存储器与存储器系统

第五章存储器与存储器系统

内容提要：

1．存储器的分类、性能指标，存储器系统的多层结构；

2．半导体存储器的基本结构、工作原理；

3．半导体存储器容量的形成与寻址及其与8086CPU的连接；

4．内存条的选择与安装；

5． EPROM编程实践。

学习目标：

1．掌握存储器的分类、性能指标，存储器系统的多层结构；

2．掌握存储器芯片RAM、EPROM的基本结构、地址形成方法；

3．重点掌握8086CPU与存储器的连接技术；

4．掌握EPROM编程技术；

5．了解DRAM刷新，内存条选择与安装。

难点：

CPU与存储器的连接。

学时：6

实验学时：

作业：

1、由2K×1bit的芯片组成容量为4K×8bit的存储器需要个存储芯片。

A）2 B）8 C）32 D）16

2、由2732芯片组成64KB的存储器，则需要块芯片和根片内地址线。

A）12 B）24 C）16 D）14

3、安排2764芯片内第一个单元的地址是1000H，则该芯片的最末单元的地址是。

A）1FFFH B）17FFH C）27FFH 4）2FFFH

将存储器与系统相连的译码片选方式有法和法。

4、若存储空间的首地址为1000H，存储容量为1K×8、2K×8、4K×8H和8K×8的存储器所

对应的末地址分别为、、和。

5、对6116进行读操作，6116引脚CE= ，WE= ，OE= 。

6、试用4K×8位的EPROM2732和2K×8位的静态RAM6116以及LS138译码器,构成一个8KB.的ROM、4KB的RAM存储器系统(8086工作于最小模式),ROM地址范围为：FE000H～FFFFFH,RAM 地址范围为：00000H～00FFFH。

一、概述

1. 存储器分类

1）按存储介质分：半导体存储器、磁表面存储器、光表面存储器；

2）按读写功能分：ROM和RAM；

3）按信息的可保存性分类：

非永久性记忆存储器（断电后信息消失）：RAM

永久性记忆存储器（断电后信息仍保存）：ROM、磁表面或光表面存储器；

4）按在计算机系统中的作用分类：主存储器（内存）、辅助存储器（外存）、高速缓冲存储器。

2. 存储器的性能指标

1）存储容量：是指存储器可以存储的二进制信息量。表示方法为：

存储容量= 存储单元数*每单元二进制位数

2）存取时间和存取周期：说明存储器工作速度。

存取时间：从存储器接收到寻址地址开始，到完成取出或存入数据为止所需的时间；

存取周期：连续两次独立的存储器存取操作所需的最小时间间隔；一般略大于存取时间。

3）可靠性：指存储器对电磁场及温度等的变化的抗干扰能力。

4）其它指标：体积、功耗、工作温度范围、成本等。

3. 存储器系统的多层结构

对存储器系统的要求：容量大、速度快、成本低；

存储器系统多层结构：高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器；

主存：用来存放计算机运行期间的大量程序和数据，CPU可直接访问，一般由MOS型半导体存储器组成；

高速缓冲存储器（cache）：是计算机系统中的一个高速但容量小的存储器，在中高档微机中用来临时存放CPU正在使用和可能就要使用的局部指令和数据。通常用双极型半导体存储器组成；

外存：用来存放系统程序和大型数据文件及数据库等。外存储器中的数据和程序必须调到内存中CPU才能执行或调用，所以其特点是：存储器容量大、成本低但存取速度慢，目

前主要有磁盘、光盘、磁带存储器。

二、半导体存储器

1. 半导体存储器的分类：

可分为RAM和ROM。

RAM：随机读写存储器，非永久性记忆存储器，用来存放需改变的程序、数据、中间结果及作为堆栈等；

ROM：只读存储器，属永久性记忆存储器，用来存放固化系统的设备驱动程序、不变的常数和表格等。

2. 随机存储器RAM

按制造工艺可分为双极型和MOS型。

双极型：用晶体管组成基本存储电路，特点是存取速度快，但与MOS型相比，集成度低、功耗大、成本高，常用来制造cache；

MOS型：用MOS管组成基本存储电路，存取速度低于双极型，但集成度高、功耗低、成本低、应用广泛。可分为静态和动态两类。

1）SRAM和DRAM的共同点：

①断电后内容会丢失；

②既可读亦可写。

2）区别：

①从存放一位信息的基本存储电路来看，SRAM由六管结构的双稳态电路组成，而DRAM是由单管组成，是靠分布电容来记忆信息的。

②SRAM的内容不会丢失，除非对其改写，DRAM除了对其进行改写或掉电，若隔相当长时间时，其中的内容回丢失，因此，DRAM每隔一段时间就需刷新一次，在700C情况下，典型的刷新时间间隔为2ms。

③DRAM集成度高，而SRAM的集成度低。

3）DRAM的刷新

①基本存储电路见图5.1。

图5.1基本存储电路

DRAM刷新：定时重复地DRAM进行读出和再写入，以使电容泄放的电荷得到补充。

②专门安排的动态刷新操作特点：

保证在2ms内DRAM所有行都能遍访一次；

刷新地址通常由刷新地址计数器产生，而不是由AB提供；

刷新地址只需行地址；

刷新操作时，存储器芯片的数据线呈高阻状态。

③实际的DRAM刷新方法：

一种是利用专门DRAM控制器来实现刷新控制，如Intel8203就是专门为了2117、2118、2164DRAM刷新DRAM控制器；

另一种是在每一个DRAM芯片上集成逻辑电路，使存储器件自身完成刷新，这种器件叫综合型DRAM，对用户而言，工作起来如同静态RAM，如Intel2186/2187。

④DRAM特点：需刷新，且刷新操作时，不能进行正常读写操作，和SRAM比较，

具有集成度高、功耗低、价格便宜、应用普遍等优点。

3. 只读存储器ROM

分为掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM。

1）掩膜ROM：厂家采用光刻掩膜技术，将程序制入其中，用户使用时，只能进行读操作，不能再改写存储器中的信息；

2）PROM：用户买来可按照自己的需要，进行一次且只能进行一次编程（写操作），一经编程就只能执行读出操作了；

3）EPROM：用户借助特殊手段可写入信息（编程）且能用紫外线擦除信息并可重复编