第7章內(nèi)存儲器及其管理

1、第第7 7章章 內(nèi)存儲器及其管理內(nèi)存儲器及其管理7.1 存儲器概述存儲器概述7.2 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器7.3 半導(dǎo)體存儲器在微機系統(tǒng)中的應(yīng)半導(dǎo)體存儲器在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用用7.4 PC微機的存儲器微機的存儲器7.1 存儲器概述存儲器概述 7.1.1 存儲器的分類存儲器的分類 1、按存取速度和在計算機系統(tǒng)中的地位分類、按存取速度和在計算機系統(tǒng)中的地位分類 主存儲器（簡稱主存）和輔助存儲器（簡稱輔存）主存儲器（簡稱主存）和輔助存儲器（簡稱輔存）2、 按存儲介質(zhì)和作用機理分類按存儲介質(zhì)和作用機理分類 存儲器可分為磁存儲器、光學(xué)存儲器、半導(dǎo)體存儲器。存儲器可分為磁存儲器、光學(xué)存儲器、半導(dǎo)體存儲器。

2、3、 按存取方式分類按存取方式分類 分為可讀寫存儲器分為可讀寫存儲器RAM和只讀存儲器和只讀存儲器ROM 1、存儲器容量：、存儲器容量： 是存儲器可以容納的二進制信息總量。是存儲器可以容納的二進制信息總量。 存儲信息的總位（存儲信息的總位（Bit）數(shù)）數(shù) 度量：度量： 存儲信息的總字節(jié)（存儲信息的總字節(jié)（Byte）數(shù)）數(shù)2、存取速度：、存取速度： 存取時間：一次完整的存取操作時間存取時間：一次完整的存取操作時間存儲器芯片的存取速度：存儲器芯片的存取速度： 存儲周期：兩次連續(xù)的存取操作之存儲周期：兩次連續(xù)的存取操作之 間的時間間隔間的時間間隔7.1.2 存儲器的性能指標(biāo)存儲器的性能指標(biāo)7.2 半

3、導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器 雙極型雙極型RAM可讀寫存儲器可讀寫存儲器RAM 靜態(tài)靜態(tài)RAM（SRAM） MOS型型RAM 動態(tài)動態(tài)RAM（DRAM） 只讀存儲器只讀存儲器ROM半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器存儲器掩膜掩膜ROM可編程可編程ROM（PROM）可擦除可編程可擦除可編程ROM（EPROM）電可擦除可編程電可擦除可編程ROM（E2PROM）另外，還有一些新型半導(dǎo)體存儲器：另外，還有一些新型半導(dǎo)體存儲器：閃速EEPROM：FLASH-ROM比ROM的讀寫速度快，且掉電后信息不丟失非易失性RAM：NVRAM，SRAM與EEPROM的共同體新型閃存1.8V3.0V圖4.8-16116OE7.2.1 可讀寫

4、存儲器可讀寫存儲器RAM 常用靜態(tài)常用靜態(tài)RAM芯片芯片: 2114、6116、6264、62128、62256讀讀寫寫未選通未選通1001001工作方式工作方式WEOECE例例1： 6116: 存儲容量存儲容量 2K8位位工作方式工作方式:1、靜態(tài)、靜態(tài)RAM（SRAM）圖7.2 6116芯片引腳圖 例例2: 62系列：存儲容量系列：存儲容量 8K8位位32 K8位位2、動態(tài)、動態(tài)RAM（DRAM） 動態(tài)動態(tài)RAM的基本存儲單元是單管動態(tài)存儲電路。的基本存儲單元是單管動態(tài)存儲電路。其引腳圖見圖其引腳圖見圖7.3。A7A3A5A4NCA2A1A0DOUTDVCCA5GNDWECASRAS7.3

5、 動態(tài)RAM 4164外部引腳 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出空腳空腳寫信號寫信號行選通信號行選通信號列選通信號列選通信號7.2.2 只讀存儲器只讀存儲器ROM 1、掩膜式、掩膜式ROM : 廠家進行一次性編程，不能改寫。廠家進行一次性編程，不能改寫。 掩膜式掩膜式ROM有如下特點：有如下特點： 存儲的內(nèi)容一經(jīng)寫入便不能修改，靈活性差；存儲的內(nèi)容一經(jīng)寫入便不能修改，靈活性差； 存儲內(nèi)容固定不變，可靠性高；存儲內(nèi)容固定不變，可靠性高； 少量生產(chǎn)時造價昂貴，因而只適應(yīng)于定型批量生產(chǎn)。少量生產(chǎn)時造價昂貴，因而只適應(yīng)于定型批量生產(chǎn)。 2、可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器PROM（Programma

6、ble ROM） 允許用戶進行一次性編程，不能改寫。允許用戶進行一次性編程，不能改寫。需要使用專用編程器。需要使用專用編程器。4、電可擦除可編程只讀存儲器、電可擦除可編程只讀存儲器E2PROM（Electrically EPROM） 可以在線多次擦除和重寫的可以在線多次擦除和重寫的ROM, 不使用專門編程器不使用專門編程器常用芯片常用芯片: Intel 2817A（2K8）等）等 3、可擦除可編程只讀存儲器、可擦除可編程只讀存儲器EPROM（Erasable PROM）可以多次擦除和重寫的可以多次擦除和重寫的ROM, 使用專門編程器使用專門編程器常用芯片常用芯片: Intel 2716（2K8

7、） 、2732A（4K8） 2764（8K8）、）、27128（16K8） 27256（32K8）、）、27512 （64K8） 27010 （128K8）、）、27020 （256K8） 7.3 半導(dǎo)體存儲器在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器在微機系統(tǒng)中的應(yīng)用 7.3.1 存儲器在微機系統(tǒng)中的連接存儲器在微機系統(tǒng)中的連接 1、地址線的連接地址線的連接連接方式：連接方式：與總線的地址線對應(yīng)相連。即：與總線的地址線對應(yīng)相連。即：A0接接A0 、 A1接接A1、 、An接接An連接位數(shù)：連接位數(shù)：取決于取決于存儲器的地址線存儲器的地址線位數(shù)。位數(shù)。剩余地址線的處理：剩余地址線的處理：存儲器未使用的高位

8、地址線用于片外譯碼。存儲器未使用的高位地址線用于片外譯碼。2、 數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接連接方式：連接方式：與總線的數(shù)據(jù)線對應(yīng)相連。即：與總線的數(shù)據(jù)線對應(yīng)相連。即：D0接接D0 、 D1接接D1、 、Dn接接Dn連接位數(shù)：連接位數(shù)：取決于取決于存儲器的數(shù)據(jù)線存儲器的數(shù)據(jù)線位數(shù)。位數(shù)。說明：說明：存儲單元一般為存儲單元一般為8位數(shù)據(jù)，若一片存儲器不夠位數(shù)據(jù)，若一片存儲器不夠8位數(shù)據(jù)，則需要用多片共位數(shù)據(jù)，則需要用多片共同構(gòu)成存儲單元；若同構(gòu)成存儲單元；若CPU系統(tǒng)只有系統(tǒng)只有8條數(shù)據(jù)線，則存儲器的數(shù)據(jù)線與其一一對應(yīng)條數(shù)據(jù)線，則存儲器的數(shù)據(jù)線與其一一對應(yīng)相接即可。若有相接即可。若有16條或條或32

9、條數(shù)據(jù)線，則將內(nèi)存分為兩個以上存儲體，每個存儲體條數(shù)據(jù)線，則將內(nèi)存分為兩個以上存儲體，每個存儲體對應(yīng)一個對應(yīng)一個8位數(shù)據(jù)線，分別進行尋址。位數(shù)據(jù)線，分別進行尋址。3、控制線的連接、控制線的連接連接方式：連接方式：總線的讀信號接存儲器芯片的讀信號；總線的讀信號接存儲器芯片的讀信號；總線的存儲器寫信號接存儲總線的存儲器寫信號接存儲器芯片的寫信號；器芯片的寫信號；存儲器芯片的片選信號接存儲器芯片的片選信號接片外譯碼電路的輸出端；片外譯碼電路的輸出端；電源接總線電源接總線電源；地接總線地；電源；地接總線地；其他信號個別處理。其他信號個別處理。說明：說明：不同的存儲器，個別引腳可能不同，功能的區(qū)別主要體

10、現(xiàn)在控制線上。不同的存儲器，個別引腳可能不同，功能的區(qū)別主要體現(xiàn)在控制線上。 7.3.2 存儲器的選址存儲器的選址 1、線選法線選法 用某一條高位地址線直接作為存儲器芯片的片選信號。用某一條高位地址線直接作為存儲器芯片的片選信號。 特點：特點：1）對應(yīng)的存儲器尋址空間可能不唯一）對應(yīng)的存儲器尋址空間可能不唯一2）若有多片存儲器均使用線選法選址，則可能出現(xiàn)地址不連）若有多片存儲器均使用線選法選址，則可能出現(xiàn)地址不連續(xù)或交叉、重疊、覆蓋等現(xiàn)象。續(xù)或交叉、重疊、覆蓋等現(xiàn)象。 線選法線選法選址方式：選址方式： 譯碼法譯碼法圖圖7.7 線選法舉例線選法舉例存儲器 A15A14A13 A12A11A10

11、A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋 址 空 間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或4000H5FFFH或6000H7FFFH 2764（2） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或8000H9FFFH或A0

12、00HBFFFH 2764（3） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或4000H5FFFH或8000H9FFFH或C000HDFFFH 尋址空間的地址計算如下表所示尋址空間的地址計算如下表所示 2、譯碼法、譯碼法: 是指通過譯碼電路或譯碼器產(chǎn)生存儲器的片選信號。是指通過譯碼電路或譯碼器產(chǎn)生存儲器的片選信號。 部分譯碼部分譯碼:存儲器本身不使用的高位地址有一部分存儲器本身不使用的高位地址有一部分 參與譯碼，另一部分不參與譯碼。參與譯碼，另一部分

13、不參與譯碼。譯碼法譯碼法: 完全譯碼完全譯碼:存儲器本身不使用的高位地址線全部參與譯碼。存儲器本身不使用的高位地址線全部參與譯碼。圖7.8 部分譯碼舉例未用地址線存儲器本身使用的地址線參與譯碼地址線存儲器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋址空間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H7FFFH 或8000H9FFFH 2764（2） 0 1 0 0 0 0 0

14、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 或A000HBFFFH各存儲器的尋址空間計算各存儲器的尋址空間計算 圖7.9 完全譯碼舉例 高位地址線全部用上存儲器本身使用的地址線存儲器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋址空間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1

15、1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH 2764（2） 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 2764（3） 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000H5FFFH三片三片2764的尋址空間如下表所示的尋址空間如下表所示 7.3.3 存儲矩陣和存儲模塊存

16、儲矩陣和存儲模塊 在微機系統(tǒng)中，常用存儲矩陣和存儲模塊來組織內(nèi)在微機系統(tǒng)中，常用存儲矩陣和存儲模塊來組織內(nèi)存，它是指由若干片存儲器通過適當(dāng)連接構(gòu)成的一個存，它是指由若干片存儲器通過適當(dāng)連接構(gòu)成的一個存儲區(qū)域。存儲區(qū)域。 例如例如: : 動態(tài)動態(tài)RAM 4164是是64K1的存儲芯片，假如用這種的存儲芯片，假如用這種芯片構(gòu)成芯片構(gòu)成128K8 8的存儲模塊，就需要的存儲模塊，就需要16片，如下頁片，如下頁圖圖7.10所示。所示。 圖圖7.10 存儲矩陣和存儲模塊舉例存儲矩陣和存儲模塊舉例 7.4.1 PC微機存儲器空間分布微機存儲器空間分布 地址范圍地址范圍存儲區(qū)存儲區(qū)空間大小空間大小00000

17、H003FFHBIOS中斷向量表中斷向量表1KB00400H004FFHBIOS數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)0.5KB00500H9FFFFH用戶程序區(qū)用戶程序區(qū)638.5KBA0000HBFFFFH顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)128KBC0000HF5FFFH附加附加ROM區(qū)區(qū)216KBF6000HFFFFFH基本基本ROM區(qū)區(qū)40KB 7.4 PC微機的存儲器微機的存儲器 7.4.2 PC微機內(nèi)存類型及管理微機內(nèi)存類型及管理 1、系統(tǒng)存儲器、系統(tǒng)存儲器 系統(tǒng)存儲器就是最初系統(tǒng)存儲器就是最初IBM/XT所使用的所使用的1MB地址空地址空間以內(nèi)的存儲器，由常規(guī)內(nèi)存和上位內(nèi)存區(qū)組成。間以內(nèi)的存儲器，由常規(guī)內(nèi)存和上位內(nèi)存區(qū)組成。 2、擴展存儲器（、擴展存儲器（Extended ，Memory） 擴展存儲器指擴展存儲器指80286以上微機存儲系統(tǒng)中以上微機存儲系統(tǒng)中