲(chǔ)不需要更改的程序和數(shù)據(jù)。ROM掩膜只讀存儲(chǔ)器（ROM）可編程只讀存儲(chǔ)器（programmableROM,PROM）紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（erasablePROM,EPROM）電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（electricallyEPROM,EEPROM）閃速存儲(chǔ)器（flashmemory）存儲(chǔ)的信息在制造過程中就固化好了，用戶只能讀出其信息而不能加以修改只允許寫入一次數(shù)據(jù)，寫入后不允許修改。用特殊的方法將信息寫入的過程稱為編程具有擦除功能，擦除后可重新寫入，可重復(fù)使用與EPROM類似，只是使用電信號(hào)進(jìn)行擦除，比EPROM更為方便新型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有非易失性、電擦除性和高可靠性紫外線照射把存儲(chǔ)的內(nèi)容擦除，利用高電壓重新編程寫入EPROM2764引腳圖6.3.1可擦除重寫只讀存儲(chǔ)器EPROM27641．EPROM2764的引腳及其功能定義：一個(gè)8K×8位的紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元輸出允許端，為低電平時(shí)，表示從數(shù)據(jù)線輸出數(shù)據(jù)。編程脈沖輸入端對EPROM編程時(shí)，輸入編程脈沖讀操作時(shí)，輸入高電平。6.3.1可擦除重寫只讀存儲(chǔ)器EPROM27642．EPROM2764的讀出操作EPROM2764讀操作時(shí)序①將要讀出單元的地址送到地址線A0～A12上②使

和

為低電平③將要讀出的數(shù)據(jù)從D0～D7輸出與RAM芯片相似6.3.1可擦除重寫只讀存儲(chǔ)器EPROM27643．EPROM2764的編程寫入標(biāo)準(zhǔn)編程方式快速編程方式定義：指每出現(xiàn)一個(gè)編程負(fù)脈沖就寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)具體過程：將要編程存儲(chǔ)單元的地址送到A0～A12VCC接＋5V，VPP加上芯片要求的高電壓使為低電平，為高電平123上述信號(hào)穩(wěn)定后，在端加上50±5ms的負(fù)脈沖將要寫入的數(shù)據(jù)送到D0～D7將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中456重復(fù)這個(gè)過程，即可完成整個(gè)芯片的寫入。如果其他操作不變，只是在每寫入一個(gè)單元的數(shù)據(jù)后將變?yōu)榈碗娖?，則可以對每次寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，或者全部寫完再進(jìn)行校驗(yàn)。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則要全部擦除，進(jìn)行重寫。缺點(diǎn)編程脈沖太寬，使得編程時(shí)間過長，芯片功耗過大而損壞EPROM6.3.1可擦除重寫只讀存儲(chǔ)器EPROM27643．EPROM2764的編程寫入標(biāo)準(zhǔn)編程方式快速編程方式快速編程方式使用的是寬度很窄的編程脈沖，編程過程與標(biāo)準(zhǔn)編程方式相同，可對出現(xiàn)錯(cuò)誤的單元進(jìn)行多次重寫。4．EPROM2764的擦除操作EPROM2764允許擦除上萬次，一片新的或擦除干凈的EPROM2764芯片，其每個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是0FFH。擦除時(shí)，用紫外線照射EPROM2764窗口15～20分鐘即可擦除干凈。只有擦除干凈的EPROM2764才能對其進(jìn)行編程6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C641．EEPROM98C64的引腳及其功能定義：一個(gè)8K×8位電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片。8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元EEPROM98C64引腳圖電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64你聽說過電可擦除只讀存儲(chǔ)EEPROM98C64嗎？你知道它的作用嗎？6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C641．EEPROM98C64的引腳及其功能EEPROM98C64引腳圖選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中狀態(tài)輸出端寫入數(shù)據(jù)時(shí)，輸出低電平寫操作結(jié)束后，輸出高電平寫允許端，當(dāng)為低電平、為高電平、為低電平時(shí)，可以將數(shù)據(jù)寫入選定的存儲(chǔ)單元輸出允許端，當(dāng)和為低電平、為高電平時(shí)，可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C642．EEPROM98C64的讀出操作與EPROM和RAM芯片相似只要和為低電平、為高電平，就可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出。3．EEPROM98C64的編程寫入字節(jié)寫入方式自動(dòng)頁寫入方式6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C643．EEPROM98C64的編程寫入字節(jié)寫入方式自動(dòng)頁寫入方式EEPROM98C64的編程寫入時(shí)序只有當(dāng)一個(gè)字節(jié)寫入完成后，即端的狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，才能開始下一個(gè)字節(jié)的寫入。這個(gè)過程需要的時(shí)間一般為5ms，最大是10ms。定義：每次寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)當(dāng)為低電平、為高電平時(shí)，在端加上100ns的負(fù)脈沖，便可將數(shù)據(jù)寫入選定的存儲(chǔ)單元中。6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C643．EEPROM98C64的編程寫入定義：每次寫完一頁的數(shù)據(jù)只有當(dāng)一頁數(shù)據(jù)寫入完成后，即端的狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，才能開始下一頁數(shù)據(jù)的寫入。一頁數(shù)據(jù)包含32個(gè)字節(jié)：用于在頁內(nèi)尋址低位地址A4～A0用于決定訪問哪一頁數(shù)據(jù)高位地址A12～A5為頁地址字節(jié)寫入方式自動(dòng)頁寫入方式6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C644．EEPROM98C64的擦除操作與編程寫入是一樣的，只是擦除時(shí)向存儲(chǔ)單元中寫入的都是0FFH方法：將0FFH送到D0～D7

上，使為低電平、為低電平，并在端加上＋15V電壓，保持10ms。操作的過程同字節(jié)寫入的過程相同字節(jié)擦除擦除的方式整片擦除如果讓你快速清除一個(gè)存儲(chǔ)芯片中的數(shù)據(jù)，你會(huì)選擇字節(jié)擦除還是整片擦除？為什么？課堂檢測EPROM2764芯片的擦除操作需要滿足什么條件？EEPROM98C64支持哪兩種編程寫入方式？課堂小結(jié)只讀存儲(chǔ)器可擦除重寫只讀存儲(chǔ)器EPROM2764電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64高速緩沖存儲(chǔ)器04在存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）是介于中央處理器和主存儲(chǔ)器之間的一級(jí)存儲(chǔ)器。中央處理器主存（內(nèi)存）輔存（外存）高速緩存（Cache）存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)Cache采用的是速度更快、價(jià)格更高的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器作用：存放當(dāng)前使用最頻繁的程序和數(shù)據(jù)目的：提高CPU對存儲(chǔ)器的訪問速度6.4.1Cache的工作原理Cache的實(shí)現(xiàn)原理：將CPU最近最可能用到的指令或數(shù)據(jù)從主存復(fù)制到Cache中，當(dāng)CPU下次再用到這些信息時(shí)，就不必訪問慢速的主存，而直接從快速的Cache中得到，從而提高訪問速度。6.4.1Cache的工作原理當(dāng)CPU發(fā)出讀命令時(shí)，Cache控制部件先要檢查CPU送出的地址，判斷CPU要訪問的地址單元是否在Cache中。若在，稱為Cache命中，CPU就可直接從Cache中訪問若不在，則稱為Cache未命中（或失效），此時(shí)就需要從內(nèi)存中訪問，并把與本次訪問相鄰近的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)容復(fù)制到Cache中，以備下次使用Cache的工作原理6.4.1Cache的工作原理Cache的命中率是指CPU所要訪問的信息在Cache中的比率，它是影響Cache性能的重要因素。未命中時(shí)對內(nèi)存訪問，可能比訪問無Cache的內(nèi)存要插入更多的等待周期，反而會(huì)降低系統(tǒng)的效率。因此，命中率高可以大大提高CPU的運(yùn)行效率，減少等待。Cache設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：提高命中率Cache的存儲(chǔ)容量比主存的容量要小得多，但太小會(huì)使命中率太低。在一定的范圍內(nèi)，Cache越大，命中率就越高，但成本也相應(yīng)提高。6.4.2Cache的地址映射定義：被復(fù)制到Cache中的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址與在Cache中的地址之間的對應(yīng)關(guān)系。為了方便管理，將主存和Cache都分成大小相等的若干頁。這樣，在進(jìn)行地址映射時(shí)，就是把主存頁映射到Cache頁上（即頁號(hào)的映射）。設(shè)主存容量為2n，Cache容量為2m，頁的大小為2p（即頁內(nèi)地址有

p位）則主存的頁號(hào)（即頁地址）共有n－p位，Cache頁號(hào)共有m－p位如果讓你設(shè)計(jì)一個(gè)快速查找數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，你會(huì)選擇哪種映射方式？6.4.2Cache的地址映射全相聯(lián)映射允許主存的任意一頁映射到Cache的任意一頁直接映射主存的頁號(hào)B與Cache的頁號(hào)b需滿足：b＝Bmod2m-p組相聯(lián)映射將主存和Cache分組，再將主存進(jìn)一步分區(qū)，采用組間直接映射和組內(nèi)全相聯(lián)映射的方法Cache通常使用的映射方法：這種方法的沖突概率小，但實(shí)現(xiàn)的硬件價(jià)格昂貴。這種方法實(shí)現(xiàn)簡單、速度快，但沖突概率高。6.4.3Cache的替換策略定義：CPU訪問的數(shù)據(jù)不在Cache中（即Cache未命中）時(shí)，就要訪問主存，并把數(shù)據(jù)所在的頁調(diào)入Cache，以替換Cache中的頁。隨機(jī)替換算法從Cache中隨機(jī)地選一頁替換先進(jìn)先出（FIFO）算法選擇最先調(diào)入的頁替換最近最少使用（LRU）算法選擇最近最少使用的頁替換最久沒有使用（LFU）算法選擇最長時(shí)間不使用的頁替換Cache的替換策略如下：6.4.4Cache與主存的一致性Cache中保存的數(shù)據(jù)實(shí)際上是主存中相應(yīng)數(shù)據(jù)的副本。當(dāng)CPU要訪問的數(shù)據(jù)在Cache中時(shí)，CPU將直接訪問Cache而不是訪問主存。如果CPU改變了Cache中的內(nèi)容，而主存的內(nèi)容沒有變，此時(shí)就要考慮Cache與主存的一致性問題。6.4.4Cache與主存的一致性對于這種情況，常用的解決方法：（1）寫貫穿法（WT）在對Cache進(jìn)行寫操作的同時(shí)，也寫入主存。寫貫穿法示意圖（2）回寫法（WB）在對Cache進(jìn)行寫操作時(shí)，不寫入主存，只是在Cache中加以標(biāo)記。只有當(dāng)Cache中的數(shù)據(jù)被再次更改時(shí)，才將原更新的數(shù)據(jù)寫入主存?；貙懛ㄊ疽鈭D課堂檢測Cache的“命中率”是什么？直接映射和全相聯(lián)映射在地址映射方式上有何主要區(qū)別？課堂小結(jié)高速緩沖存儲(chǔ)器Cache的工作原理Cache的地址映射Cache的替換策略Cache與主存的一致性外部存儲(chǔ)器056.5.1硬盤的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)硬盤由具有磁性物質(zhì)的多個(gè)盤片制成，并且這些盤片重疊起來被密封于金屬殼體內(nèi)。磁盤片是硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，磁盤片的表面為記錄面，被劃分成若干個(gè)不同半徑的同心圓，稱為磁道。硬盤驅(qū)動(dòng)器硬盤是通過磁道上磁性物質(zhì)的狀態(tài)來存儲(chǔ)信息的。磁盤的每個(gè)記錄面都有一個(gè)磁頭，磁頭固定在磁頭架上，用來讀取或者修改盤片上磁性物質(zhì)的狀態(tài)。磁盤片在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下以很高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭通過磁頭架的徑向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)磁道的選擇。硬盤的原理如果讓你用一個(gè)比喻來描述硬盤的工作原理，你會(huì)把它比作什么？磁盤片、磁頭和主軸電機(jī)分別對應(yīng)什么？6.5.1硬盤的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)記錄區(qū)：磁盤上的信息是按區(qū)域存放的。將磁盤上的每個(gè)磁道劃分為若干個(gè)扇形區(qū)域，每個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)扇區(qū)。為了定位每個(gè)記錄區(qū)，首先應(yīng)為磁頭、磁道和扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)。其中，對磁道的編號(hào)按照由外向內(nèi)的順序，依次是0磁道到n磁道。因此，信息的存放位置可以表示為××磁頭、××磁道、××扇區(qū)。

容量目前常見的硬盤存儲(chǔ)容量有500GB，1TB，2TB，3TB，4TB等高速緩存定義：為了解決硬盤與CPU之間的速度不匹配問題而設(shè)置的，緩存越大，越有利于提高硬盤的讀寫速度目前主流硬盤的緩存主要有16MB，32MB，64MB，128MB等轉(zhuǎn)速定義：決定硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤檔次的重要標(biāo)志現(xiàn)在主流的硬盤轉(zhuǎn)速一般為7200rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）或更高平均尋道時(shí)間定義：磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道需要的時(shí)間目前主流硬盤的平均尋道時(shí)間一般在9ms以下6.5.1硬盤的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)6.5.1硬盤的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)筆記本硬盤最大的特點(diǎn)：體積小巧，對角線長度一般是2.5英寸（臺(tái)式機(jī)為3.5英寸），厚度一般為8.5～12.5mm，重量通常在一百克左右。筆記本硬盤由于受各種因素制約，其轉(zhuǎn)速通常只有5400rpm，高速緩存也略少于臺(tái)式機(jī)硬盤，但抗震性能要求更高。同學(xué)們，如果要設(shè)計(jì)一款既適合筆記本電腦又適合臺(tái)式機(jī)的通用硬盤，你會(huì)如何在筆記本硬盤和臺(tái)式機(jī)硬盤的特點(diǎn)之間進(jìn)行權(quán)衡和取舍？請從轉(zhuǎn)速、容量、抗震性能、功耗和成本等方面展開討論，并說明理由。6.5.2光盤的構(gòu)造與光驅(qū)的主要性能指標(biāo)光盤的定義：利用光信號(hào)進(jìn)行讀/寫信息的存儲(chǔ)介質(zhì)優(yōu)點(diǎn)編程脈沖太寬，使得編程時(shí)間過長，芯片功耗過大而損壞EPROM光盤CDCD-ROMCD-RCD-RWDVDDVD-ROMDVD-RDVD-RW如果從使用的角度劃分如果從使用的角度劃分（只讀型光盤）：生產(chǎn)廠家在出廠時(shí)已預(yù)先寫入數(shù)據(jù)信息，用戶只能讀取，不能寫入或修改（一次寫入型光盤）：用戶可以寫入信息，但只能寫入一次，信息一旦寫入后，將永久地保存在光盤上，只能讀取，不能重寫或修改（可擦寫光盤）：用戶可重復(fù)讀寫6.5.2光盤的構(gòu)造與光驅(qū)的主要性能指標(biāo)下面以CD-ROM為例介紹其構(gòu)造。CD-ROM光盤共有3層：聚碳酸酯材料為基片覆上一層薄鋁反射層再覆上一層涂漆保護(hù)層常用的光盤外徑為120mm，內(nèi)孔直徑為15mm，厚度為1.2mm。凹坑非凹坑信息的存儲(chǔ)形式凹坑的前后沿表示二進(jìn)制數(shù)“1”，兩個(gè)邊緣之間代表“0”，