學習重點
- 存儲器分類（了解）
- 存儲器層次
- 主存基本組成
- 主存編址
- 半導體存儲芯片
- 示意圖
- 譯碼驅動方式
- RAM：隨機存取存儲器
- SRAM：靜態RAM
- DRAM：動態RAM
- 三管和單管
- 刷新
- ROM：只讀存儲器
1.存儲器分類
馮諾依曼結構計算機性能瓶頸：運算器速度
演變為以存儲器為中心
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按存儲介質：
- 半導體存儲器：TTL,MOS（易失）
- 磁表面存儲器
- 磁芯存儲器
- 光盤存儲器
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按存取方式分
- 存取時間與物理地址無關：（隨機訪問）
- 隨機訪問存儲器：程序執行過程中可讀可寫（RAM）
- 只讀存儲器：程序執行過程中只讀（ROM）
- 存取時間與物理地址有關：（順序存儲）
- 順序存取存儲器——磁帶
- 直接存取存儲器——磁盤
- 存取時間與物理地址無關：（隨機訪問）
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按在計算機中的作用分類
存儲器
├── 主存儲器
│ ├── RAM
│ │ ├── 靜態RAM (SRAM)
│ │ └── 動態RAM（DRAM）
│ ├── R0M
│ │ ├── MROM
│ │ ├── PROM 可編程
│ │ ├── EPROM 可擦寫編程
│ │ └──EEPROM 電可擦寫編程
├── FLASH MEMORY 閃存：SSD
├── 高速緩沖存儲器：Cache
└──輔助存儲器
2.存儲器層次
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層次結構
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緩存-主存和主存-輔存
- 緩存—主存：追求速度，硬件結合
- 主存—輔存：追求容量，軟硬件結合
- 主存+輔存：虛擬存儲器，虛地址，邏輯地址
- 主存：實地址，物理地址
3. 主存儲器
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基本組成：
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主存與CPU關系：
MAR與MDR現在多集成在cpu中
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主存中存儲單元地址分配（編址）：
- 設地址線24根
- 按字節尋址，16MB
- 字長為16位(2字節)，按字尋址，8MW(8M字)
- 字長位32位，按字尋址，4MW
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主存技術指標
- 主存容量：主存內存放二進制代碼總位數
- 存儲速度：
- 存取時間：存儲器的訪問時間(訪存)，讀出時間，寫入時間
- 存取周期：連續兩次獨立的存儲器操作所需的最小時間間隔
- 存儲器帶寬： 單位時間內讀寫數據量（位/秒）
4.半導體存儲芯片
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示意圖：
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地址線10位，數據線8位：
芯片容量=2^地址位*數據位=2^10*8位 -
例：
用16k*1位的存儲芯片組成64k*8位的存儲器，需要的個數：16k*1位的存儲芯片：4根地址線，一根數據線64k*8位存儲芯片：6根地址線，8根數據線- 需要
8/1*64/16=32片
4.1 譯碼驅動方式
- 譯碼：編碼—>數據（二進制—>十進制）
- 線選法：
- 不適合容量大的芯片
- 每一行是存儲單元，共16行，8列，
- 地址譯碼器選擇哪一行
- 讀寫控制電路選擇哪一列
- 重合法：
- 數據線只有1位，存儲單元1位
- Y0前面的是MOS管，相當於開關，短端通電，長端才能連通
5.RAM
隨機存取存儲器
5.1 SRAM
靜態RAM，使用觸發器保存0,1
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基本電路：(六管靜態RAM)
- A：觸發器原端
- A*：觸發器非端
- T5,T6：行開關
- T7,T8：列開關
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讀寫操作：根據電路分析
- 讀操作：
- 行選T5，T6開，列選T7，T8開
- VA—>T6—>T8—>讀放—>Dout
- 寫操作：
- DIN—>兩個寫放—>經過開關存入觸發器（兩端相反）
- 左端放大器的圈是取反
- 讀操作：
-
例：Intel2114芯片 （64*64）
5.2 DRAM
動態RAM，通過電容保存0,1
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基本單元電路：
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三管DRAM
- 讀：讀數據線數據與電容中相反
- 寫：寫數據線數據與電容中相同
- T4充電，VDD給讀數據線充電為1(高電平），讀選擇線有效，T2導通，Cg存0，T1不通，讀數據線為1，Cg存1，T1通，讀線接地，為0，讀出與寫入數據相反
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單管DRAM
- 讀出時數據線有電流為1（Cg內有電）
- 寫入時：Cg充電為1，放電為0
- 字線選擇的是字地址
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DRAM刷新：（電容易丟失）
刷新與行地址有關，以128*128為例
按行刷新，要刷新128次(2ms內)
刷新時間必須小於柵極電容自然保持信息的時間（小於2ms）-
集中刷新：
有64微秒沒有讀寫操作，死區
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分散刷新：
每次讀寫都刷新一次(2ms內刷新了200次）
無死區，但是存儲周期增加了1倍，影響性能 -
異步刷新：
- 2000/128=15.6
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5.3 DRAM與SRAM比較
6.ROM
只讀存儲器，保存系統數據和配置信息
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發展：
只讀—>用戶可一次性寫—>可多次寫—>電可擦寫（專用設備）—>電可擦寫（可連計算機） -
分類：
- 電模ROM：MROM，無法修改
- PROM：破壞性編程（一次性寫）
- EPROM：多次編程，可擦寫（紫外線擦除）
- EEPROM：電可擦寫
- FLASH MEMORY：閃存SSD(固態硬盤)
比EEPROM性能好，已具備RAM功能