第五章 存储系统及半导体存储器.doc

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1、第五章存储系统及半导体存储器·半导体存储器的分类与简介·CPU与存储器的连接·微机中存储系统的结构第一节：存储器简介一、存储器的分类1.按存储介质分类（1）用半导体器件做成的存储器称为半导体存储器，按制造工艺可把半导体存储器分为双极型、CMOS型、HMOS型等类别。（2）用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器等。（3）用光学材料做成的存储器称为光表面存储器，如光盘存储器。第一节：存储器简介一、存储器的分类1.按存储介质分类（1）用半导体器件做成的存储器称为半导体存储器，按制造工艺可把半导体存储器分为双极型、CMOS

2、型、HMOS型等类别。（2）用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器等。（3）用光学材料做成的存储器称为光表面存储器，如光盘存储器。4.按在微机系统中的作用分类（1）主存储器：用来存放当前正在运行的程序和数据，位于主机内部。CPU通过指令可以直接访问主存储器。现代微机大多采用半导体存储器。（2）辅助存储器：用来存储CPU当前操作暂时用不到的程序或数据，位于主机外部，CPU不能直接用指令对外存储器进行读写操作。辅助存储器主要有磁带、磁盘和光盘等。（3）高速缓冲存储器Cache：是计算机系统中的一个高速小容量的存储器，位

3、于CPU和内存之间。高速缓存主要由高速静态RAM组成。5.按制造工艺分类半导体存储器可根据制造工艺的不同，分为双极型（如TTL）、MOS型等类存储器。双极型存储器集成度低，功耗大，价格高但速度快；MOS型存储器集成度高，功耗低，速度较慢但价格低。MOS型存储器还可进一步分为NMOS（N沟道MOS）、HMOS（高密度MOS）、CMOS（互补型MOS）等不同工艺产品。其中，CMOS电路具有功耗低、速度快的特点，在计算机中应用较广。为了和CPU配合需要，要有一个兼有大容量、高速度和低成本的存储系统，应在系统结构设计上综合利用各种存储工艺的特长，产

4、生了多层存储结构概念。如左图。从图中看出：由上而下分三个层次：高速缓冲、主内存、辅助存储器。容量逐级增大，速度逐级降低，成本越小。整体结构可看成层次：主存－辅助存储层次、高速缓冲器(Cache)－主存层次。1、主存－辅助存储层次特点：其速度接近于主存速度，容量接近于辅存容量。使用时可把主、辅看成统一整体，可用比主存实际容量大得多得逻辑地址编写程序。2、Cache－主存层次　　特点：Cache－主存层次以弥和CPU与主存得速度差距。Cache速度能满足CPU要求，容量靠主存满足，因此，该层次解决了速度与成本得矛盾。二、多层存储结构概念三、存储

5、器主要性能指标存储器的主要性能指标反映了计算机对它们的要求，计算机一般对存储系统提出如下性能指标要求：1.存储容量是指存储器可以存储的二进制信息总量。目前使用的存储容量达MB（兆字节）、GB（千兆字节）、TB（兆兆字节）或更大的存储空间。存储容量通常以字节（Byte）为单位来表示，各层次之间的换算关系为：1KB=210B=1024B；1MB=220B=1024KB；1GB=230B=1024MB；1TB=240B=1024GBn2.存取速度n存储器的存取速度可以用存取时间和存取周期来衡量。n（1）存取时间：是指完成一次存储器读/写操作所需要

6、的时间，故又称读写时间。具体是指从存储器接收到寻址地址开始，到取出或存入数据为止所需要的时间。n（2）存取周期：是连续进行读/写操作的所需的最小时间间隔。当CPU采用同步时序控制方式时，对存储器读、操作的时间安排，应不小于读取和写入周期中的最大值。这个值也确定了存储器总线传输时的最高速率。　　　　ＳＲＡＭ　ＤＲＡＭ　　存储信息　触发器　电容　　破坏性读出　非　是　　需要刷新　不要　需要　　送行列地址　同时送　分两次送　　运行速度　快　慢　　集成度　低　高　　发热量　大　小　　存储成本　高　低·随机存取存储器v双极性半导体RAMv动态金属氧化

7、物（MOS)RAM·读写存储器v掩膜式ROMvv可编程ROM(PROM,ProgrammableROM)v可擦除的EPROM（ErasableProgrammableROM）v电可擦除的E2PROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）（2）读出时，先通过地址译码使行、列选择线均为高电平，T5、T6导通，A、B点的状态均送到I/O线上，这样就读取了原来存储的信息。信息读出以后，原来存储内容仍然保持不变。SRAM的主要优点是工作稳定，不需外加刷新电路，可简化外部电路设计。SRAM的缺点是集成度较低，功耗较大

8、。单管动态RAM工作原理：若写入“1”，字选线为“1”，T1导通，C充电，存入信息。读信息时，C放电至T1到输出数据线上，因此，C充、放电过程必须刷新。动态RAM的刷新:为保持电