4 存储器
A2-4存储器
19
内存地址
段地址:偏移地址
逻辑地址说明：
逻辑地址
1) 逻辑地址由段地址和偏移地址构成 2) 逻辑地址中的段地址和偏移地址都是16位的 3) 段地址存放到DS,ES,SS,CS段寄存器中
15 0
段基址
段寄存器
15
0
0
16位偏移量
加法器
19 0
20位物理地址
1123H 存储单元 物理地址 11230H 11231H 11232H 段基址 …… 1124H 1123FH 11240H 11241H 11242H 11243H
物理地址PA与逻辑地址LA的对应
24
逻辑段的分配
25
说明：
第 0 四 1 组
. 2 . 3
. 4 . 5
. 6 . 7 . 8 . 9 .
√ √ √ √ √
第 0 五 √ 1 组 √
. 2 . 3
第 六 1 组
0
. 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7
. 4 . 5
. 6 . 7 . 8 . 9 .
√ √ √
. 6 . 7
. 8 . 9 .
. 8 . 9
34
小结
• • • • • 存储器系统概述 存储器分类 存储芯片的主要技术指标 存储器的结构 静态SRAM实例
计算机组成原理第四章存储器
如果将一个32位的整数0x12345678 存放到一个整型变 量（int）中，这个整型变量采用大端或者小端模式在内存中 的存储由下表所示。用OP0表示一个32位数据的最高字节 MSB（Most Significant Byte），使用OP3表示一个32位数 据最低字节LSB（Least Significant Byte）。
难点
➢ 硬件读图 ➢ 设计存储器和CPU的连接电路 ➢ 不同的Cache-主存地址映像
4.1 存储器概述
一.存储器的作用
计算机真正工作的场所是主存（内存），所 有驱动程序、操作系统、工作数据、成品/半成 品应用程序必须加载到主存中才能由CPU读取。
高速缓存的速度比主存储器快，作为CPU与 内存的缓冲区，主要起到平衡CPU与主存之间速
8
片选11
片的片选有效
2. 半导体存储芯片的译码驱动方式
(1) 线选法
16X1字节
A3 0
字线
地0 A2 0 址
译
A1
0码 器
A0 0
15
读读// 写写选选通通
… …
…
0,0 … 0,7
16×8矩阵
15,0 … 15,7
0
第四章 存储器习题
第四章存储器
一、填空题
1. 计算机中的存储器是用来存放的，随机访问存储器的访问速度与无关。√
2. 主存储器的性能指标主要是、存储周期和存储器带宽。√
3. 存储器中用来区分不同的存储单元，1GB= KB。√
4. 半导体存储器分为、、只读存储器（ROM）和相联存储器等。√
5. 地址译码分为方式和方式。√
6. 双译码方式采用个地址译码器，分别产生和信号。√
7. 若RAM芯片内有1024个单元，用单译码方式，地址译码器将有条输出线；用双译码方式，地址译码器有条输出线。√
8. 静态存储单元是由晶体管构成的，保证记忆单元始终处于稳定状态，存储的信息不需要。√
9. 存储器芯片并联的目的是为了，串联的目的是为了。
10. 计算机的主存容量与有关，其容量为。
11. 要组成容量为4M×8位的存储器，需要片4M×1位的存储器芯片并联，或者需要片1M×8位的存储器芯片串联。
12. 内存储器容量为6K时，若首地址为00000H，那么末地址的十六进制表示是。
13 主存储器一般采用存储器件，它与外存比较存取速度、成本。
14 三级存储器系统是指这三级、、。
15 表示存储器容量时KB= ，MB= ；表示硬盘容量时，KB= ，MB= 。16一个512KB的存储器，其地址线和数据线的总和是。
17 只读存储器ROM可分为、、和四种。
18 SRAM是；DRAM是；ROM是；EPROM是。
19半导体SRAM靠存储信息，半导体DRAM则是靠存储信息。
20半导体动态RAM和静态RAM的主要区别是。
21MOS半导体存储器可分为、两种类型，其中需要刷新。
4 存储器2
① 全相联方式 内存的任一块都可装入 Cache 中的任一块中。 灵活，但地址变换机构复杂。
① 全相联方式 内存的任一块都可装入 Cache 中的任一块中。
② 直接方式 把主存分成若干个区，每区与 Cache 大小相同。 区内又分块，主存中的块号与 Cache 的块号一样。
地址变换简单，但区号不同而块号相同的两个数据 块不能同时装入 Cache。
外 部 电 路
A15~A0 D7~D0 MEM R/W
0000 H
4K ROM 10K RAM
0FFF H 1000 H
译码电路: 1) 用 3/8 译码器(74LS138) 2) 用 GAL
37FF H
方案 1 2732 6264 6264
A15 A14 A13 A12 A11 A10
MEM R/W
§ 4.4 主存储器与 CPU 的连接
1. 速度的匹配 （ CPU 速度 >>MM 速度）
通常采用准同步方式: CPU 内部按自身的操作需要确定节拍周期(每个微操作所 需时间的长短)。 当进行内存读写时，CPU 用若干个节拍周期与内存(一次 操作)同步。
2. 存储芯片的工作时序 与厂家、工艺等有关。
A11-0 CE OE D7-0
0FFF H 1000 H
10K RAM
37FF H
2732 4K8
4-存储器详解
A15 ~A0 D7 ~D0
11
芯片型号 M× N 地址线 A10～A0 数据线 D7～ D 0 Din Dout O7~O0 I/O7~ I/O0 控制线 CS, OE, WE SRAM6116 2K×8 （静态RAM）
DRAM2164 A7～ A0 64K×1 （动态RAM） (行列地址复用) EPROM 2764 E2PROM 2817 8K×8 2K×8 A12～A0 A10～A0
位线 （数据线）
六管静态基本存储电路
单管动态基本存储电路
存储芯片的基本组成
（以静态存储器为例）
◆半导体存储器芯片通常由存储矩阵、单元地址译码、数据缓冲/驱动和 读/写控制逻辑四部分组成。 ◆存储器芯片的引脚主要有存储单元地址线Am-1~A0 、数据线Dn-1~D0 、片 选通线CS（CE）、读/写控制线OE和WE等。
◆存储器芯片组成存储器的芯片数计算：
存储器字节数 芯片单元数
例如，设计一个64KB的RAM存储器:
若用静态RAM 6116（2K×8）芯片组成，则 64/2×1=32 片; 若用动态RAM 2116（16K×1）芯片组成，则 64/16×8=32片， 32片分成4组，每组8片。
常用存储器芯片的组成特性
RAS, CAS, WE CE, OE/VPP, PGM CE, OE, WE, RDY/BUSY
数据线、地址线的连接
计算机存储分级
计算机存储分级
计算机存储分级是指计算机内部存储器按照不同的速度、容量和价格等因素进行分级。计算机存储分级的目的是为了满足不同用户的需求，同时也是为了提高计算机的性能和效率。
计算机存储分级主要分为三个层次：主存储器、辅助存储器和高速缓存存储器。
主存储器是计算机中最重要的存储器，也是最快的存储器。主存储器通常是由动态随机存储器（DRAM）或静态随机存储器（SRAM）构成。主存储器的容量通常比较小，但是它的读写速度非常快，可以满足计算机对数据的实时处理需求。主存储器的价格相对较高，但是它的性能和效率也是最高的。
辅助存储器是计算机中容量最大的存储器，通常是硬盘、光盘、磁带等。辅助存储器的读写速度比主存储器慢，但是它的容量非常大，可以存储大量的数据和程序。辅助存储器的价格相对较低，但是它的性能和效率也比主存储器低。
高速缓存存储器是介于主存储器和辅助存储器之间的一种存储器。高速缓存存储器通常是由SRAM构成，它的容量比主存储器小，但是读写速度比主存储器快。高速缓存存储器的作用是为了提高计算机的性能和效率，它可以缓存主存储器中的数据和程序，减少CPU 对主存储器的访问次数，从而提高计算机的运行速度。
计算机存储分级是为了满足不同用户的需求，同时也是为了提高计算机的性能和效率。不同的存储器层次有不同的特点和优缺点，用户可以根据自己的需求选择适合自己的存储器。
4G存储器逻辑概念和物理概念
4G 存储器的逻辑概念与物理概念
1.逻辑概念：
将输入信号转换成可存储的数字信号，可能需要含有4G=32101010222*2*22=*，32根地址总线，可存储程序和逻辑的部件存储位、字、单元、字节编制、寻址等概念的存储设备。
2.物理概念：
包括输入端、输出端，可能有半导体材料和磁性材料构成的存储设备。
计算机组成原理第4章-4存储器
ta=h tc+(1-h)tm
(4) Cache –主存系统的效率
效率 e 与 命中率 有关 访问 Cache 的时间 e= × 100% 平均访问时间
4.3
tc × 100% 则 e= h × tc+ (1－h)× tm
3. Cache 的基本结构
由CPU完成
4. Cache 的 读写 操作
主存字块标记 组地址 字块内地址
（1） （2） （3） （4）
7 17 8 10
10 9 8
2 2 2 2
例4.10
• 假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且 Cache被访问命中的概率为95％，则采用Cache 后，存储器性能提高多少？
设访问 Cache 的时间为 tc ，访问 主存 的时间为 tm ， 1-h表 示未命中率，主存系统的平均访问时间ta为
32K 数据 Cache
二、Cache – 主存的地址映射
1. 直接映射
4.3
主存的组数= (主存的块数/CACHE的块数） =256/8=32组
标记此行为主存中哪一组（32组）的相 应块，标记的位数t=LOG2(主存的组数）
Biblioteka Baidu组
位置
（先找组内的块）
然后再比较组
直接映射
t位 Cache存储体
字块0
字块1 字块2c-r －1 字块2c-r
第4章 存储器52244
② Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64) 读 4.2
0
0
0行
0地 0址 1
第一组
0 … 15
第二组
16 … 31
第三组
32 … 47
第四组
48 … 63
…
…
……
…
…
…
…
…
0译
0 码 63
0
15 16 31
32
47
48
63
…
0 列0 0地 0 址 15 0译
码
WE
2020/6C/19S
快小高
CPU
寄存器
CPU 主 机
缓存
主存
磁盘 光盘 磁带
辅 存
慢大低
2020/6/19
2. 缓存 主存层次和主存 辅存层次 4.1
10 ns
CPU
20 ns
缓存
200 ns
主存
ms
辅存
2020/6/19
（速度） （容量） 缓存 主存 主存 辅存
主存储器 实地址 物理地址
虚拟存储器 虚地址 逻辑地址
0
0
0行
0地 0址 1
第一组
0 … 15
第二组
16 … 31
第三组
32 … 47
第四组
48 … 63
计算机存储器的种类及其特点
计算机存储器的种类及其特点
计算机存储器是计算机系统中的重要组成部分，用于存储程序和数据。随着计算机技术的进步，各种类型的计算机存储器相继出现。本文将详细介绍计算机存储器的种类及其特点。
一、内存的种类及特点
1. 随机存储器（RAM）
随机存储器（Random Access Memory，RAM）是计算机中应用最为广泛的存储器。RAM以字节为单位存储数据，并可以随机访问任意存储单元，具有读写速度快的特点。RAM一般分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）两种。SRAM的读写速度更快，但体积较大，价格较高；DRAM则具有体积小、价格低的优势。
2. 只读存储器（ROM）
只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是一种只能读取而不能写入的存储器。ROM中的数据在生产之前被录入，用户不能更改。ROM一般用于存储系统的启动程序和固化数据，具有稳定性高、可靠性好的特点。
3. 可擦写可编程存储器（EPROM）
可擦写可编程存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM）是一种介于ROM和RAM之间的存储器。EPROM中的数据可被用户编程，并可多次擦写。EPROM的一大特点是数据可以长期保存，即使在断电或断电后重新上电也能保持数据。但擦写需要特殊的设备和操作。
4. 闪存存储器
闪存存储器（Flash Memory）是一种可擦写的存储器，也被广泛用于存储数据。与EPROM相比，闪存存储器具有容量大、体积小、功耗低、擦写速度快等优点。闪存存储器一般分为NAND Flash和NOR Flash两种类型，用途不同。NAND
低成本DDR3、DDR4高速存储器测试解决方案
ＲＩ ＧＯＬ … ． ． ． ． ． … ． ． ．．．．． ．… ．． ． … ． ． ｔｐ： Ⅵ 、 ．ｉ ｏ ． ｏ ． ． ． ｈ ｔ ／／ ｒｇ １ｃ ｒ ｎ ．… ．． ．… ．．… ． ．． ９ ．． ． ． ．３
Ｒｏ ｅ ＆ Ｓ ｈ ｈｄ ｃ ｗａ ｚ ． … ． ． ｒ．． ．… ．． ． … ． ． ｔｐ： ／ ． ｈ ｔ ／ ｗｗｗ ．ｏ ｄ ｓ ｈ ｒ ｈ ｅ ｃ ｗａ ｚ ｃ ｒ … ． ． ｒ ．ｏ ｎ ．… ．．… ．．
电话 ：０ １ ３ １ ７ ５ ２ －２ ０ ７ ６
ｈｔ ｌ ｔ ｌ ｐ： ｗｗｗ． ｅ ｉ ｙ． ｏ ｖ ｒｇ ｃ ｍ
Ｘｉｉ ｘ ． ． ． ｌ ｎ … ． … ． ． ． ． ． ． … ． ． ｔｐ： ｗｗｗ ． ｉｉ ｘ．ｏ … ． ． ． ． ． ． ． … ． ２ ．… ．… ．． ． ｈ ｔ ／／ ｘ ｌｎ ｃ ｍ ． ． … ． ． ．． ．７
６ ７
Ｎａ ｉｎａ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ． ． … ． ． … ． ｈ ｔ ／ 、｜ ｔｏ ｌ Ｓ ｍｉ ｏ ｄ ｃ ｏ ． ． ．． ． ｔｐ： ／ ）、 ． ａ ｉ ｎ １ ｃ ｉ … ． ． 【 Ⅲ ｎ ｔ ａ ．ｏｎ ｏ ．… ．．… ．． ． ６ ．． ． ． ．６
够对高级 的ＤＤＲ４ 存储 器技术功能 进行 测试 ，确保 了较高的测试质量和产量 。
计算机组成原理4第四章存储器10资料
③ 分散刷新与集中刷新相结合
4.2
对于 128 ×128 的存储芯片（存取周期为 0.5μs）
若每隔 2 ms 集中刷新一次 “死区” 为 64 μs
若每隔 15.6 μs （2000 μs ÷128）刷 新一行 而且每行每隔 2 ms 刷新一次 “死区” 为 0.5 μs
64位
不浪费存储器资源的存放方法
现有一批数据，它们依次为：字节、半字、 双字、单字、半字、单字、字节、单字。4种不同 长度的数据一个紧接着一个存放。
优点是不浪费宝贵的主存资源，但存在的问 题是：当访问的一个双字、单字或半字跨越两个存 储单元时，存储器的工作速度降低了一半，而且读 写控制比较复杂。
存储字64位（8个字节）
例4.4 求 0101 按 “偶校验” 配置的海明码4.2
解：∵ n = 4
根据 2k ≥ n + k + 1 得k=3
海明码排序如下:
二进制序号 1 2 3 4 5 6 7
名称
C1 C2 0 C4 1 0 1
01
0
∴ 0101 的海明码为 0100101
练习1 按配偶原则配置 0011 的海明码 4.2
2. 按存取方式分类
4.1
(1) 存取时间与物理地址无关（随机访问）
• 随机存储器RAM 在程序的执行过程中 可 读 可 写 • 只读存储器ROM 在程序的执行过程中 只读
04 存储器 专用功能寄存器
1、 I/O端口操作 输出外接上拉电阻， P0～P3作输入时， 、 端口操作(P0输出外接上拉电阻 作输入时， 端口操作 输出外接上拉电阻， ～ 作输入时 先置1) 先置 2、复位(SP PC P0～P3 IP IE PCON SBUF) 、复位 ～ 3、复位电路(重点 、复位电路 重点 重点)
(3)数据缓冲区：(30H~7FH) 数据缓冲区： 数据缓冲区 30H~7FH是数据缓冲区，也即用户RAM区，共80个单 是数据缓冲区，也即用户 是数据缓冲区 区 个单 工作寄存器区、位寻址区也可作为用户 也可作为用户RAM单元使用， 单元使用， 元。工作寄存器区、位寻址区也可作为用户 单元使用 使容量较小的片内RAM得以充分利用。 得以充分利用。 使容量较小的片内 得以充分利用 (4)堆栈和堆栈指针： 堆栈和堆栈指针： 堆栈和堆栈指针 在子程序调用、 中断服务处理等场合用以保护CPU的现场 的现场, 在子程序调用、 中断服务处理等场合用以保护 的现场 这种后进先出的缓冲区称为堆栈。 后进先出的缓冲区称为堆栈 这种后进先出的缓冲区称为堆栈。 数据写入堆栈称为压入堆栈(PUSH) ，也叫入栈 。 数据写入堆栈称为压入堆栈 数据从堆栈中读出称之为弹出堆栈(POP) ，也叫出栈 。 数据从堆栈中读出称之为弹出堆栈 注意：复位后SP 之前单元是工作寄存 注意：复位后 的内容为 07H，因为 ，因为2FH之前单元是工作寄存 之前 器区和位寻址区，在程序设计中可能要用到这些区， 器区和位寻址区，在程序设计中可能要用到这些区，所以用户 在编写程序时， 单元设置。 在编写程序时，堆栈最好在内部 RAM 的30H~7FH单元设置。 单元设置 mov sp,#60h；初始化堆栈 ；
微机原理第四章存储器-PPT精选文档
用途
用作主存 高速缓存
DRAM动态RAM RAM
IRAM组合RAM
计算机工作时存储器工作情况：
• 一般由内存ROM中引导程序启动系统， 从外存储器读取系统程序和应用程序， 送到内存RAM中； • 程序运行时中间结果放在RAM中， • 程序运行结束时将结果存入外存。
2．按存储器存取方式不同
对内、外存储器进行进一步分类： ⑴ 外存储器分类 ⑵ 内存储器按使用属性分类
æ ´ ´ ¢ Æ ÷
Ú ´ Ä æ ´ ¢ Æ ÷
Ú Ä Ñ ¤ROM É ± ¿ à ³ Ì ROM£ ¨PROM£ © ROM â ¿ ¹ É ² Á ³ ý PROM£ ¨EPROM£ © µ ¿ ç É ² Á ³ ý PROM£ ¨E2PROM£ © ì Ë ¿ Ù µ ç ² Á Ð ´ ´ æ ´ ¢ Æ ÷ ¨Flash Memory) £
SRAM 静态RAM(Static RAM) DRAM动态RAM（Dynamic RAM） IRAM组合RAM NVRAM非易失性随机读写存储器
随机存取存储器RAM
（Random Access Memory）
随机存取存储器RAM（Random Access Memory）： RAM也称读写存储器，对该存储器内 部的任何一个存储单元，既可以读出（取），也可以 写入（存）； • 存取用的时间与存储单元所在的物理地址无关； 主要用作主存，也可作为高速缓存使用； 通常说的内存容量均指RAM容量。 一般RAM芯片掉电时信息将丢失， • 目前有内带电池芯片，掉电后信息不丢失的RAM， 称为非易失性RAM（NVRAM）。 微机中大量使用MOS型（按制造工艺分成MOS型和双 极型）RAM芯片。 • 按集成电路内部结构不同，RAM又可以分为静态 RAM和动态RAM。
计算机组成原理题库4
一．是非题（对的打+，错的打—，每题1分，共10题）
1.数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息（+）
2.常见的集中控制优先权仲裁方式有2种（—）
3.对于仅有一个主模块的简单系统，无须申请.分配和撤除，总线的使用权始终归它占有（+）4存储器有3个主要性能指标：速度，容量和价格（—）
5目前，动态RAM的应用比静态RAM要广泛（+）
6辅助存储器又叫外部存储器（+）
7硬磁盘，软磁盘，磁带不属于表面存储器（—）
8数据线是I/Q设备与主机之间数据代码的传送线（+）
9AR用于存放主存中需要交换数据的地址（+）
10计算机中的数部分放在寄存器中，通常称寄存器的数位为机器字长（—）
二．填空题（共10道，共10分）
１．软件通常分为 ___ 系统软件 ____ 和 ___ 应用软件 ____ 两大类。
２．奇偶校验法只能发现 __ _ 奇 ____ 数个错，不能检查无错或 ___ _ 偶 ___ 数个错。３．规格化的浮点数要求其尾数的最高位必须是 ___ _1 ______ 。
４．指令通常由 ___ _ 操作码 _____ 和 ____ 地址码 ______ 两部分组成。
５．转移指令用于控制程序的执行顺序，分为——条件转移——指令和——无条件转移——指令。
６． Cache 是一种———高速缓冲———存储器，是为了解决ＣＰＵ和－－主存－－之间－－速度－－上不匹配而采用的一项重要硬件技术。
７．要组成容量为 4K*8 位的存储器，需要 __ 8 ___ 片 4K*1 位的静态 RAM 芯片并联，或者需要 _ 4 __ 片 1K*8 位的静态 RAM 芯片串联。
4 存储器结构分析
③并行输入/输出端口 寄存器P0、P1、P2、P3实为相应端口锁存器。 ④串行输入/输出端口 ●串行数据缓冲器 SBUF 是物理上独立的两个寄存器，共同使用一个地址。 ●串行控制/状态寄存器SCON 控制监视串行口的工作状态 ●电源控制寄存器PCON 控制单片机的低功耗工作方式及波特率选择。 ⑤中断系统 ●中断优先级寄存器IP：2级优先，可软件设定 ●中断允许寄存器IE
②位寻址区20H—2FH：内部RAM 20H ~ 2FH共16个单元可按位寻址128位。 此16个单元中，每个单元有8位，共128位， 每一位均有自己的位地址，范围为00—7FH。 51系列单片机的一个重要特点是位寻址能力， 可以对以上128位进行位操作。 ③通用RAM区30H—7FH 上述单元可作为数据缓冲区使用，用于存 放中间数据或计算结果。 另外，8051的堆栈一般设在30H—7FH区域 内，系统复位时SP自动指向07H，初始化时 可重新设置。
D7
CY
D6
AC
D5
F0
D4
D3
D2
D1
--
D0
P
RS1 RS0 OV
CY —— 进位/借位标志；位累加器。 AC —— 辅助进/借位标志；用于十进制调整。 F0 —— 用户定义标志位；软件置位/清零。 OV —— 溢出标志； 硬件置位/清零。 P —— 奇偶标志；A中1的个数为奇数 P = 1； 否则 P = 0。 RS1、RS0 ——工作寄存器区选择控制位。