第五章存儲器原理與接口

第五章存儲器原理與接口存儲器分類多層存儲結構概念主存儲器及存儲控制

8086系統(tǒng)的存儲器組織現代內存芯片技術一、存儲器分類

按構成存儲器的器件和存儲介質分類

半導體存儲器磁盤和磁帶等磁表面存儲器光電存儲器按存取方式分類

隨機存儲器RAM(RandomAccessMemory)

只讀存儲器ROM（Read-OnlyMemory）

串行訪問存儲器(SerialAccessStorage)按在計算機中的作用分類主存儲器(內存)

輔助存儲器(外存)

高速緩沖存儲器二、半導體存儲器的分類1、隨機存取存儲器RAMa.靜態(tài)RAMb.動態(tài)RAM2、只讀存儲器ROMa.掩膜式ROMb.可編程的PROMc.可用紫外線擦除、可編程的EPROMd.可用電擦除、可編程的E2PROM等RAM靜態(tài)RAM（SRAM）動態(tài)RAM（DRAM）ROM掩膜型ROM可編程ROM（PROM）可擦除可編程ROM（EPROM）電可擦除可編程ROM（E2PROM)三、多層存儲結構概念

1、核心是解決容量、速度、價格間的矛盾，建立起多層存儲結構。一個金字塔結構的多層存儲體系充分體現出容量和速度關系2、多層存儲結構寄存器

Cache(高速緩存)

內存磁盤磁道、光盤

Cache—主存層次：解決CPU與主存的速度上的差距；主存—輔存層次：解決存儲的大容量要求和低成本之間的矛盾。四、主存儲器及存儲控制

1、主存儲器的主要技術指標存儲容量存取速度可靠性功耗

（1）容量存儲容量存儲器可以容納的二進制信息量稱為存儲容量（尋址空間，由CPU的地址線決定）

實際存儲容量：在計算機系統(tǒng)中具體配置了多少內存。

（2）存取速度存取時間是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間，又稱為讀寫周期。（3）可靠性

可靠性是用平均故障間隔時間來衡量（MTBF,MeanTimeBetweenFailures）（4）功耗

功耗通常是指每個存儲元消耗功率的大小2、主存儲器的基本組成

MOS型器件構成的RAM，分為靜態(tài)和動態(tài)RAM兩種，靜態(tài)RAM通常有6管構成的觸發(fā)器作為基本存儲電路靜態(tài)存儲單元，動態(tài)RAM通常用單管組成基本存儲電路。

（1）靜態(tài)存儲單元

（2）動態(tài)存儲單元

（3）、地址譯碼器控制邏輯電路數據緩沖器存儲體

地址譯碼器：接收來自CPU的n位地址，經譯碼后產生2n個地址選擇信號，實現對片內存儲單元的選址?？刂七壿嬰娐罚航邮掌x信號CS及來自CPU的讀/寫控制信號，形成芯片內部控制信號，控制數據的讀出和寫入。數據緩沖器：寄存來自CPU的寫入數據或從存儲體內讀出的數據。存儲體：是存儲芯片的主體，由基本存儲元按照一定的排列規(guī)律構成。五、8086系統(tǒng)的存儲器組織

1、存儲器接口應考慮的幾個問題存儲器與CPU之間的時序配合;CPU總線負載能力;存儲芯片的選用.

2、存儲器地址譯碼方法

（1）.片選控制的譯碼方法

常用的片選控制譯碼方法有線選法、全譯碼法、部分譯碼法和混合譯碼法等。（2）譯碼芯片常用的譯碼芯片是74LS138譯碼器，功能是3－>8譯碼器，有三個“選擇輸入端”C、B、A和三個“使能輸入端”G1、G2A#，G2B#以及8個輸出端Y7#～Y0

#譯碼芯片

74LS138輸入輸出使能選擇G1G2A#G2B#CBAY7#Y6#Y5#Y4#Y3#Y2#Y1#Y0#1000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它XXX1111111174LS138功能表

3、 CPU提供的信號線

數據線D15～D0

地址線A19～A0

存儲器或I/O端口訪問信號M/IO# RD#讀信號

WR#寫信號

BHE#總線高字節(jié)有效信號

4、8086系統(tǒng)的存儲器接口設計基本技術

存儲器地址譯碼電路的設計一般遵循如下步驟：（1）根據系統(tǒng)中實際存儲器容量，確定存儲器在整個尋址空間中的位置；（2）根據所選用存儲芯片的容量，畫出地址分配圖或列出地址分配表；

（3）根據地址分配圖確定譯碼方法；（4）選用合適器件，畫出譯碼電路圖。

例5－1ROM擴展電路（P142）

例5－2RAM擴展電路（P144）

六、現代內存芯片技術

1、靜態(tài)RAM

同步SRAM

在統(tǒng)一時鐘的控制下同步操作，一般支持突發(fā)操作

FIFO

先進先出

Multi-SRAM具有多數據端口

非揮發(fā)SRAM(NVSRAM)靜態(tài)加后備電源類SRAM用動態(tài)RAM，內部加刷新電路2、動態(tài)RAM

FPMDRAM

快速操作時維持地址不變，由連續(xù)的CAS#信號對不同的列地址進行操作；EDODRAM

省略了用于行地址建立和保持的時間以及行、列地址復合時間，以提高訪問速度；SDRAM

針對存儲器訪問的所有操作（地址譯碼、數據的讀出或寫入等）均在統(tǒng)一時鐘的控制下同步進行；

RDRAM（突發(fā)存取的高速動態(tài)隨機存儲器）采用Rambus信號標準，允許多個設備同時以高速的帶寬隨機尋址存儲器，進行高速數據傳輸。DRAM內存條的種類SIMM——SingleInlineMemoryModule單列