,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章 存儲器,存儲器分類,存儲器的性能指標(biāo),隨機存儲器RAM,只讀存儲器ROM,存儲器系統(tǒng)的設(shè)計,存儲器的分類,存儲器,外部存儲器,內(nèi)部存儲器,硬盤,軟盤,磁帶,光盤,RAM,ROM,SRAM,DRAM,PROM,EPROM,EEPROM,緩沖存儲器,存儲器的性能指標(biāo),存儲容量,存取速度,存儲器的可靠性：用平均故障間隔時間（MTBF）來衡量，為兩次故障之間的平均時間間隔，越長越可靠。,性價比,存儲系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),速度快,容量小,速度慢,容量大,靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM),存儲信息的原理,單元電路是由,6,個,MOS,管組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路來存儲,0,或者,1,，,0,或,1,的狀態(tài)能一直保持，直到重新寫入新數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的讀出是非破壞性的，數(shù)據(jù)讀出后，原始的信息保持不變。,結(jié)構(gòu),存儲矩陣,，決定存儲器中存儲單元的排列形式，有字結(jié)構(gòu)和位結(jié)構(gòu)兩種,地址譯碼器,，用來選擇存儲單元，有線性譯碼和復(fù)合譯碼兩種，通常采用復(fù)合譯碼,控制邏輯與三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器,，控制,CS,、,WR,、,RD,信號,典型的SRAM芯片,典型的,SRAM,芯片有：,2114,（,2K4,）,6116,（,2K8,）,6264,（,8K8,）,62128,（,16K8,）,62256,（,32K8,）,2K,：,表示該芯片內(nèi)部存儲單元的數(shù)目，這個數(shù)決定存儲芯片地址線的數(shù)目。,8,：,表示該芯片每個存儲單元存儲信息的位數(shù)，這個數(shù)決定存儲芯片數(shù)據(jù)線的數(shù)目。,SRAM芯片 HM6116,A,0,A,10,:,地址線,I/O,0,7,:,數(shù)據(jù)線,WE:,寫允許信號，低電平有效,OE:,讀允許信號，低電平有效,CE:,片選,I/O,I/O,I/O,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,1,GND,WE,A,8,A,9,OE,A,10,CE,V,CC,（,+5V,）,2,3,I/O,8,I/O,7,I/O,6,I/O,5,I/O,4,HM6116,（,2K8,）,SRAM與CPU的連接,CPU,存儲器,接口,電路,SRAM,地址總線,控制總線,數(shù)據(jù)總線,地址線,A,n,-A,0,數(shù)據(jù)線,I/O,8,-I/O,1,OE,CS,WE,動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM),存儲信息的原理,利用電容存儲電荷來保存信息的，由于電容會緩慢放電而丟失信息，所以必須定時對電容充電，稱為,刷新,。,刷新：把存儲單元的數(shù)據(jù)進行讀出，經(jīng)過讀放大器放大之后再寫入該存儲單元以保存電容中的電荷。,DRAM結(jié)構(gòu)特點,DRAM的地址線是復(fù)用的，即地址線分為行地址和列地址兩部分。在對存儲單元進行訪問時，由行地址選通信號RAS把行地址送入行地址鎖存器；再由列地址選通信號CAS把列地址送入列地址鎖存器,CPU與DRAM之間的信息交換由DRAM控制器完成。,DRAM芯片 Intel2164,A,0,A,7,：地址線（復(fù)用）,D,IN,：數(shù)據(jù)輸入,D,OUT,：輸入輸出,WE,：讀寫控制信號,RAS:,行選通信號,CAS,：列選通信號,1,16,2,3,4,5,6,7,8,15,14,13,12,11,10,9,V,ss,(+5V),CAS,D,O,UT,A,6,A,3,A,4,A,5,A,7,NC,D,IN,WE,RAS,A,0,A,1,A,2,GND,Intel 2164,(64K1),高集成度的DRAM及內(nèi)存條,把若干,DRAM,芯片安裝在一塊印刷電路板上，構(gòu)成具有一定容量的存儲器（其輸入與輸出線都已標(biāo)準(zhǔn)化），只要將其插入到主板上提供的存儲條插座上，就可形成微型計算機內(nèi)存。這種標(biāo)準(zhǔn)化的存儲器配件稱“內(nèi)存條”。,內(nèi)存插槽,內(nèi)存芯片,內(nèi)存條,SRAM和DRAM的比較,SRAM,DRAM,集成度,低,高,容量,小,大,刷新,無,附加刷新電路,速度,快,較慢,應(yīng)用場合,CACHE,內(nèi)存條,高速緩沖存儲器（CACHE）,CACHE的作用,CACHE的工作原理,CACHE的作用,為了克服CPU與主存儲器的速度的差異，充分發(fā)揮CPU的速度優(yōu)勢，而在主存和CPU之間設(shè)置一個容量小而速度快的存儲器，通常由SRAM構(gòu)成。,CACHE的工作原理,平時，系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序以及用戶數(shù)據(jù)是存放在硬盤中的；,在系統(tǒng)運行時，正在執(zhí)行的程序或需要常駐的程序由操作系統(tǒng)從硬盤中裝入主存儲器中；,而在主存儲器中,經(jīng)常被,CPU,使用的一部分內(nèi)容,，要“拷貝”到,CACHE,存儲器中，與,CPU,一起高速運行。,一級,Cache,集成在,CPU,內(nèi)部，向,CPU,直接提供所需的指令和數(shù)據(jù)。二級,Cache,在,CPU,芯片外，當(dāng)一級,Cache,不命中時，由二級,Cache,提供,CPU,所需的數(shù)據(jù)。一級,Cache,的容量為,64KB,，二級,Cache,的容量已超過,12MB,PC機中分級存儲器結(jié)構(gòu),可編程可擦除ROM(EPROM),EPROM特點,EPROM芯片 Intel2764,EPROM工作方式,EPROM特點,ROM和PROM的內(nèi)容一旦寫入，就無法改變，而EPROM卻允許用戶根據(jù)需要對它編程，且可以多次用紫外光照射進行擦除和重寫,EPROM芯片 Intel2764,Intel 2764 8K8,A,0,A,12,:,地址線,O,0,7,:,數(shù)據(jù)線,PGM:,編程脈沖控制端，輸入，連接編程信號,OE:,輸出允許信號，低電平有效,CE:,片選信號,V,PP,:,編程時電壓輸入,V,CC,:,電源電壓，,5,伏,存儲器容量的擴展,位擴充：增加存儲字長,字?jǐn)U充：增加存儲器字的數(shù)量,字位擴充：既增加存儲器字的數(shù)量，又增加存儲字長,存儲器系統(tǒng)的設(shè)計,所要考慮的問題,CPU,總線的負(fù)載能力,CPU,的時序和存儲器存取速度之間的配合,存儲芯片的選取及數(shù)目,片內(nèi)尋址和片間尋址地址線的分配,譯碼電路的選?。ㄓ芯€性譯碼、全譯碼和部分譯碼方式）,數(shù)據(jù)線、控制線的連接,舉例說明,舉例（1）,SRAM芯片Intel4114容量為1K4位，組成2K8位的存儲器系統(tǒng)。,要求：寫出解題步驟和畫出系統(tǒng)的電路圖。,解題步驟,進行片內(nèi)尋址和片間尋址地址線如何分配？,用于片間尋址時，地址線如何譯碼形成片選信號？線形譯碼方式,需要的控制信號的類型及如何與存儲器系統(tǒng)中的芯片相連？,畫出邏輯電路圖,寫出各存儲器芯片的地址范圍,舉例（2）,假設(shè)一個,16,位微機系統(tǒng)的,RAM,容量為,4KB,，采用,1K8,的,RAM,芯片，安排在,64K,空間的最低,4K,位置，,A,9,A,0,作為片內(nèi)尋址，,A,15,A,10,譯碼后作為芯片尋址,要求：寫出解題步驟和畫出系統(tǒng)的電路圖。,解題步驟,存儲器芯片數(shù)目的確定,進行片內(nèi)尋址和片間尋址地址線如何分配？,用于片間尋址時，地址線如何譯碼？全譯碼方式,需要的控制信號的類型及如何與存儲器系統(tǒng)中的芯片相連？,畫出邏輯電路圖,寫出各存儲器芯片的地址范圍,舉例（3）,用2K8的RAM芯片6116和74LS138芯片設(shè)計一個8K8的存儲器系統(tǒng)，使其存儲器空間在24000H25FFFH,解題步驟,74LS138,芯片介紹,存儲器芯片數(shù)目的確定,進行片內(nèi)尋址和片間尋址地址線如何分配？,用于片間尋址時，地址線如何譯碼形成片選信號？部分譯碼方式,需要的控制信號的類型及如何與存儲器系統(tǒng)中的芯片相連？,畫出邏輯電路圖,寫出各存儲器芯片的地址范圍,74LS138芯片介紹,存儲器芯片數(shù)目的確定,存儲器系統(tǒng)的總?cè)萘繛?K8，即8K字節(jié),每片RAM芯片的容量為2K8，即2K字節(jié),所以：需要芯片總數(shù)為_,進行片內(nèi)尋址和片間尋址地址線的分配,由于,6116,芯片有,2K,個存儲單元，所以需要,_,根地址線，才能選擇其中某一個存儲單元,選擇,8086,地址總線,A,0,A,19,中的低,_,地址線進行片內(nèi)尋址,選擇,8086,地址總線,A,0,A,19,中的高,_,地址線進行片間尋址,11,A0A10,A11A19,片間尋址地址線的譯碼,1#RAM,芯片的片選端,2#RAM,芯片的片選端,3#RAM,芯片的片選端,4#RAM,芯片的片選端,采用部分譯碼方式：,每個存儲器芯片的地址空間,A,19,A,18,A,17,=000,時,#1:04000H047FFH,#2:04800H04FFFH,#3:05000H05700H,#4:05800H05FFFH,A,19,A,18,A,17,=001,時,#1:24000H247FFH,#2:24800H24FFFH,#3:25000H25700H,#4:25800H25FFFH,芯片地址有重疊,86系列計算機的尋址能力,CPU,數(shù)據(jù)總線,地址總線,尋址能力,支持操作系統(tǒng)模式,8088,8,20,1MB,實模式,8086,16,20,1MB,實模式,80286,16,24,16MB,實模式、保護模式,80386SX,16,32,4GB,實模式、保護模式、,V86,模式,80386DX,32,32,4GB,實模式、保護模式、,V86,模式,80486,32,32,4GB,實模式、保護模式、,V86,模式,實模式（Real Mode）,8086/8088CPU,所采用的工作模式，,20,條地址線能尋址,1M,存儲空間,尋址方式為：,段地址：偏移地址,存儲器的實際地址（物理地址）為：,段地址,16,偏移地址,保護模式（Protect Mode）,80286,以上的,CPU,利用保護模式的尋址方式，能夠訪問整個存儲器地址空間,尋址方式：,選擇器：偏移地址,存儲器地址的轉(zhuǎn)換（對,80386,）,由段管理部件把,16,位選擇器變成了,32,位段起始地址（基地址），再由,32,位起始地址同邏輯地址中指定的偏移量相加，就得到實際的物理地址。,虛擬,86,模式,（,Virtual 86 Mode,）,80386以上才有這種模式，是保護模式的一種子模式,V86模式可同時提供多個8086實模式的存儲空間，又有保護功能，存儲器的運行和控制是在進入保護模式后由程序來切換的。,