第4章存储器和高速缓存技术ppt课件.ppt

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1、第4章存储器、存储管理和高速缓存技术本章重点:存储器在微型机系统中的连接、片选信号的形成、宽度扩充和字节扩充微型机中存储器的层次化结构16位、32位微型机系统中的内存组织Cache的全相联、直接映像和组相联三种组织方式Cache控制器的功能第4章存储器、存储管理和高速缓存技术4.1存储器和存储器件4.2存储器的连接4.3微型计算机系统中存储器的体系结构4.4Pentium的虚拟存储机制和片内的两级存储管理**4.5高档微机系统中的高速缓存技术4.1存储器和存储器件4.1.1存储器的分类存储器根据用途和特点可以分为两大类：1.内部存储器，简称为内存或主存（ROM

2、、RAM）快速存取容量受限制2.外部存储器，简称为外存（软盘、硬盘、光盘）容量大速度慢，配置专用驱动器（a）DRAM（b）SRAM（c）VRAM（d）DDR SDRAM（e）DDRII（f）DRDRAM（g）EPROM（h）EEPROM（i）Flash Memory4.1.2微型计算机内存的行列结构字节机制存储器容量的单位：KB、MB、GB、TB为什么采用行列结构（矩阵形式）？如：有64B的内存4.1.2微型计算机内存的行列结构图4.132行×32列组成的矩阵和外部的连接4.1.3选择存储器件的考虑因素①易失性：电源断开后，内容是否丢失②只读性：只能被读出③存

3、储容量：存储单元的总数表示方法为：存储容量=存储单元数×每单元二进制位数④速度：存储器的访问时间(存储器接收到稳定的地址信号到完成操作的时间）TTL（速度快、功耗大、价格贵）；MOS：CMOS，HMOS⑤功耗4.1.4随机存取存储器RAM主要特点:既可读又可写分类：RAM按其结构和工作原理分为：静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM）1.SRAM——基于双稳态触发器的工作原理优点：速度快不需要刷新缺点：片容量低功耗大2.DRAM——利用电容存储电荷的原理(1)DRAM器件优点：片容量高、功耗低缺点：需要刷新（一次刷新就是对存储器进行一次读取、放大和再写入）

4、SRAM基本存储电路DRAM基本存储电路(2)DRAM的刷新和DRAM控制器刷新的方法：只有行地址有效DRAM控制器功能：①时序功能：RAS#（刷新地址、刷新请求信号）②地址处理功能：刷新地址、行/列地址③仲裁功能：读/写请求、刷新请求图4.2DRAM控制器的原理图4.1.5只读存储器ROMROM的特点：只许读出、不许写入ROM器件的优点：结构简单，所以位密度高具有非易失性，所以可靠性高应用场合：存放不需要经常修改的信息ROM的分类:根据信息的设置方法，ROM分为5种：掩膜型ROM可编程只读存储器PROM可擦除可编程只读存储器EPROM可用电擦除的可编程只读存

5、储器E2PROM闪烁存储器（flashmemory）1.掩膜ROM2.可编程只读存储器PROM一次编程熔丝保持原状：1熔丝被烧断：03.EPROM浮栅无电荷：1浮栅有电荷：0外部能源加到EPROM上，擦除信息图4.3Intel2764EPROM的外形和引脚信号3.EPROM可多次擦除、重写三种工作方式：读方式：VCC=+5V，VPP=+5V，CE#低编程方式：VCC=+5V，VPP=21~25V，CE#高，PGM#5V编程脉冲校验方式：VCC=+5V，VPP=21~25V，CE#低，PGM#低4.E2PROM用电可擦除4种工作方式：读方式写方式字节擦除方式整体

6、擦除方式5.闪烁存储器属于E2PROM类型，性能又优于普通的E2PROM闪烁存储器的特点：非易失性可靠性高高速度大容量擦写灵活性（分块、字节、整体擦除重写）闪烁存储器的分类：按擦除和使用的方式，闪烁存储器有三种类型：整体型：擦除和重写操作按整体实现。块结构型：把存储器划分成块，每块可独立进行擦除和重写。带自举块型：增加自举块。另加擦除和重写电路。闪烁存储器的命令：读命令读标识码命令准备擦除和擦除命令验证擦除的命令准备编程、编程以及编程验证命令复位命令4.2存储器的连接1.存储器和CPU的连接考虑①高速CPU和较低速度存储器之间的速度匹配问题。CPU插入等待状态

7、Tw②CPU总线的负载能力问题。加入总线驱动器③片选信号和行地址、列地址的产生机制。片选译码、片内译码④对芯片内部的寻址方法。通过低位地址线和芯片连接，提供行、列地址2.存储器芯片片选信号的产生方法线选译码▪适用于容量较小的存储器、结构简单▪地址重复、地址空间不连续全译码▪适用于容量较大的存储器、结构复杂▪不存在地址重复、地址空间连续部分译码适用于容量较大又不是足够大的存储器、简化译码电路的设计地址重复、地址空间连续混合译码（2）全译码所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址；包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码

8、寻址（片选译码）；采用全译码，每个存储