学习重点
- 存储器分类（了解）
- 存储器层次
- 主存基本组成
- 主存编址
- 半导体存储芯片
- 示意图
- 译码驱动方式
- RAM：随机存取存储器
- SRAM：静态RAM
- DRAM：动态RAM
- 三管和单管
- 刷新
- ROM：只读存储器
1.存储器分类
冯诺依曼结构计算机性能瓶颈：运算器速度
演变为以存储器为中心
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按存储介质：
- 半导体存储器：TTL,MOS（易失）
- 磁表面存储器
- 磁芯存储器
- 光盘存储器
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按存取方式分
- 存取时间与物理地址无关：（随机访问）
- 随机访问存储器：程序执行过程中可读可写（RAM）
- 只读存储器：程序执行过程中只读（ROM）
- 存取时间与物理地址有关：（顺序存储）
- 顺序存取存储器——磁带
- 直接存取存储器——磁盘
- 存取时间与物理地址无关：（随机访问）
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按在计算机中的作用分类
存储器
├── 主存储器
│ ├── RAM
│ │ ├── 静态RAM (SRAM)
│ │ └── 动态RAM（DRAM）
│ ├── R0M
│ │ ├── MROM
│ │ ├── PROM 可编程
│ │ ├── EPROM 可擦写编程
│ │ └──EEPROM 电可擦写编程
├── FLASH MEMORY 闪存：SSD
├── 高速缓冲存储器：Cache
└──辅助存储器
2.存储器层次
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层次结构
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缓存-主存和主存-辅存
- 缓存—主存：追求速度，硬件结合
- 主存—辅存：追求容量，软硬件结合
- 主存+辅存：虚拟存储器，虚地址，逻辑地址
- 主存：实地址，物理地址
3. 主存储器
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基本组成：
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主存与CPU关系：
MAR与MDR现在多集成在cpu中
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主存中存储单元地址分配（编址）：
- 设地址线24根
- 按字节寻址，16MB
- 字长为16位(2字节)，按字寻址，8MW(8M字)
- 字长位32位，按字寻址，4MW
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主存技术指标
- 主存容量：主存内存放二进制代码总位数
- 存储速度：
- 存取时间：存储器的访问时间(访存)，读出时间，写入时间
- 存取周期：连续两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔
- 存储器带宽： 单位时间内读写数据量（位/秒）
4.半导体存储芯片
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示意图：
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地址线10位，数据线8位：
芯片容量=2^地址位*数据位=2^10*8位 -
例：
用16k*1位的存储芯片组成64k*8位的存储器，需要的个数：16k*1位的存储芯片：4根地址线，一根数据线64k*8位存储芯片：6根地址线，8根数据线- 需要
8/1*64/16=32片
4.1 译码驱动方式
- 译码：编码—>数据（二进制—>十进制）
- 线选法：
- 不适合容量大的芯片
- 每一行是存储单元，共16行，8列，
- 地址译码器选择哪一行
- 读写控制电路选择哪一列
- 重合法：
- 数据线只有1位，存储单元1位
- Y0前面的是MOS管，相当于开关，短端通电，长端才能连通
5.RAM
随机存取存储器
5.1 SRAM
静态RAM，使用触发器保存0,1
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基本电路：(六管静态RAM)
- A：触发器原端
- A*：触发器非端
- T5,T6：行开关
- T7,T8：列开关
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读写操作：根据电路分析
- 读操作：
- 行选T5，T6开，列选T7，T8开
- VA—>T6—>T8—>读放—>Dout
- 写操作：
- DIN—>两个写放—>经过开关存入触发器（两端相反）
- 左端放大器的圈是取反
- 读操作：
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例：Intel2114芯片 （64*64）
5.2 DRAM
动态RAM，通过电容保存0,1
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基本单元电路：
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三管DRAM
- 读：读数据线数据与电容中相反
- 写：写数据线数据与电容中相同
- T4充电，VDD给读数据线充电为1(高电平），读选择线有效，T2导通，Cg存0，T1不通，读数据线为1，Cg存1，T1通，读线接地，为0，读出与写入数据相反
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单管DRAM
- 读出时数据线有电流为1（Cg内有电）
- 写入时：Cg充电为1，放电为0
- 字线选择的是字地址
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DRAM刷新：（电容易丢失）
刷新与行地址有关，以128*128为例
按行刷新，要刷新128次(2ms内)
刷新时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2ms）-
集中刷新：
有64微秒没有读写操作，死区
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分散刷新：
每次读写都刷新一次(2ms内刷新了200次）
无死区，但是存储周期增加了1倍，影响性能 -
异步刷新：
- 2000/128=15.6
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5.3 DRAM与SRAM比较
6.ROM
只读存储器，保存系统数据和配置信息
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发展：
只读—>用户可一次性写—>可多次写—>电可擦写（专用设备）—>电可擦写（可连计算机） -
分类：
- 电模ROM：MROM，无法修改
- PROM：破坏性编程（一次性写）
- EPROM：多次编程，可擦写（紫外线擦除）
- EEPROM：电可擦写
- FLASH MEMORY：闪存SSD(固态硬盘)
比EEPROM性能好，已具备RAM功能