微机原理 第六章 存储器系统课件.ppt

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1、6.1存储系统的基本概念6.2半导体存储器6.3高速缓冲存储器（Cache）6.4微机的外部存储器第六章存储器系统6.1存储系统的基本概念一、存储系统的层次结构微机存储系统有三个基本参数：容量、速度、成本容量：以字节数表示速度：以访问时间TA、存储周期TM或带宽BM表示TA——从接收读申请到读出信息到存储器输出端的时间TM——连续两次启动存储器所需的最小时间间隔TM>TA一、存储系统的层次结构w——数据总线宽度成本：以每位价格表示存储系统的基本概念一、存储系统的层次结构速度成本低磁带磁盘半导体主存储器Cache寄存器存储系统的基本概念一、存储系统的层次

2、结构存储系统的基本概念外存平均访问时间ms级硬盘9~10ms光盘80~120ms内存平均访问时间ns级SRAMCache1~5nsSDRAM内存7~15nsEDO内存60~80nsEPROM存储器100~400ns一、存储系统的层次结构存储系统的基本概念寄存器Cache主存储器辅助存储器(磁盘)大容量存储器(磁带)外存储器内存储器二、存储器访问的局部性原理存储系统的基本概念存储器访问的局部性指处理器访问存储器时，无论取指令还是取数据，所访问的存储单元都趋向于聚集在一个较小的连续单元区域中。时间上的局部性——最近的将来要用到的信息很可能就是现在正在使用的

3、信息。主要由循环造成空间上的局部性——最近的将来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间上是邻近的。主要由顺序执行和数据的聚集存放造成二、存储器访问的局部性原理存储系统的基本概念存储器的层次结构是依靠存储器访问的局部性实现的存储器的层次结构的性能由命中率来衡量：命中率——对层次结构存储系统中的某一级存储器来说，要访问的数据正好在这一级的概率二、存储器访问的局部性原理存储系统的基本概念例：两级存储系统M1访问时间TA1，命中率HM2访问时间TA2则平均访问时间TA=HTA1+(1-H)TA2规定：访问时间比访问效率则二、存储器访问的局部性原理存储系统

4、的基本概念追求101.01.0r=1r=2r=10r=100eH6.2半导体存储器一、半导体存储器的分类RAM静态RAM（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)半导体存储器二、半导体存储器的组成P.157三、静态RAM（SRAM）SRAM基本存储电路P.159半导体存储器三、静态RAM（SRAM）存储矩阵地址译码器地址寄存器地址总线读写放大器数据寄存器数据总线控制电路OEWECESRAM芯片的结构半导体存储器三、静态RAM（SRAM）SRAM的特点读

5、写速度快所用管子数目多，单个器件容量小T1、T2总有一个处于到通状态，功耗较大SRAM通常用来做Cache四、动态RAM（DRAM）半导体存储器行选择信号列选择信号数据输入输出线刷新放大器单管动态存储电路四、动态RAM（DRAM）半导体存储器存储矩阵地址总线I/O缓冲器数据总线读写控制/动态刷新电路RAS#DRAM芯片的结构地址锁存器CAS#WE#四、动态RAM（DRAM）半导体存储器DRAM的特点所用管子少，芯片位密度高功耗小需要刷新存取速度慢DRAM主要用来做内存四、动态RAM（DRAM）半导体存储器DRAM的种类FPMDRAM存取时间80~100

6、nsEDODRAM存取时间50~70nsSDRAM存取时间6~10nsSIMM——SingleInlineMemoryModule单列直插式内存模块72线：32位数据、12位行列公用地址、RAS#、CAS#等在Pentium微型机中必须成对使用FPM/EDO四、动态RAM（DRAM）半导体存储器DRAM内存条的种类DIMM——DualInlineMemoryModule双列直插式内存模块168线：64位数据、14位行列公用地址、RAS#、CAS#等可单数使用FPM/EDO/SDRAM四、动态RAM（DRAM）半导体存储器DRAM内存条的种类五、只读存储

7、器（ROM）P.166六、内存的扩展P.169位扩展地址扩展将多个内存芯片用位扩组装成内存模块（即内存条）将多个内存条插到内存插槽中——地址扩展半导体存储器七、内存的奇偶校验处理器存储器阵列DRAM0DRAM1DRAM2DRAM3DRAM4DRAM5DRAM6DRAM7DRAMPB奇偶检查器/产生器PB8位9位PEPE半导体存储器半导体存储器八、内存地址分析译码器74LS138半导体存储器八、内存地址分析例：2764为8K8的EPROM芯片，要求其地址范围是FA000H~FBFFFH，设计其连线。半导体存储器九、Pentium与内存的连接82439T

8、X系统控制器（MTXC）半导体存储器九、Pentium与内存的连接82439TX系统控制器（M