第三章多层次的存储器(白中英第五版)讲述
白中英 第五版 计算机组成原理第3章.
• 按字节编址：一个存储单元存放一个字节。 • 按字编址：一个存储单元存放一个字。
例如一个16位二进制字存储单元可以存放两个字节。
计算机组成原理
11
3.1.3 主存储器的技术指标
1、存储容量
指一个存储器所能容纳的二进制信息的总量。
•以比特表示容量。（bit）
•以字节数表示容量。（Byte） 如：某计算机存储器的容量为 16K ×16。
计算机组成原理
40
字和位同时扩展的连接方式： ＊ 各芯片的片内地址线、读/写控制线均对应地并接在地址和控制总线的 对应位上； ＊ 由高位地址（n位）译码产生2n个片选信号，决定芯片分成2n个组； ＊ 由数据线决定每组的芯片片数。
存储器模块条
存储器通常以插槽用模块条形式供应市场。这种模块条常称 为内存条，它们是在一个条状形的小印制电路板上，用一定 数量的存储器芯片，组成一个存储容量固定的存储模块。 内存条有 30 脚、 72 脚、 100 脚、 144 脚、 168 脚、 184 脚、 240 脚等多种形式。
• SDRAM与CPU的数据交换同步于外部的系统时钟信号，
并且以 CPU/存储器总线的最高速度运行，而不需要插入 等待状态。
数不满足存储器单元数要求时，需进行字扩展。
字位同时扩展法
• 当芯片的单元数和单元的数据位均不满足存储器的要求
时需要进行字和位的同时扩展。
存储器系统的存储容量： 2M×N位
使用芯片的存储容量：2L×K位(L≤M，K≤N)
需要存储器芯片个数：(2M×N)/(2L×K)
计算机组成原理
35
1．位扩展
当芯片的单元数满足存储器单元数的要求，但单元 中的位数不满足要求时，需要进行位扩展。
白中英《计算机组成原理》(第5版)笔记和课后习题详解复习答案
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第1章计算机系统概论
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
第2章运算方法和运算器
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
第3章多层次的存储器
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
第4章指令系统
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
第5章中央处理器
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
第6章总线系统
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
第7章外存与I/O设备
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
第8章输入输出系统
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
第9章并行组织与结构
9.1复习笔记
9.2课后习题详解
第10章课程教学实验设计
第11章课程综合设计。
白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(多层次的存储器 奔腾系列机的虚存组织)
3.8 奔腾系列机的虚存组织一、存储器模型可分为：①平坦存储器模型，②分段存储器模型，③实地址模式存储器模型。
平坦存储器模型（Flat memory model）内存被组织成单一的、连续的地址空间，称为“线性地址空间”。
所有的代码、数据和堆栈均包含在该地址空间内，该空间的字节地址范围为0到3221 。
分段存储器模型（Segmented memory model）每个程序均使用一组独立的地址空问，每个地址空间就是一个段，段的最大长度为322B。
逻辑地址由段选择器和偏移量组成，处理机将逻辑地址透明地转换为线性地址。
实地址模式存储器模型（Real—address mode memory model）这是为保持与早期的8086处理机兼容的存储器模式。
线性地址空间被分为段，段的最大长度为64KB。
线性地址空间的最大长度为202B。
二、虚地址模式IA-32体系结构微处理机的虚拟存储器可以通过两种方式实现：分段和分页。
存储管理部件包括分段部件SU和分页部件PU两部分。
分段部件将程序中使用的虚地址转换成线性地址。
而分页部件则将线性地址转换为物理地址。
在分段部件SU和分页部件PU中，每一部分都可以独立地打开或关闭，因而可出现四种组合方式：（1）不分段不分页模式程序中使用的逻辑地址与物理地址相同。
（2）分段不分页模式相当于段式虚拟存储器。
程序中使用的逻辑地址由一个16位段选择器和一个32位偏移量组成。
段选择器中的最低两位用于存储保护，其余l4位选择一个特定的段。
因此，对于分段的存储器，用户的虚拟地址空间是143246*==TB。
22264而物理地址空间使用32位地址，最大4GB。
由分段部件将二维的虚拟地址转换为一维的线性地址。
在分页部件不工作的情况下，线性地址也就是主存物理地址。
（3）不分段分页模式相当于页式虚拟存储器。
程序中使用的是32位线性地址，由分页部件将其转换成32位物理地址。
用户的虚拟地址空间是322=4GB。
白中英计算机组成原理第3章_内部存储器
存储器带宽
每秒从存储器进出信息的最大数量； 单位为位/秒或者字节/秒。
2014年12月14日星期日 12
求存储器带宽的例子
设某存储系统的存取周期为500ns，每个存取周期可 访问16位，则该存储器的带宽是多少？ 存储带宽= 每周期的信息量 / 周期时长 = 16位/(500 ╳10-9)秒 = 3.2 ╳ 107 位/秒 = 32 ╳ 106 位/秒 = 32M位/秒
第三章 内部存储器
目录
3.1 存储器概述
3.2 SRAM存储器 3.3 DRAM存储器 3.4 只读存储器和闪速存储器 3.5 并行存储器 3.6 CACHE存储器
（理解）
（理解） （掌握） （理解） （理解） （掌握）
2014年12月14日星期日
2
学习要求
理解存储系统的基本概念 熟悉主存的主要技术指标 掌握主存储器与CPU的连接方法
半导体存储器：用半导体器件(MOS管)组成的存储器； 软盘
磁表面存储器：用磁性材料(磁化作用)做成的存储器； 光盘存储器：用光介质(光学性质)构成的存储器； 光盘 按存取方式分 随机存储器：存取时间和存储单元的物理位臵无关； 顺序存储器：存取时间和存储单元的物理位臵有关；
半导体 存储器 磁带 硬盘 磁带
数据总线 MDR
•••
驱动器
•••
译码器
控制电路
•••
MAR
地址总线
2014年12月14日星期日
读
写
23
32K×8位的SRAM逻辑结构图
X方向： 8根地址线 输出选中 256行
动画演示： 3-3.swf
三维存储 阵列结构
输入输出时 分别打开不 同的缓冲器
读写、 选通 控制
计算机组成原理第五版白中英（详细）第3章习题答案
第3章习题答案1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问 (1) 该存储器能存储多少字节的信息？ (2) 如果存储器由512K ×8位SRA M 芯片组成，需要多少片？ (3) 需要多少位地址作芯片选择？ 解：(1) 该存储器能存储：字节4M 832220=⨯(2) 需要片8823228512322192020=⨯⨯=⨯⨯K(3) 用512K ⨯8位的芯片构成字长为32位的存储器，则需要每4片为一组进行字长的位数扩展，然后再由2组进行存储器容量的扩展。
所以只需一位最高位地址进行芯片选择。
2、已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位的DR A M 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问； (1) 若每个内存条为16M ×64位，共需几个内存条? (2) 每个内存条内共有多少D RAM 芯片? (3) 主存共需多少DRAM 芯片? CPU 如何选择各内存条? 解：(1) 共需内存条条4641664226=⨯⨯M (2) 每个内存条内共有个芯32846416=⨯⨯M M 片 (3) 主存共需多少个RAM 1288464648464226=⨯⨯=⨯⨯M M M 芯片， 共有4个内存条，故CPU 选择内存条用最高两位地址A 24和A 25通过2：4译码器实现；其余的24根地址线用于内存条内部单元的选择。
3、用16K ×8位的DR A M 芯片构成64K ×32位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设存储器读/写周期为0.5μS ，CPU 在1μS 内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理?两次刷新的最大时间间隔是多少?对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少? 解：(1) 用16K ×8位的DR A M 芯片构成64K ×32位存储器，需要用个芯16448163264=⨯=⨯⨯K K 片，其中每4片为一组构成16K ×32位——进行字长位数扩展(一组内的4个芯片只有数据信号线不互连——分别接D0~D 7、D 8~D 15、D 16~D23和D 24~D 31，其余同名引脚互连)，需要低14位地址(A 0~A 13)作为模块内各个芯片的内部单元地址——分成行、列地址两次由A 0~A6引脚输入；然后再由4组进行存储器容量扩展，用高两位地址A 14、A15通过2：4译码器实现4组中选择一组。
白中英《计算机组成原理》第5版考研教材及真题视频讲解
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2．理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3．能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
考纲要求1．计算机发展历程2．计算机系统层次结构（1）计算机硬件的基本组成；（2）计算机软件的分类；（3）计算机的工作过程。
3．计算机的性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、C PU执行时间；MIPS、MFLOPS1.1 计算机系统的分类一、计算机系统的分类如图1-1所示。
图1-1 计算机系统分类图二、计算机系统的基本组成如图1-2所示。
图1-2 计算机系统组成图三、概述计算机的分类：机械计算机电子模拟计算机：数值由连续的量来表示。
电子数字计算机：计算机中的数值由不连续的数字来表示。
专用机：经济，有效，快速，适应性差通用机：适应性强巨型机大型机中型机小型机微型机单片机低简易性高高体积，功耗，性能，价格低如图1-3所示。
图1-3数字计算机与模拟计算机的主要区别如表1-1所示。
表1-1 数字计算机与模拟计算机的主要区别考研真题精选一、选择题1下列关于冯·诺依曼结构计算机基本思想的叙述中，错误的是（）。
白中英《计算机组成原理》(第5版)教材精讲(多层次的存储器 只读存储器和闪速存储器)
3.4 只读存储器和闪速存储器一、只读存储器ROM叫做只读存储器。
顾名思义，只读的意思是在它工作时只能读出，不能写入。
然而其中存储的原始数据，必须在它工作以前写入。
只读存储器由于工作可靠，保密性强，在计算机系统中得到广泛的应用。
主要有两类：①掩模ROM：掩模ROM实际上是一个存储内容固定的ROM，由生产厂家提供产品。
②可编程ROM：用户后写入内容，有些可以多次写入。
一次性编程的PROM、多次编程的EPROM和E2PROM。
1．掩模ROM（1）掩模ROM的阵列结构和存储元（2）掩模ROM的逻辑符号和内部逻辑框图2．可编程ROMEPROM叫做光擦除可编程可读存储器。
它的存储内容可以根据需要写入，当需要更新时将原存储内容抹去，再写入新的内容。
现以浮栅雪崩注入型MOS管为存储元的EPROM为例进行说明，结构如图3-2-1所示。
图3-2-1 EPROM存储元现以浮栅雪崩注入型MOS管为存储元的EPROM为例进行说明，结构如图3-2-1（a）所示，图3-2-1（b）是电路符号。
若在漏极D端加上约几十伏的脉冲电压，使得沟道中的电场足够强，则会造成雪崩，产生很多高能量电子。
此时，若在G2栅上加上正电压，形成方向与沟道垂直的电场，便可使沟道中的电子穿过氧化层而注入到G1栅，从而使G1栅积累负电荷。
由于G1栅周围都是绝缘的二氧化硅层，泄漏电流极小，所以一旦电子注入到G1栅后，就能长期保存。
当G1栅有电子积累时，该MOS管的开启电压变得很高，即使G2栅为高电平，该管仍不能导通，相当于存储了“0”。
反之，G1栅无电子积累时，MOS管的开启电压较低，当G2栅为高电平时，该管可以导通，相当于存储了“1”。
图3-2-1（d）示出了读出时的电路，它采用二维译码方式：x地址译码器的输出xi与G2栅极相连，以决定T2管是否选中；y地址译码器的输出yi与T1管栅极相连，控制其数据是否读出。
当片选信号CS为高电平即该片选中时，方能读出数据。
白中英计算机组成原理第3章内部存储器
字扩展
总结词
字扩展是通过增加存储器芯片的数量来扩展存储容量的方法。
详细描述
字扩展是指通过增加存储器芯片的数量来扩展存储容量的方法。例如，将两个8 位存储器芯片组合成一个16位存储器，存储容量将增加一倍。
字位扩展
总结词
字位扩展是通过同时增加存储器的字 和位数来扩展存储容量的方法。
详细描述
字位扩展是指同时增加存储器的字和位 数来扩展存储容量的方法。例如，将两 个8位16字存储器芯片组合成一个16位 32字存储器，存储容量将增加一倍。
DRAM的特点和工作原理
集成度高
由于每个存储单元只有一 个电容和一个晶体管， DRAM的集成度较高。
功耗低
DRAM的功耗较低，因 为不需要像SRAM那样 不断刷新存储单元。
速度较慢
由于电容需要充电和放 电，DRAM的读写速度
较慢。
价格低
由于制造成本较低， DRAM的价格较低。
高速缓冲存储器（Cache）
主存通过地址总线、数据总线 和控制总线与CPU和其他设备 进行通信。
辅助存储器（硬盘、光盘等）
辅助存储器的容量较大，但访问速度较慢。
辅助存储器通常用于存储操作系统、应用程序、用户 数据等，当计算机关闭时，数据仍然保留在辅助存储
器中。
辅助存储器是计算机中用于长期存储数据的设 备，如硬盘、光盘、磁带等。
05
存储器的层次结构
高速缓存（Cache）
高速缓存是一种特殊类型的存 储器，用于存储CPU经常访问
的数据和指令。
高速缓存通常由静态随机存取存 储器（SRAM）构成，具有高速 访问速度，通常位于CPU内部或
与CPU紧密相邻。
高速缓存分为一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache） 等，各级缓存容量和访问速度不 同。
计算机组成原理第三章课件(白中英版PPT课件
显然总有：读周期 ≥ 读出时间
第26页/共102页
静态 RAM (2114) 读 时序
地址有效
t RC
t A
地址失效
A
片选有效
片选失效
CS DOUT
t CO
数据有效
t OHA
t OTD
数据稳定
高阻
读读周时期间ttRtCOCOTOHD地tAA片片地址选选址地有失有失址效效效效有后效的下一次地址输数有出据效高稳维阻数定持据时稳间定
• DRAM（动态RAM：Dynamic RAM） • 以单个MOS管为基本存储单元 • 要不断进行刷新（Refresh）操作 • 集成度高、价格低、功耗小，但速度较SRAM慢
第7页/共102页
3.2.1 SRAM存储器
• 6个开关管组成一个存储元，存储一位信息 • N(=1/4/8/16/32)个存储元组成一个存储单元 • 存储器芯片的大量存储单元构成存储体 • 存储器芯片结构：
地址分配：
（A）用log2 l位表示低位地址：用来选择访问页内的l个字
（B） 用log 生片选信号。
2
（
M
／
l
）
位
表
示
高
位
地
址
：
用
来
经
片
选
译
码
器
产
第20页/共102页
存储器与CPU连接
CPU对存储器进行读/写操作，首先由地址总 线给出地址信号，然后要对存储器发出读操作 或写操作的控制信号，最后在数据总线上进行 信息交流。所以，存储器与CPU之间，要完成:
（3）优点：结构简单，速度快：适用于小容量M
计算机组成原理第三章课件(白中英版)
03
比较
CISC注重提高指令的功能和灵活性，而RISC注重提高指令的执行速度
和效率。
MIPS指令系统介绍
MIPS（无互锁流水线微处理器 ）
一种基于RISC架构的处理器，采用简单的 指令集和流水线技术。
指令格式
MIPS指令采用固定长度的32位格式，包括 操作码、寄存器地址等部分。
寻址方式
流水线技术
MIPS支持多种寻址方式，如立即数寻址、 寄存器寻址、基址寻址等。
高级语言是一种面向问 题或面向过程的语言， 更加接近人类的自然语 言，需要经过编译器或 解释器转换成机器代码 才能执行。
02
CATALOGUE
运算方法和运算器
数据的表示方法和转换
数据的表示方法
包括原码、反码、补码等表示方 法，以及移码表示法。
数据之间的转换
介绍不同数据表示方法之间的转 换方法，如原码到补码的转换、 补码到移码的转换等。
THANKS
感谢观看
计算机组成原理第 三章课件白中英版
contents
目录
• 计算机系统概述 • 运算方法和运算器 • 存储系统 • 指令系统 • 中央处理器 • 总线系统
01
CATALOGUE
计算机系统概述
计算机系统的基本组成
01
02
03
硬件
包括中央处理器、存储器 、输入输出设备等，提供 基本的计算、存储和通信 功能。
VS
总线标准
常见的总线标准有ISA总线、EISA总线、 VESA总线和PCI总线等。
PCI总线和USB总线介绍
PCI总线
PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种高性能的32位 或64位局部总线，用于连接高速的外部设 备。
陕西师范大学_计算机组成原理_课件ppt_白中英第5版_chp3
∙31/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
图(a)表示写1到存储 位元。此时输出缓 冲器关闭、刷新缓 冲器关闭，输入缓 冲器打开（R/W为 低），输入数据 DIN=1送到存储元位 读放 线上，而行选线为 高，打开MOS管， 于是位线上的高电 平给电容器充电， 表示存储了1。
播放I
MOS管
∙27/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
3.2 SRAM存储器
∙28/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
3.2 SRAM存储器
∙29/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
3.3 DRAM存储器
一、DRAM存储位元的记忆原理
› ›
SRAM存储器的存储位元是锁存器，它具 有两个稳定的状态。 DRAM存储器的存储位元是由一个MOS 晶体管和电容器组成的记忆电路，如图 3.6所示。
图(c)表示从存储位 元读出1。输入缓冲 器和刷新缓冲器关闭， 输出缓冲器/读放打 开（R/W为高）。行 选线为高，打开 MOS管，电容上所 存储的1送到位线上， 通过输出缓冲器读出 放大器发送到DOUT, 即DOUT=1。
∙34/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
图(d)表示(c)读出1后 存储位元重写1。由于 (c)中读出1是破坏性 读出，必须恢复存储 位元中原存的1。此时 输入缓冲器关闭，刷 新缓冲器打开，输出 缓冲器读放打开， DOUT=1经刷新缓冲器 送到位线上，再经 MOS管写到电容上。
∙14/171∙ 陕西师范大学 计算机科学学院
3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根
据信息存储的机理不同可以分为两类： 相对而言 › 静态读写存储器(SRAM)： 存取速度快，一般用作Cache › 动态读写存储器(DRAM)： 存储容量大，一般用作主存
计算机组成原理第三章(3.1,3.2,3.3,姜,15-春,版5)
图3.4(a) SRAM读周期时序图
35
• 各参数意义：
tRC ：对存储芯片进行连续两次读操作时所必须间隔 的（最小）时间；
tAQ ：从给出有效地址，至外部数据总线上稳定地出 现所读出的数据信息所经历的时间。
tEQ：地址信号有效后，从片选有效，至数据稳定地 出现外部总线上所经历的时间。
• 构成存储器的存储介质：目前主要采用半导体器 件和磁性材料。
• 存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体 电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元， 它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成 一个存储单元，再由诸多个存储单元组成一个存 储器。
5
• 存储器的分类：
按存储介质分：
• 半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。
• 高速缓冲存储器 （Cache）：高速小容量半导体存储器，是为解决CPU和主存之间 速度不匹配而设置的。用于存放最活跃的程序块和数据。
• 主存和Cache一起构成计算机的内存储器（内存），是CPU能直接访问的存储器。
9
总结： ① 通过计算机的多级存储管理，发挥各级存储器
的效能； ② Cache主要强调高速存取速度，以便使存储系
1. CPU对存储器的读/写操作过程：
• 通过地址总线给出地址信号； • 通过控制总线发出读操作或写操作的控制信号； • 在数据总线上进行信息交流。
因此，存储器与CPU连接时，要完成三种 总线的连接：地址线、数据线和控制线；同时， 还须使各种信号的时序与存储器的（固有）读 写周期相配合。
25
2. 主存储器的构成
字节存储单元即存放一个字节的存储单元，相应的地 址称为字节地址。一个机器字可以包含数个字节。
若计算机中可编址的最小单位是字存储单元，则称该 计算机为按字寻址的计算机。
计算机组成原理前3章课后习题参考答案解析
白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。
总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。
5、什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？答：见教材P8和P10。
7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？答：见教材P10。
第二章运算方法和运算器1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。
3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。
（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000 对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数+2-129~+（1-2-23）×2127负数-2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。
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然后再由许多存储单元按一定规则组成一个存储体。
5. 根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不
同的分类方法:
1）.按存储介质分类
半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2018年11月22日星期四
3.1
存储器概述
磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。 2).按存储方式分类 随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且 存取时间和存储单元的物理位置无关。
体现主存的速度
• 存储周期
单位：ｎｓ
连续启动两次操作所需间隔的最小时间
体现主存的速度
单位：ｎｓ
• 存储器带宽 单位时间里存储器所存取的信息量
体现数据传输速率技术指标 单位：位/秒，字节/秒
2018年11月22日星期四
3.2
半导体存储器—RAM
目前广泛使用的内部存储器是半导体存储器，根据存储信
息的原理不同，可将半导体存储器分为:
存放计算机运行期 存取速度快，存储 间的大量程序和数 容量不大 据 存放系统程序和大 存储容量大，位成 型数据文件及数据 本低 库
外存储器
外存
2018年11月22日星期四
3.1
三.主存储器的技术指标
存储器概述
1.主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周
期和存储器带宽。
2.字存储单元 ：即存放一个机器字的存储单元，相应的地
非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。如
半导体存储器（易失性存储器）
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3.1
存储器概述
永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。
如磁性存储器，一般作外存使用。ROM也是特殊的这 类存储器（非易失性存储器） 5）.按在计算机系统中的作用分类 根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存 储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
顺序存储器：只能按某种顺序来串行存取，存取时间和
存储单元的物理位置有关。
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3.1
存储器概述
3）.按存储器的读写功能分类
只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读
出而不能写入的半导体存储器。
随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存
储器。
4）.按信息的可保存性分类
址称为字地址。一个机器字可以包含数个字节，所以一个
字存储单元也可包含数个能够单独编址的字节地址。
3.下面列出主存储器的主要几项技术指标：
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3.1
• 存储容量
存储器概述
在一个存储器中可以容纳的存储单元总数
体现存储空间的大小 单位：字数，字节数
• 存取时间 启动到完成一次存储器操作所经历的时间
4. 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁
性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导
体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存
储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元
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3.1
存储器概述
存储元：存储一位二进制信息的存储元件。
存储单元：主存中最小可编址的单位，是ＣＰＵ对主存可
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3.1
二.存储器的分级结构
存储器概述
为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的 矛盾，目前通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓 冲存储器、主存储器和外存储器。
名称 高速缓冲存储器
主存储器
简称 Cache
主存
用途
特点
高速存取指令和数 存取速度快，但存 据 储容量小
启时另一个必定关闭，这样保证了读时不写，写时不读。
图3.3 32K×8位的SRAM逻辑结构图
存储阵列为三维结构，即256行×128列×8位
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3.2 .1 SRAM存储器
三、存储器的读写周期
1.在读周期中，地址线先有效，以便进行地址译码，选中
存储单元。为了读出数据，片选信号/CS和读出使能信 号/OE也必须有效(由高电平变为低电平)。从地址有效 开始经tAQ(读出)时间，数据总线I/O上出现了有效的读 出数据。之后/CS、/OE信号恢复高电平，tRC以后才允 许地址总线发生改变。tRC时间称为读周期时间。
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3.2 .1 SRAM存储器
• 读与写的互锁逻辑 控制信号中/CS是片选信号，/CS有效时（低电平）， 门G1、G2均被打开。/OE为读出使能信号，/OE有效时 （低电平），门G2开启，当写命令/WE=1时（高电平）， 门G1关闭，存储器进行读操作。写操作时，/WE=0，门 G1开启，门G2关闭。注意，门G1和G2是互锁的，一个开
静态MOS存储器（SRAM）
动态MOS存储器（DRAM）
半导体存储器的优缺点
优点：存储速度快，存储体积小，可靠性高
缺点：断电时，读写存储器不能保存信息
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3.2 .1 SRAM存储器
一、基本的静态存储元阵列 1.基本存储元 • SRAM中,用一个锁存器(触发器)作为存储元。 • 只要直流供电电源一直加在这个记忆电路上，它就无限 期地保持记忆的1状态或0状态。如果电源断电，那么存 储的数据(1或0)就会丢失。 2.三组信号线 1）地址线
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2）数据线
3）控制线
图 3.2 基本的静态存储元阵列
3.2 .1 SRAM存储器
二、基本的SRAM逻辑结构
• SRAM芯大多采用双译码方式，以便组织更大的存储容量。 • 地址译码器 二级译码： 将地址分成x向、y向两部分，第一级进行x 向(行译码)和y向(列译码)的独立译码,然后在存储阵列 中完成第二级的交叉译码。
计算机组成原理
第三章 多层次的存储器
3.1
一.存储器的分类
存储器概述
1.存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序 和数据。 2.存储器主要完成两大功能： 存储（写入write) 取出（读出read）
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3.1
存储器概述
3. 存储器三项基本要求：
大容量
高速度
低成本
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3.2 .1 SRAM存储器
2.在写周期中，也是地址线先有效，接着片选信号/CS有
效，写命令/WE有效(低电平)。
此时数据总线I/O上必须置写入数据，在tWD时间段 将数据写入存储器。之后撤消写命令/WE和/CS。 为了写入可靠，I/O线的写入数据要有维持时间thD， /CS的维持时间也比读周期长。tWC时间称为写周期时间。 3.为了控制方便，一般取tRC=tWC，通常称为存取周期。