第5章 存储器系统-2
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操作系统原理第5章 存储管理
• ⑶最佳适应算法
• 最佳适应算法的空闲链是按空闲区从小到大顺序排 列。为进程选择分区时总是寻找其大小最接近进程 所要求的存储区域。所谓“最佳”是指每次为进程 分配内存时，总是把能满足要求、又是最小的空闲 分区分配给进程，避免“大材小用”。
• 因为每次分配后所切割下来的剩余部分总是最小的， 这样将加速碎片的形成。
• ①如果被回收空闲分区没有空闲伙伴分区，那么保留该分区为一 个独立的空闲分区，否则执行②；
• ②合并回收分区及其伙伴分区，从而得到一个尺寸（2I+1）更大的 回收空闲分区，转移到①；
一个伙伴系统内存分配与回收的例子
• 伙伴系统克服了固定分区和动态分区存储管理技术的缺陷。但是伙伴 系统存在一个问题，即内存空间需要不断地进行分裂和合并，频繁的 伙伴分区合并操作会浪费很多时间。
• ③内存分配原则，以页帧为单位来分配内存，将进程若干个逻辑上连续的 页面装入若干个离散的页帧中，由页表提供进程的页号到存储空间帧号的 映射。
5.2.4伙伴系统
• 其实现原理如下： • 一个伙伴系统内存的用户可用空间为2U。进程申请存储空间时，
系统总是为其分配大小为2I的一个空闲分区。其中S≤I≤U，2S是系 统允许的最小分区尺寸。在实际操作系统中，最小分区尺寸一般 为212。 • 如果进程申请的存储空间大小为K，且2I-1<K≤2I，则将整个2I大小的 分区分配给该进程；否则，该分区被分割成两个大小相等的伙伴 分区，大小为2I-1；再判断K是否满足条件：2I-2<K≤2I-1，若满足条件， 则将两个伙伴中的任何一个分配给该进程。否则，将其中一个伙 伴又分成两个大小相等的伙伴分区；此过程一直继续进行，直到 产生的分区满足条件I-J≥S并2I-J-1<K≤2I-J，将2I-J大小的分区分配给该 进程；当I-J-1<S时，系统不再分割成两个大小相等的伙伴分区，将 2S大小的分区分配给该进程。 • 当进程执行完毕，释放一个尺寸为2I的分区时，系统用下面的算法 回收该分区。
微机原理第五章 存储器
eg：要将6116SRAM放在8088CPU最低地址区域
（00000H~007FFH）
A11
CPU
A19
…
A0~A10
6116 CS
2）部分译码法 系统总线中的地址总线除片内地址外，部分高位地址（不是
全部高位地址）接到片外译码电路中参加译码，形成片选信号。 因此对应于存储芯片中的单元可有多个地址 。
（二）内存与CPU连接时的速度匹配
对CPU来说，读/写存储器的操作都有固定的时序（对8086 来说需要4个时钟周期），由此也就决定了对内存的存取速 度要求。
（三）内存容量的配置、地址分配 1. 内存容量配置
• CPU寻址能力（地址总线的条数） 软件的大小（对于通用计算机，这项不作为主要因素）
2. 区域的分配 RAM ROM 3. 数据组织 （按字节组织） 16位数据，低位字节在前，高位字节在后，存储器奇偶分体 （四）存储器芯片选择 根据微机系统对主存储器的容量和速度以及所存放程序的不同等 方面的要求来确定存储器芯片。它包括芯片型号和容量的选择。
24V
S
SiO2 G
D
字线
Vcc 位 线 输 出
P+ + + P+ N衬底
浮栅MOS
位
D
线
浮栅管
S
特点： 1）只读， 失电后信息不丢失 2）紫外线光照后，可擦除信息， 3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序） 典型芯片（27XX） 2716（2K×8位），2764（8K ×8位）……
D0 D8
CE
址
线
存储体
启动
控制逻辑 控制线
读 写
数 据 CPU
电寄
路存
器数
（00000H~007FFH）
A11
CPU
A19
…
A0~A10
6116 CS
2）部分译码法 系统总线中的地址总线除片内地址外，部分高位地址（不是
全部高位地址）接到片外译码电路中参加译码，形成片选信号。 因此对应于存储芯片中的单元可有多个地址 。
（二）内存与CPU连接时的速度匹配
对CPU来说，读/写存储器的操作都有固定的时序（对8086 来说需要4个时钟周期），由此也就决定了对内存的存取速 度要求。
（三）内存容量的配置、地址分配 1. 内存容量配置
• CPU寻址能力（地址总线的条数） 软件的大小（对于通用计算机，这项不作为主要因素）
2. 区域的分配 RAM ROM 3. 数据组织 （按字节组织） 16位数据，低位字节在前，高位字节在后，存储器奇偶分体 （四）存储器芯片选择 根据微机系统对主存储器的容量和速度以及所存放程序的不同等 方面的要求来确定存储器芯片。它包括芯片型号和容量的选择。
24V
S
SiO2 G
D
字线
Vcc 位 线 输 出
P+ + + P+ N衬底
浮栅MOS
位
D
线
浮栅管
S
特点： 1）只读， 失电后信息不丢失 2）紫外线光照后，可擦除信息， 3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序） 典型芯片（27XX） 2716（2K×8位），2764（8K ×8位）……
D0 D8
CE
址
线
存储体
启动
控制逻辑 控制线
读 写
数 据 CPU
电寄
路存
器数
第5章 存储系统
控制 输入 电路
读 /写 选 片
地址反相器
A5 A6 A7 A8 A9
第14页 2012年6月11日星期一
第5章 存储系统 1．存储体 一个基本存储电路表示一位二进制位 存储电路有规则的组合，就是存储体，即存储阵列 2．外围电路 包括地址译码器、I/O电路、片选控制、输出驱 动电路 3．地址译码方式 （1）单译码方式 只有行方向的译码器 （2）双译码方式 行译码（X译码）和列译码（Y译码）
可擦除可编程ROM—EPROM ：用特殊手段擦除， 然后可重新多次写入
电可擦除可编程ROM—E2PROM ：用电方式进行 在线擦除
第24页 2012年6月11日星期一
第5章 存储系统
5.4.1 掩膜型ROM（Read Only Memory）
其基本存储电路可由二极管、晶体管、MOS管构成
X选线 X选线 X选线
基本存储电路如图示（6管） X 选 择 线 T1、T2：双稳态触发器 T3、T4：负载管 T T5、T6：控制门 T7、T8：控制管 T1截止 →A为1 →T2导通 → ↑ B为0 ← ← T2截止为另一种稳态
第11页
Vc c
1T
5
3
T4 B T2
0
T6
─ ─
T1
A
→
D0 T7
D0 T8 I /O
I /O
第15页 2012年6月11日星期一
第5章 存储系统 （1）单译码方式
A0 A1 · · An 地 址 译 码 · · · · · · · ··· · · ·
···
写 读选通 写选通
I/O 控 制
读 写
I/O 控 制
读
第16页
2012年6月11日星期一
微型计算机原理与组成-第5章 储存系统
· 读取CMOS-SRAM中的设备配置，确 定硬件运行环境。
· 系统引导、启动。
· 基本的输入输出控制程序。 · 存储一些重要的数据参数。 · 部分机器还含有硬化的部分操作系统。
ROM-BIOS一般为几十KB的容量，并 有逐渐加大的趋势，常为掩膜式ROM。 目前高档PC机已采用快速擦写存储器， 使ROM BIOS 的功能由软盘软件支撑升级。
5.4.5 页式虚拟存储器 页式虚拟存储器中的基本信息传送单 位为定长的页。
5.4.6 段页式虚拟存储器简介
段式虚拟存储器和页式虚拟存储器各有 其优缺点，段页式管理综合了两者的优点， 将存储空间仍按程序的逻辑模块分成段， 以保证每个模块的独立性及便于用户公用； 每段又分成若干个页。 页面大小与实存页相同，虚存和实存之 间的信息调度以页为基本传送单位。
2．CMOS-RAM 用于记录设备配置参数，如内存容量， 显示器类型，软硬磁盘类型及时钟信息等。 CMOS-RAM采用CMOS工艺制成，功耗很 少。
3．ROM-BIOS
ROM-BIOS用于存放基本的输入输出 系统程序，是操作系统驻留在内存中的最 基本部分，其主要用于以下几个方面。
· 开机后的自检。检测对象涉及计算机 系统的各主要功能部件包括CPU、ROM、 RAM、系统接口电路和键盘、软、硬磁 盘等外设。
5.1.1存储器的分类
1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种：半 导体存储器、磁表面存储器和光存储器。
2. 按存取方式分
按照存储器的存取可方式分为随机存取 （读写）存储器、只读存储器、顺序存取存 储器和直接存取存储器等。
微机原理第5章存储器系统
71
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
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三、存储器扩展技术
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1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
微机原理和接口技术-5-2 存储系统
0110000000000000 1111111111111111
20
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
例3 （1）解：如果ROM和RAM存储器芯片都采用 8K×1的芯片，试画出存储器与CPU的连接图。
MREQ# A15-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
例2解
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
A20-18
000
3-8译码器
001
010
A17-0
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
D7~D0
D7~D0
D7~D0
…
111
WE A CS
如果采用的字节编址方式，则需要20条地址线，因为220=1024K byte。
注：字编址方式时，每个32位字地址能够访问4个字节； 如果按照字节编址方式，则每个地址只对应一个字节， 因此所需的地址数是前者的4倍， 218* 4=220 ，即需要20条地址线）
13
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
解：256K*8位SRAM芯片包含18根地址线 (1) 该存储器需要2048K/256K = 8片SRAM芯片； (2) 需要21条地址线， 因为221=2048K， 其中高3位经过译码器输出后用于芯片选择， 低18位作为每个存储器芯片的地址输入。 (3) 该存储器与CPU连接的结构图如下。
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Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
例3 （1）解：如果ROM和RAM存储器芯片都采用 8K×1的芯片，试画出存储器与CPU的连接图。
MREQ# A15-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
例2解
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
A20-18
000
3-8译码器
001
010
A17-0
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
D7~D0
D7~D0
D7~D0
…
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WE A CS
如果采用的字节编址方式，则需要20条地址线，因为220=1024K byte。
注：字编址方式时，每个32位字地址能够访问4个字节； 如果按照字节编址方式，则每个地址只对应一个字节， 因此所需的地址数是前者的4倍， 218* 4=220 ，即需要20条地址线）
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Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
解：256K*8位SRAM芯片包含18根地址线 (1) 该存储器需要2048K/256K = 8片SRAM芯片； (2) 需要21条地址线， 因为221=2048K， 其中高3位经过译码器输出后用于芯片选择， 低18位作为每个存储器芯片的地址输入。 (3) 该存储器与CPU连接的结构图如下。
操作系统第5章(存储器管理习题与解答)
第5章存储器管理习题与解答5.2 例题解析例5.2.1 为什么要引入逻辑地址？解引入逻辑地址有如下原因：(1) 物理地址的程序只有装入程序所规定的内存空间上才能正确执行，如果程序所规定内存空间不空闲或不存在，程序都无法执行；(2) 使用物理地址编程意味着由程序员分配内存空间，这在多道程序系统中，势必造成程序所占内存空间的相互冲突；(3) 在多道程序系统中，程序员门无法事先协商每个程序所应占的内存空间的位置，系统也无法保证程序执行时，它所需的内存空间都空闲。
(4) 基于上述原因，必须引入一个统一的、在编程时使用的地址，它能够在程序执行时根据所分配的内存空间将其转换为对应的物理地址，这个地址就是逻辑地址。
(5) 逻辑地址的引入为内存的共享、保护和扩充提供方便。
例5.2.2 静态重定位的特点有哪些？(1) 实现容易，无需增加硬件地址变换机构；(2) 一般要求为每个程序分配一个连续的存储区；(3) 在重定位过程中，装入内存的代码发生了改变；(4) 在程序执行期间不在发生地址的变换；(5) 在程序执行期间不能移动，且难以做到程序和数据的共享，其内存利用率低。
例5.2.3 动态重定位的特点有哪些？(1) 动态重定位的实现要依靠硬件地址变换机构，且存储管理的软件算法比较复杂；(2) 程序代码是按原样装入内存的，在重定位的过程中也不发生变化，重定位产生的物理地址存放在内存地址寄存器中，因此不会改变代码；(3) 同一代码中的同一逻辑地址，每执行一次都需要重位一次；(4) 只要改变基地址，就可以很容易地实现代码在内存中的移动；(5) 动态重定位可以将程序分配到不连续的存储区中；(6) 实现虚拟存储器需要动态重定位技术的支持；尽管动态重定位需要硬件支持，但他支持程序浮动，便于利用零散的内存空间，利于实现信息共享和虚拟存储，所以现代计算机大都采用动态重定位。
例5.2.4 装入时动态链接的优点有哪些？（1）便于软件版本的修改和更新在采用装入时动态链接方式时，要修改或更新各个目标模块，是件非常容易的事，但对于经静态链接以装配在一起的装入模块，如果要修改或更新其中的某个目标模块时，则要求重新打开装入模块，这不仅是低效的，而且对于普通用户是不可能的。
第五章存储器
②读写方式 RAM：随机存取存储器 ROM：只读存储器
上午3时16分
9
第五章 存储器
③读写顺序 SAM(sequential)：顺序存取，存取时间与存储单元的物理 位置有关，如磁带。 RAM：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。 DAM(Director)：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。
上午3时16分
29
第五章 存储器
⑶异步式 • 以上两种方式的结合，在2ms的时间内，把存储单元分散地
刷新一遍。
上例： 32×32阵，2ms/32=62.5 μs(每行刷新的平均间隔)
特点：折中，使用较多
另外，异步刷新方式还可以采取不定期刷新方式，可以在主机 不访存的时间内刷新，这种方式取消了机器的死区，但刷 新控制线路极其复杂。
上午3时16分
4
第五章 存储器
２、存取速度（存取时间、存取周期） 存取时间： （访问时间、读/写时间） • 指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存取周期： （读写周期、访内周期） • 存储器从接受读/写命令信号始，将信息读出或写入后，到
接到下一个读/写命令为止所需的时间。 一般情况下，存取周期存取时间 ，为什么？ • 因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢
②写入态
• V字=1 ，使T3T4都导通
写1：VD=1,
V D
＝0，VA＝1,
VB＝0
T1截止，T2导通
D
写0：VD=0,
V D
＝1，VA＝0, VB＝
1
T1导通，T2截止
上午3时16分
D w
16
第五章 存储器
③读出态
V字=1 ，使T3T4都导通 读1：因原存1， T1截止，T2导通，
上午3时16分
9
第五章 存储器
③读写顺序 SAM(sequential)：顺序存取，存取时间与存储单元的物理 位置有关，如磁带。 RAM：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。 DAM(Director)：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。
上午3时16分
29
第五章 存储器
⑶异步式 • 以上两种方式的结合，在2ms的时间内，把存储单元分散地
刷新一遍。
上例： 32×32阵，2ms/32=62.5 μs(每行刷新的平均间隔)
特点：折中，使用较多
另外，异步刷新方式还可以采取不定期刷新方式，可以在主机 不访存的时间内刷新，这种方式取消了机器的死区，但刷 新控制线路极其复杂。
上午3时16分
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第五章 存储器
２、存取速度（存取时间、存取周期） 存取时间： （访问时间、读/写时间） • 指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存取周期： （读写周期、访内周期） • 存储器从接受读/写命令信号始，将信息读出或写入后，到
接到下一个读/写命令为止所需的时间。 一般情况下，存取周期存取时间 ，为什么？ • 因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢
②写入态
• V字=1 ，使T3T4都导通
写1：VD=1,
V D
＝0，VA＝1,
VB＝0
T1截止，T2导通
D
写0：VD=0,
V D
＝1，VA＝0, VB＝
1
T1导通，T2截止
上午3时16分
D w
16
第五章 存储器
③读出态
V字=1 ，使T3T4都导通 读1：因原存1， T1截止，T2导通，
第5章计算机操作系统答案 存储管理
第五章存储管理一、选择题：1.将作业地址空间中的逻辑地址转换为内存中的物理地址的过程称为（）。
A.重定位B.逻辑变换C.地址交换D.进程创建2.虚存的基础是（）。
A.局部性理论B.程序执行时对内存访问不均匀C.指令局部性D.变量的连续访问3.实现虚拟存储器的目的是（）。
A.实现存储保护B.实现信息共享C.扩充辅存容量D.扩充主存容量4.在地址映射方式中，静态重定位具有的特点是（）。
A.可以把一个作业分配在一个不连续的存储区域中B.可以实现不同作业主存信息的共享C.要求把一个作业分配在一个连续的存储区域中D.很容易实现主存的扩充5.在地址映射方式中，动态重定位具有的特点是（）。
A.很难实现主存的扩充,可采用覆盖技术来实现B.地址在执行过程中是可以改变的C.很难实现不同作业主存信息的共享D.非常简单，任何计算机，任何操作系统都可以实现6.可重定位内存分区分配目的为（）。
A.解决碎片问题B.便于多作业共享内存C.回收空白区方便D.摆脱用户干预7.实现虚存最主要的技术是（）。
A.整体覆盖B.整体对换C.部分对换D.多道程序设计8.动态重定位是在作业的（）中进行的。
A.编译过程B.装入过程C.修改过程D.执行过程9.在下面关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（）。
A.要求程序运行前必须全部装入内存且在运行过程中一直驻留在内存B.要求程序运行前不必全部装入内存且在运行过程中不必一直驻留在内存C.要求程序运行前不必全部装入内存且在运行过程中必须一直驻留在内存D.要求程序运行前必须全部装入内存且在运行过程中不必一直驻留在内存10.虚存的可行性的基础是（）A.程序执行的离散性B.程序执行的顺序性C.程序执行的局部性D.程序执行的并发性11.在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是（）。
A.减少程序占用的主存空间B.物理上扩充主存容量C.提高CPU效率D.代码在主存中共享12在内存分配的“最佳适应法”中，空闲块是按（）。
单片机教程 第5章-存储器
MOS存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点
动态DRAM 数据存储器 动态 RAM Random Access Memory 静态SRAM 静态 MOS存储器 存储器 掩膜ROM — Read Only Memory 非易失 掩膜 ROM 现场可编程 现场可编程PROM — Programmable ROM 程序存储器 可擦可编程EPROM — Erasable PROM 可擦可编程 电可擦可编程E 电可擦可编程 2ROM — Electrically EPROM 闪速存储器 — Flash Memory
第5章：半导体存储器
本章基本要求： 本章基本要求：
1、存储器基本概念 2、RAM、ROM存储器工作原理RAM、ROM存储器工作原理 存储器工作原理51单片机系统外部存储器的连接 单片机系统外部存储器的连接* 3、51单片机系统外部存储器的连接*
单极性MOS存储器分类 存储器分类 单极性
易失
双极性存储器有TTL、ECL
5.1
半导体存储器基础
1、单译码编址存储器 如图：注意地址译码器、存储器阵列。 如图：注意地址译码器、存储器阵列。
5.1
半导体存储器基础
2、双译码编址存储器 如图：注意它的译码与选中单元的过程。 如图：注意它的译码与选中单元的过程。
5.2
只读存储器ROM 只读存储器
特点： 存放的信息是固定的， 特点 ： 存放的信息是固定的 ， 不会随停电而 丢失。在使用过程中，其信息只可以读取， 丢失 。 在使用过程中 ， 其信息只可以读取 ， 不可 以改写。 以改写。 常用的ROM种类有： ROM种类有 常用的ROM种类有： 掩模ROM 由制造厂家写入信息。 ROM， 1、掩模ROM，由制造厂家写入信息。 PROM，由用户一次性写入信息。 2、PROM，由用户一次性写入信息。 EPROM，多次可改写ROM ROM， 3、EPROM，多次可改写ROM，可由用户使用紫外线 灯擦除再次写入信息。 灯擦除再次写入信息。 EEPROM，可用电脉冲擦除， 4、EEPROM，可用电脉冲擦除，并再次由用户写入 信息。 信息。
第5章 存 储 管 理习题答案
第5章存储管理(1) 存储管理的任务和功能是什么？解：存储管理的主要任务是：1.支持多道程序的并发执行，使多道程序能共享存储资源，在互不干扰的环境中并发执行。
2.方便用户，使用户减少甚至摆脱对存储器的管理，使用户从存储器的分配、保护和共享等繁琐事物中解脱出来。
3.提高存储器的利用率和系统吞吐量。
4.从逻辑上扩充内存空间，支持大程序能在小的内存空间运行或允许更多的进程并发执行。
为了完成上述任务，现代操作系统的存储管理应具有以下功能：1. 存储空间的分配和回收。
2. 地址转换，实现逻辑地址到物理地址的映射。
3. 主存空间的共享。
4. 主存空间的保护。
5. 主存储空间的扩充。
6. 对换，对换的主要任务是实现在内存和外存之间的全部或部分进程的对换，即将内存中处于阻塞状态的进程调换到外存上，而将外存上处于就绪状态的进程换入内存。
对换的目的主要是为了提高内存利用率，提高系统的吞吐量。
(2) 为什么要配置层次式存储器？解：为了解决CPU和存储器之间速度上的不匹配，在现代计算机系统中，存储系统通常采用层次结构，存储层次可粗略分为三级：最高层为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。
根据具体功能还可以细分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、辅存储设备(固定磁盘、可移动存储介质)5层。
一个文件的数据可能出现在存储系统的不同层次中，例如，一个文件数据通常被存储在辅存中(如硬盘)，当其需要运行或被访问时，就必须调入主存，也可以暂时存放在主存的磁盘高速缓存中。
大容量的辅存常常使用磁盘，磁盘数据经常备份在可移动磁盘或者光盘上，以防止硬盘故障时丢失数据。
(3) 什么是逻辑地址？什么是物理地址？为什么要进行二者的转换工作？解：逻辑地址是应用程序中使用的访存地址，有时也称为相对地址，由逻辑地址构成的地址空间称为逻辑空间。
每个应用程序的逻辑地址空间都是从零号地址码开始的。
物理地址是内存储器的实际存储单元地址，有时也称为绝对地址，由物理地址构成的地址空间称为物理空间。
第5章指令系统-2
人员按复位按钮I0.1后，如果故障已经消失，则指示灯熄灭，如果没有消失， 则指示灯转为常亮，直至故障消失。注： M1.5为CPU的时钟存储器MB1的 第五位，其时钟频率为1HZ.
31
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第5章 S7-1200 基本指令
5.1 基本指令
例5-1：顺-SB1 (stop1) I0.1---SB2 (start1) I0.2---SB3 (stop2) I0.3---SB4 (start2) I1.2---FR1 I1.3---FR2 Q0.0—KM1(M1) Q0.1—KM2(M2) 一对启动和停止按钮，顺序启动多台电机之后能否顺序停止？
I0.0 Q0.3
Q0.4
Q0.5 Q0.6
21
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第5章 S7-1200 基本指令
5.1 基本指令 ----- 位逻辑指令
【例2-2】抢答器设计
有I0.0，I0.1 和I0.2三个抢答输入，对应输出分别为Q4.0， Q4.1和 Q4.2。 要求：三人任意抢答，谁先按动瞬时按钮，谁的指示灯优先亮，且只能亮一 盏灯，进入下一个问题时，主持人按复位按钮，抢答重新开始。
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第5章 S7-1200 基本指令
主要内容回顾
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第5章 S7-1200 基本指令
三、边沿指令
例3-3 按动一次瞬时按钮I0.0，输出Q4.0亮，再按动一次按钮，输出Q4.0灭，
重复以上过程。
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第5章 S7-1200 基本指令
例3-4 若故障信号I0.0为1，使Q4.0控制的指示灯以1HZ的频率闪烁。操作
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第5章 S7-1200 基本指令
5.1 基本指令
例5-1：顺-SB1 (stop1) I0.1---SB2 (start1) I0.2---SB3 (stop2) I0.3---SB4 (start2) I1.2---FR1 I1.3---FR2 Q0.0—KM1(M1) Q0.1—KM2(M2) 一对启动和停止按钮，顺序启动多台电机之后能否顺序停止？
I0.0 Q0.3
Q0.4
Q0.5 Q0.6
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第5章 S7-1200 基本指令
5.1 基本指令 ----- 位逻辑指令
【例2-2】抢答器设计
有I0.0，I0.1 和I0.2三个抢答输入，对应输出分别为Q4.0， Q4.1和 Q4.2。 要求：三人任意抢答，谁先按动瞬时按钮，谁的指示灯优先亮，且只能亮一 盏灯，进入下一个问题时，主持人按复位按钮，抢答重新开始。
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第5章 S7-1200 基本指令
主要内容回顾
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第5章 S7-1200 基本指令
三、边沿指令
例3-3 按动一次瞬时按钮I0.0，输出Q4.0亮，再按动一次按钮，输出Q4.0灭，
重复以上过程。
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第5章 S7-1200 基本指令
例3-4 若故障信号I0.0为1，使Q4.0控制的指示灯以1HZ的频率闪烁。操作
第五章 存储器
a. 静态RAM (速度快,存储容量小,集成度低,无需刷新 ) b. 动态RAM (速度慢,存储容量大,集成度高,需刷新 )
1.静态SRAM 构成
• 存储元由双稳态触发器构成。双稳态触发器有两个稳定 状态，可用来存储一位二进制信息。只要不掉电，其存 储的信息可以始终稳定地存在。
• 集成度较高，功耗比双极型的低 • 存取速度较动态RAM快。 • SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
读写存储器RAM
组成单元 速度 集成度
应用
SRAM 触发器 快 低 小容量系统
DRAM 极间电容 慢 NVRAM 带微型电池 慢
高 大容量系统 低 小容量非易失
第二节 随机存取存储器RAM
1、定义：在计算机正常工作状态下,存储器的信息既可以随 机读,又可以随机写。
2、性质：RAM中的信息具有易失性。 3、分类:
也可以接地址线高位，或接地址译码器的输出端。 ③ 读写控制信号并联接到控制总线中的读写控制线上。 ④ 数据线分高低部分分别与数据总线相应位连接。
33
2.存储容量的扩展 • 线选法译码电路:用高端地址线作为芯片片选控制线。
D7～D0 A12～A0
A12～A0
0 0000 0000 0000 D7～D0 A12～A0
A19～A0 M/IO 1
WR D7～D0
CE A19～A0 1M×1(0#)
CE A19～A0 1M×1(1#)
CE A19～A0 1M×1(2#)
WE I/O
WE I/O
WE I/O
D0
D1
D2
CE A19～A0 1M×1(7#) WE I/O
D7
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例2、2114（1K×4位）扩展1K×8位存储器
1.静态SRAM 构成
• 存储元由双稳态触发器构成。双稳态触发器有两个稳定 状态，可用来存储一位二进制信息。只要不掉电，其存 储的信息可以始终稳定地存在。
• 集成度较高，功耗比双极型的低 • 存取速度较动态RAM快。 • SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
读写存储器RAM
组成单元 速度 集成度
应用
SRAM 触发器 快 低 小容量系统
DRAM 极间电容 慢 NVRAM 带微型电池 慢
高 大容量系统 低 小容量非易失
第二节 随机存取存储器RAM
1、定义：在计算机正常工作状态下,存储器的信息既可以随 机读,又可以随机写。
2、性质：RAM中的信息具有易失性。 3、分类:
也可以接地址线高位，或接地址译码器的输出端。 ③ 读写控制信号并联接到控制总线中的读写控制线上。 ④ 数据线分高低部分分别与数据总线相应位连接。
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2.存储容量的扩展 • 线选法译码电路:用高端地址线作为芯片片选控制线。
D7～D0 A12～A0
A12～A0
0 0000 0000 0000 D7～D0 A12～A0
A19～A0 M/IO 1
WR D7～D0
CE A19～A0 1M×1(0#)
CE A19～A0 1M×1(1#)
CE A19～A0 1M×1(2#)
WE I/O
WE I/O
WE I/O
D0
D1
D2
CE A19～A0 1M×1(7#) WE I/O
D7
31
例2、2114（1K×4位）扩展1K×8位存储器
微机原理及接口技术课件第5章 存储器
引脚号
2764
27128
27256
27512
引脚号
2764
27128
27256
27512
1
VPP
VPP
VPP
A15
15
D3
D3
D3
D3
2
A12
A12
A12
A12
16
D4
D4
D4
D4
3
A7
A7
A7
A7
17
D5
D5
D5
D5
4
A6
A6
A6
A6
18
D6
D6
D6
D6
5
A5
A5
A5
A5
19
D7
D7
D7
D7
6
A4
例如：6264静态RAM的容量为8K x 8bit NMC41257的容量为256K x 1bit
某一芯片有多少个存储单元，每个存储单元存储若干位，由于其数值一般 都比较大，存储容量常以字节（Byte）表示。因此常以K表示210，以M表示 220，G表示230。如256KB等于256×210×8bit，32MB等于32×220×8bit。
A4
行 译
存储器阵列
VCC
…
…
码
128x128
GND
A10
WE
I/O1
…
…
…
输入数 据控制
列I/O 列译码
OE
I/O8
CE
…
… …
…
CE
1
WE
0 0
＆ 0
A0A1A2A3
0
微机原理与接口技术第五章存储器
数据只能读出不能写入，断电后数据不丢 失，常用作固定数据存储。
RAM的分类与特点
静态随机存取存储器（SRAM）
动态随机存取存储器（DRAM）
速度快，集成度低，功耗大，常用作高速 缓冲存储器。
速度较慢，集成度高，功耗小，常用作主 存储器。
异步随机存取存储器（DRAM）
只读存储器（ROM）
速度慢，集成度高，功耗小，价格便宜， 常用于大容量存储。
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
交换。
存储器接口的信号线
01
02
03
地址线
用于传输CPU发出的地址 信号，指向主存储器中的 某个单元。
高密度化
随着技术的不断发展，存储器的容量和集成度将不断提高，以满 足不断增长的数据存储需求。
异构存储集成
未来存储器将朝着异构存储集成的方向发展，结合不同类型存储 器的优点，实现更高效、可靠的数据存储。
新型存储技术
新型存储技术如相变存储器、阻变存储器和闪存等将继续得到发 展，并逐渐应用于商业领域。
04
存储器接口
04
存储器接口
存储器接口的基本概念
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
第5章存-储-器-系-统
则存储器地址范围为：FE000H ～FFFFFH
A19 1
A18
A17
A16
&
A15
A14
A13 1
/CS1
高位地址A19 ～ A13须为0111 110方能选 中该芯片，则地址范围为： 7C000H ～7DFFFH
A19
A18 1
A17
A16
≥1
A15
A14
A13
/CS1
高位地址A19 ～ A13须为0100 000方能选 中该芯片，则地址范围为： 40000H ～41FFFH
CS1 CS2 WE OE 数据引脚
H × × × 高阻 × L × × 高阻
L H H L 输出
L H L H 输入
L H H H 高阻
Intel 6264引脚排列及功能
6264的外部特性（ 8K×8 ）
28个引脚：13根地址线，8根数据线，4根控制信号 线，电源线，地线
（1）A0～A12：213=8K，决定存储单元的个数 （M），与系统地址总线的低13位相连。
将一个存储器芯片接到总线上，除部分控 制信号线及数据线的连接外，主要是如何保 证该芯片在整个内存中占据的地址范围满 足用户的要求。 高位地址信号决定了芯片在整个内存中占 据的地址范围。
低位地址线：与芯片地址线相连 高位地址线：片选信号 例如：居住小区、学号、身份证号等 370102 XXXX XX XX XXX X
A12 ～ ～A0 0 ～～0
…… 1 ～ ～1
全0、全1的地址线组合在一起使用，作译码器的使 能端、输入端。
A15 A14 A13：作译码器的输入端，则输 出端为/Y7
A19 A18：全0，经或门与/G2A 相连 A17 A16：全1，经与非门与/G2B 相连 /MEMR、/MEMW：经与非门与G1相连
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74LS139地址译码器为两个2-4线译码器
引脚信号如下：
Y0 Y1 Y2 Y3 Y0 Y1 Y2 Y3
E A B E A B
ห้องสมุดไป่ตู้A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
译码输出 Y0 Y1 Y2 Y3
2716（2K*8),2732（4K*8),2764（8K*8) ---- EPROM 2114（1K*4），6116（2K*8），6264 （8K*8）--SRAM 2116（16K*1），2164A（64K*1）----DRAM
方法1
A15~A12 A11
A10~A0
CPU
D7~D0 WR RD
A10~~A0 CE A10~~A0 6116 6116 CE D0~D7 WE OE D0~D7 WE OE
地址范围:
片内地址
A15 A11 A10 A0
1片： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0000H 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - 07FFH 2片： 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0800H 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - 0FFFH
WE OE
A11~0 CE 2732 （1） OE D7~0
A11~0 CE 2732 （2） OE D7~0
A11~0 CE 2732 （3） OE D7~0
A11~0 CE 2732 （4） OE D7~0
D7~0
D7~0
作 业
P154: 2 5 7 8 9 10
、 、 、 、 、
取A11，A12，A13 2KB （8） 进行译码 地址分配如下： CS 片1：0000H-07FFH
… …
A11 ～ 3/8 Y0 A15 译 Y1 … 选 码 … 三 器 Y7 条
片2：0800H-0FFFH
片3：1000H-17FFH … … 片8：3800H-3FFFH
•全译码法 将余下的高位地址总线全部译码，译码输出作为各芯 片的片选信号。 A0—A11 地址分配如下： 4KB （1） CS 4/16 A12 译 ～ 码 A15 器 Y0 Y1 … … Y15 4KB （2） CS 4KB 片1：0000H-0FFFH （16） 片2：1000H-1FFFH CS 片3：2000H-2FFFH … … 片16：F000H-FFFFH
A10 -- A0
2K
(1) CE
A11 A12 A13 A14 A15
2K
(2) CE
2K
(3) CE
2K
(4) CE
2K
(5) CE
A11--A0
A11--A0
4K (1) CE 4K (2) CE 4K 4K (1) CE 4K (2) ...... CE 4K (16) CE
......
(8) CE
画出存储器连接图
系统引脚
A12 A13 A14 A15 A19 +5V A11 A10~0 A10~0
≥1
74LS138
A B C E1 E2 E3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
D7~D0 MEMW MEMR
…
≥1
CE 6116 （1）
WE OE
A10~0 CE 6116 （2）
04FFFH
地址分配图
采用部分译码，地址位图为：
悬空 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
译码输入
0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
2400--27FF 2800--2BFF 2C00--2FFF
A
MREQ A11 A10 B
方案二：二次译码方式 则地址位图如下： A15 A14 A13 A12 A11 A10--A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 全0-全1 全0-全1 0000-07FF 0800-0FFF ROM
容量分配 芯片型号 2KB 2KB 2KB 2KB 2716 2716 2716 2716 地址范围 0000H-07FFH 0800H-0FFFH 1000H-17FFH 1800H-1FFFH 容量分配 芯片型号 地址范围 1KB 1KB 1KB 1KB 2114 2114 2114 2114 2000H-23FFH 2400H-27FFH 2800H-2BFFH
3/8译码器
A15 -- A12中任3条
4/16译码器
A15 -- A12
例1：为某8位微机（地址总线为16位）设计一个12KB容量的存 储器，要求EPROM区为8KB，从0000H开始，采用2716(2K*8) 芯片；RAM区为4KB，从2000H开始，采用2114(1k*4)芯片。 解：
地址分配表如下：
2C00H-2FFFH
方案一：ROM、RAM分别译码方式 则ROM的地址位图如下： A15 A14 A13 A12 A11 A10--A0 RAM的地址位图如下： A15 --A12 A11 A10 A9--A0
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 1 1
0 全0-全1
1 全0-全1 0 全0-全1 1 全0-全1
线选法除将低位地址线直接接片内地址外，将余下的高位地址 线，分别作为各个存储器芯片的片选控制信号。
例如： A0—A10
地址分配如下：
片1： F000H-F7FFH
2KB （1） CS
A11 A12 A13 A14 A15
2KB （2） CS
2KB （3） CS
2KB （4） CS
2KB 片2： （5） E800H-EFFFH CS 片3：
0 0 1 0
0 0 0 1 0 1 0 0
0
0 1
0 全0-全1
1 全0-全1 0 全0-全1
0 0 1 0
1
1 全0-全1
0000--07FF
A15 A14 A13 A12 & 74LS139 E E & 0800--0FFF 1000--17FF 1800--1FFF
A
B
2000--23FF
片内地址
A0
A19…A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 . . . . . .
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
00000H 007FFH 00800H 00FFFH 01000H 01FFFH 02000H 02FFFH 03000H 03FFFH 04000H 04FFFH
8位—16位—32位…. ◇扩展方法： 地址线全部连在一起，片选及控制信号全部连在一起，片0对
应数据线D0—D7，片1对应D8—D15，以此类推即可。
返回
2.容量的扩展： ◇例如用2片6116（2K*8）扩展为4K*8的存储器 ◇片选信号的产生方法
线选法、局部译码法 和全译码法三种。
• 线选法:用于扩展量不大
D800H-DFFFH 片4： C800H-CFFFH 片5：
注意：寻址时高位地址应只有一位有效
7800H-7FFFH
•局部译码法 局部译码法是对高位地址总线中的一部分(而不是全部)进行译码， 以产生各存储器芯片的片选控制信号。
A0—A10
2KB （1） CS 2KB （2） CS
设A15A14=00
片选
~ ~
方法2 138
A11 A12 A13 A14 A15
A B C
E1 E2 E3
Y0 Y1
‘1’
A10~A0
Y7
A10~~A0 CE
A10~~A0 CE
6116
D7~D0 WR RD
6116
D0~D7 WE OE D0~D7 WE OE
例3：设某微机系统地址线为20条，数据线为8条，采用 6116 设计4KB RAM，起始地址为00000H；采用 2732 设计16KB ROM，起始地址为01000H，列出存储器地址分配表，画出硬件连 接图。 00000H 2K 存储器地址分配表 6116RAM区 00800H 2K 容量 芯片 地址范围 01000H 2KB 6116 00000~007FFH 4K 2KB 6116 00800~00FFFH 02000H 4KB 2732 01000~01FFFH 4K 2732ROM区 4KB 2732 02000~02FFFH 03000H 4KB 2732 03000~03FFFH 4K 4KB 2732 04000~04FFFH 04000H 4K
… …
3.存储器地址分配与设置
设置存储器地址时，通常可按下列步骤进行： (1)根据系统实际装机存储容量，确定存储器在整个存储空间的 位置。 (2)选择合适的存储芯片，画出地址分配图或列出地址分配表。 (3)根据地址分配图或表及选用的译码器件，画出相应的地址位 图，以此确定“片选”和片内单元选择的地址线，进而画出片选译 码电路。 (4)画出存储器与地址总线的接口连线图
常用的地址译码器： 74LS138地址译码器为3-8线译码器
A B C E1 E2 E3 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
输入端 控制端
引脚信号
C 0 0 0 0 1 1 0 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
A 0 1 0 1 0 1 1 1
译码输出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7