1、第4章 存儲器,4.1 存儲器的概念、分類和要素 4.2 隨機(jī)讀寫存儲器（RAM） 4.3 只讀存儲器（ROM） 4.4 CPU與存儲器的連接 4.5 IBM-PC/XT中的存儲器，擴(kuò)展存儲器及其管理,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),l掌握半導(dǎo)體存儲器的分類、組成及組成部件的作用及工作原理、讀/寫操作的基本過程。 l掌握SRAM、DRAM芯片的組成特點、工作過程、典型芯片的引腳信號、了解DRAM刷新的基本概念。 l掌握半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)、芯片的擴(kuò)充、CPU與半導(dǎo)體存儲器間的連接。 l了解Cache的基本概念、特點、在系統(tǒng)中的位置。,4.1 存儲器的概念、分類和要素,4.1.1 簡介 4.1.2 半導(dǎo)體存

2、儲器的分類 4.1.3 選擇存儲器件的考慮因素,返回本章首頁,4.1.1 簡介,存儲器就是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的，程序和數(shù)據(jù)都是信息的表現(xiàn)形式。按照存取速度和用途可把存儲器分為兩大類：內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存，又稱主存儲器）和外存儲器。存儲器的容量越大，記憶的信息也就越多，計算機(jī)的功能也就越強(qiáng)。,圖4-1 存儲器的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖,返回本節(jié),4.1.2 半導(dǎo)體存儲器的分類,1RAM的種類：在RAM中，按工藝可分為雙極型和MOS型兩大類。用MOS器件構(gòu)成的RAM，可分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM兩種。 2ROM的種類：1）掩膜ROM；2）可編程的只讀存儲器PROM；3）可擦除的EPROM；4）電擦除的PROM

3、；5）快速擦寫存儲器Flash Memory 又稱快閃存儲器,圖4-2 半導(dǎo)體存儲器的分類,返回本節(jié),4.1.3 選擇存儲器件的考慮因素,（1）易失性 （2）只讀性 （3）位容量 （4）功耗 （5）速度 （6）價格 （7）可靠性,返回本節(jié),4.2 隨機(jī)讀寫存儲器（RAM）,4.2.1 靜態(tài)RAM 4.2.2 動態(tài)RAM 4.2.3 幾種新型的RAM 技術(shù)及芯片類型,返回本章首頁,4.2.1 靜態(tài)RAM,1基本存儲電路單元（六管靜態(tài)存儲電路）,圖4-3 基本存儲電路單元,圖4-4 六管基本存儲電路單元,2靜態(tài)RAM的結(jié)構(gòu),圖4-5 典型的RAM的示意圖,3SRAM芯片實例 常用典型的SRAM芯片

4、有6116、6264、62256等。,圖4-6 6116引腳,圖4-7 6264引腳,返回本節(jié),4.2.2 動態(tài)RAM,1動態(tài)RAM的存儲單元（單管動態(tài)存儲電路）,圖4-8 單管動態(tài)存儲電路,2動態(tài)RAM實例,圖4-9 2164引腳,圖4-10 2164內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,返回本節(jié),4.2.3 幾種新型的RAM 技術(shù)及芯片類型,1ECC RAM 2EDO RAM和突發(fā)模式 RAM 3同步RAM（Synchronous RAM，簡稱SDRAM） 4高速緩沖存儲器RAM5RAMBUS內(nèi)存 6DDRSDRAM 7Virtual Channel Memory（VCM） 8SLDRAM（Synchnonou

5、sLinkDRAM）,返回本節(jié),4.3 只讀存儲器（ROM）,4.3.1 掩膜ROM 4.3.2 可擦除可編程的ROM（EPROM） 4.3.3 電可擦可編程ROM(EEROM),返回本章首頁,4.3.1 掩膜ROM,1MOS ROM電路,圖4-11 單譯碼結(jié)構(gòu)電路,圖4-12 復(fù)合譯碼結(jié)構(gòu)電路,表4-1 掩膜ROM的內(nèi)容,位,2雙極型ROM電路 雙極型ROM速度比MOS ROM的速度要快，它的取數(shù)時間約為幾十納秒。因此，雙極型ROM適用于對速度要求較高的應(yīng)用場合。 雙極型ROM包括兩部分：ROM的基本部分；讀取控制部分。,返回本節(jié),4.3.2 可擦除可編程的ROM（EPROM）,1基本存儲電

6、路,圖4-13 EPROM的結(jié)構(gòu)示意圖,2EPROM實例,圖4-14 2716引腳,返回本節(jié),4.3.3 電可擦可編程ROM(EEROM),1Intel 2817的基本特點,圖4-15 2817A引腳,2Intel 2817的工作方式,表4-2 Intel 2817的工作方式,返回本節(jié),4.4 CPU與存儲器的連接,4.4.1 CPU與存儲器的連接時應(yīng)注意的問題 4.4.2 存儲器片選信號的產(chǎn)生方式和譯碼電路 4.4.3 CPU（8088系列）與存儲器的連接,返回本章首頁,4.4.1 CPU與存儲器的連接時應(yīng)注意的問題,1CPU總線的帶負(fù)載能力 2存儲器的組織、地址分配與片選問題 3CPU的時

7、序與存儲器的存取速度之間的配合,返回本節(jié),4.4.2 存儲器片選信號的產(chǎn)生方式和譯碼電路,1片選信號的產(chǎn)生方式 （1）線選方式（線選法） （2）局部譯碼選擇方式（部分譯碼法） （3）全局譯碼選擇方式（全譯碼法）,2存儲地址譯碼電路 74LS138經(jīng)常用來作為存儲器的譯碼電路。,圖4-16 74LS138引腳,表4-3 74LS138的真值,返回本節(jié),4.4.3 CPU（8088系列）與存儲器的連接,11KB RAM與CPU的連接 （1）計算出所需的芯片數(shù)。 （2）構(gòu)成數(shù)據(jù)總線所需的位數(shù)和系統(tǒng)所需的容量。 （3）控制線，數(shù)據(jù)線，地址線對應(yīng)相連。,圖4-17 用10241位的芯片組成1K RAM的

8、方框圖,圖4-18 用2564位的芯片組成1K RAM的方框圖,24KB RAM的連接 （1）計算出所需的芯片數(shù) （2）構(gòu)成數(shù)據(jù)總線所需的位數(shù)和系統(tǒng)所需的容量 （3）控制線，數(shù)據(jù)線，地址線的連接：有線選方式、局部譯碼選擇方式和全局譯碼選擇方式之分。,表4-4 線選方式地址分布,圖4-19 用2114芯片組成4K RAM線選控制譯碼結(jié)構(gòu)圖,圖4-20 用2114芯片組成4K RAM局部譯碼結(jié)構(gòu)圖,圖4-21 用2114芯片組成4K RAM全局譯碼結(jié)構(gòu)圖,返回本節(jié),4.5 IBM-PC/XT中的存儲器，擴(kuò)展存儲器及其管理,4.5.1 存儲空間的分配 4.5.2 ROM子系統(tǒng) 4.5.3 RAM子系

9、統(tǒng) 4.5.4 尋址范圍 4.5.4 尋址范圍 4.5.5 存儲器的管理 4.5.6 高速緩存器Cache,返回本章首頁,4.5.1 存儲空間的分配,圖4-22 IBM PC/XT存儲空間的分配,返回本節(jié),4.5.2 ROM子系統(tǒng),其功能為：DOS 引導(dǎo)程序； 硬件中斷管理程序； 系統(tǒng)配置分析程序； 系統(tǒng)冷啟動，熱啟動和自測試； 字符圖形發(fā)生器；,圖4-23 系統(tǒng)板上的ROM電路,表4-5 ROM子系統(tǒng)中譯碼器管理的存儲器地址,返回本節(jié),4.5.3 RAM子系統(tǒng) 4.5.4 尋址范圍,由RAM芯片組，片選譯碼器，數(shù)據(jù)收發(fā)器，地址多路器，DRAM刷新邏輯以及奇偶校驗邏輯組成。片選譯碼電路用來產(chǎn)生

10、和以及控制地址多路器的選通。,圖4-24 IBM-PC/XT的讀寫存儲器子系統(tǒng)的組成框圖,返回本節(jié),4.5.4 尋址范圍,表4-6 不同CPU的尋址范圍,返回本節(jié),4.5.5 存儲器的管理,1實地址方式 實地址方式是8028680486最基本的工作方式，尋址范圍只能在1MB范圍內(nèi)，故不能管理和使用擴(kuò)展存儲器。它在復(fù)位時，啟動地址為FFFF0H，在此安裝一個跳轉(zhuǎn)指令，進(jìn)入上電自檢和自舉程序。,2虛地址保護(hù)方式 （1）存儲器管理機(jī)制：80386先使用段機(jī)制，把包含兩個部分的虛擬地址空間轉(zhuǎn)化為一個中間地址空間的地址，然后再用分頁機(jī)制把線性地址轉(zhuǎn)化為物理地址 （2）分段分頁機(jī)制：是所管理的存儲器塊具有

11、固定的大小它把線性地址空間中的任一頁映射到物理空間的一頁。,（3）保護(hù)：第一是保護(hù)操作系統(tǒng)的存儲段和其專用處理寄存器不被應(yīng)用程序所破壞；第二是為每一個任務(wù)分配不同的虛地址空間，從而使不同任務(wù)之間完全隔離，實現(xiàn)任務(wù)的保護(hù)。 （4）虛擬存儲器的概念：由存儲器管理機(jī)制以及一個大容量的快速硬盤存儲器或光盤支持。,3虛擬8086方式 支持存儲管理、保護(hù)及多任務(wù)環(huán)境中執(zhí)行8086程序，創(chuàng)建一個在虛擬8086方式下執(zhí)行8086程序的任務(wù)，可以使CPU同時執(zhí)行三個任務(wù)：以32位虛地址保護(hù)方式執(zhí)行第一個任務(wù)的80386程序；以16位虛地址保護(hù)方式執(zhí)行第二個任務(wù)的80286程序；以虛擬8086方式執(zhí)行第三個任務(wù)的8086程序。,返回本節(jié),4.5.6 高速緩存器Cache,當(dāng)CPU進(jìn)行第一次訪問時，也把數(shù)據(jù)存到高速緩存