上海工程技术大学微机原理与接口技术yp 第5章 存储器原理与接口

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1城市轨道交通学院第5章存储器原理与接口

2006/01信息学院计算机系统研究所22原萍城市轨道交通学院主要内容?存储器分类?多层存储结构?主存储器和存储控制?8086系统的存储器组织?存储器接口举例

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33原萍城市轨道交通学院 1.按构成存储器的器件和存储介质分　用来制作存储器的物质称为介质。

三种：

　 存储器的分类

磁表面存储器和磁芯存储器半导体存储器

光盘存储器一、存储器分类

2006/01信息学院计算机系统研究所44原萍城市轨道交通学院2.按存取方式分　

三种：　　随机存储器RAM (Random Access Memory)

只读存储器ROM( Read Only Memory)

读写存储器

顺序存取存储器（SAM ）和直接存取存储器（DAM ）

串行访问存储器SAS( Serial Access Storage)

如磁带

如光盘，磁盘

可读可写、断电丢失正常只读、断电不丢失

ROM －常驻软件（如BIOS ）内存区；

RAM －其余的内存区。

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55原萍城市轨道交通学院3.按在计算机中的作用分　

三种：　

主存储器(内存):是内部存储器，用于保存正在使用或经常使用的程序和数据，如系统软件、系统参数以及正在运行的软件和数据。

内存其速度快、容量小、每位价格高，目前

主要采用半导体存储器，CPU 可以直接访问，一般为RAM 。

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66原萍城市轨道交通学院　

高速缓存---用在两个不同工作速度的部件之间，

在交换信息时起缓冲作用，一般称

之为Cache。

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77原萍城市轨道交通学院辅助存储器(外存):海量存储器，外存用来存放当前暂时不用的程序和数据。CPU 不能直接用指令对外存储器进行读/写操作，如要执行外存储器存放的程序，必须先将该程序由外存储器调入内存储器。

在微机中常用硬磁盘、软磁盘和磁带作为外存储器。――外存只与内存交换信息，而不能被CPU 直接访问。外存由顺序编址的“块”所组成。

外存的容量大（海量存储器），但由于它多数是机－电装置所构成，所以工作速度较慢。

　而外存其速度慢、容量大、每位价格低。

2006/01信息学院计算机系统研究所88原萍城市轨道交通学院4.从器件原理来分：双极型和MOS 型

半导体存储器的优点：容量大、成本低、功耗小、体积小、存储速度快、使用方便，且扩容和维护灵活。本章介绍采用半导体存储器及其组成主存的方法

双极型RAM 特点是存取速度快，但集成度低，且功耗大。

MOS 型：速度慢、集成度高、功耗低。

详细分类，请看图示

2006/01信息学院计算机系统研究所99原萍城市轨道交通学院半导

体存

储器

只读存储

器ROM 随机存取

存储器

RAM

MOS 型RAM 双极型RAM 动态RAM 静态RAM （SRAM ）掩膜式ROM 可编程ROM(PROM) 可擦除编程ROM (EPROM )

电可擦除编程ROM( E 2PROM)

半导体存储器分类表

2006/01信息学院计算机系统研究所1010原萍城市轨道交通学院半导体

存储器

只读存储器

（ROM ）随机存取存储器

（RAM ）

静态RAM （SRAM ）

动态RAM （DRAM ）非易失RAM （NVRAM ）掩膜式ROM 一次性可编程ROM （PROM ）紫外线擦除可编程ROM （EPROM ）

电擦除可编程ROM （EEPROM ）

详细展开，注意对比

2006/01信息学院计算机系统研究所1111原萍城市轨道交通学院读写存储器RAM

组成单元速度集成度应用SRAM

触发器快低小容量系统DRAM

极间电容慢高大容量系统NVRAM 带微型电池慢低小容量非易失

2006/01信息学院计算机系统研究所1212原萍城市轨道交通学院按存储单元的结构和生产工艺的不同，可构成下面几种ROM 。

（1）掩膜式ROM

这种ROM 在制作集成电路时，用定做的掩膜进行编程（未金属化的位存“1”；否则存“0”）。

它的每个存储元件由单管构成，因此集成度较高。但它的编程只能由器件制造厂在生产时定型，即一旦制作完毕，其内容就固定了，用户自己无法操作编程。由于其使用可靠，大量生产成本很低，所以当产品已被定型而大批量生产时可选择使用它。

只读存储器

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1313原萍城市轨道交通学院?PC 机启动过程：

?由BIOS （ROM ）中的程序进行系统初始化和自检

?由BIOS 中的引导程序将操作系统程序从外存中调入内存（RAM ）。

?进入操作系统界面，然后由操作者将应用程序调入内存运行。

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1414原萍城市轨道交通学院（2）PROM

允许用户根据需要编写其中的内容，但只允许编程一次。信息一旦写入便永久固定，不能再改变。

（3 ）EPROM

擦除信息时要从电路上取下，置于紫外线或X 光下照射十几分钟，才能将芯片上的信息全部擦除，然后在专用的编程器上将新的信息写入（写入之前应确保芯片是全“1”状态）。

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15原萍城市轨道交通学院EPROM ?

顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息?

一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程?

编程后，应该贴上不透光封条?

出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息1?编程就是将某些单元写入信息0

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1616原萍城市轨道交通学院（4）E 2PROM

擦除信息时，不需要将芯片从电路板上拔下，而是直接用电信号进行擦除，对其编程也是在线操作，因此改写步骤简单。

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1717原萍城市轨道交通学院（5）闪存闪烁存储器（Flash ）是一种新型半导体存储器，是一种电可擦除、可重写的非易失性的存储器。属于EEPROM ，即是通过电的方式进行擦除和重写。与E 2PROM 相比，但掉电后还可以保持10年左右。Flash 具有非易失性、可靠性、高速度、大容量、擦写灵活的特点，是目前被应用得最多的一种存储器，如U 盘、MP3、数字相机、数字摄像机、BIOS 等。它具有更高的性价比，且体积小、功耗低，使用方便，这几方面综合起来的优势是目前其它半导体存储器技术所无法比拟的。Flash Memory

2006/01信息学院计算机系统研究所1818原萍城市轨道交通学院应用需要：存取速度快、存储容量大、价格/位低。但由于技术的或经济的方面原因，存储器的这些特性往往是相互矛盾、相互制约的。用一种存储器很难同时满足这些要求。

为了发挥各种不同类型存储器的长处，避开其弱点，应该把他们合理地组织起来，这就出现了存储系统层次结构的概念。

*存储系统的层次结构：

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1919原萍城市轨道交通学院　存储体系:存储器一般指存储信息的硬件器件，存储体系（系统）是指由各具特色、不同类型的存储器构成相互依存、相互支持的多个层次，以及与此相关的软、硬件。单一品种的存储器不能同时满足计算机系统的各项要求，而存储体系可以较好地做到统筹兼顾，充分发挥整体优势。

二、多层存储结构

2006/01信息学院计算机系统研究所2020原萍城市轨道交通学院 金字塔结构：

2006/01信息学院计算机系统研究所2121原萍城市轨道交通学院金字塔结构

寄

存器

Cache 内部存储器

磁盘存储器

磁带存储器光盘存储器

微机存储体系的分层结构M0

M1

M2

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