第7章外部存储器
第7章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
74LS138是”3-8”译码器，具有3个选择输入端， 可组成8种输入状态。8个输出端，分别对应8种输 入状态中的1种，0电平有效。
第七章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
7.2 数据存储器的扩展
MCS-51单片机内部有128B的RAM存储空间。
内部RAM通常作为工作寄存器、堆栈、软件标志 和数据缓冲区。
第七章 单片机的系统扩展
2864有四种工作方式，如表7-2所示。
第七章 单片机的系统扩展
7.1.3 程序存储器的扩展方法
1. 总线的连接与时序
第七章 单片机的系统扩展
图7-5为MCS-51单片机程序存储器的操作时序。
第七章 单片机的系统扩展
2.单片程序存储器的扩展
第七章 单片机的系统扩展
3.多片程序存储器的扩展
第七章 单片机的系统扩展
8255A的控制字
（1）工作方式控制字
第七章 单片机的系统扩展
（2）置位／复位控制字
第七章 单片机的系统扩展
例如，若将07H写入控制字 功能：PC3置位
若将08H写入控制字
功能：PC4复位
【例】 要求A口工作在方式0输入，B口为方式1输出， C口高4位PC7~PC4为输入，C口低4位PC3~PC0为 输出。设8255控制器地址为FFFDH MOV DPTR, ＃0FFFDH
第七章 单片机的系统扩展
第七章 单片机的系统扩展
2. 8255A芯片的控制字及其工作方式
方式0——基本输入/输出方式。 方式1——选通输入/输出方式。 方式2 ——双向传送方式。
端口A可工作于方式0、1、2，端口 B只可工作于 方式0、1，端口C只可工作于方式0。
第7章MCS-51单片机的常用外设扩展
（2）数据线
2732的8位数据线直接与单片机的P0口相连。P0口作 为地址/数据线分时复用。
（3）控制线
CPU执行2732中存放的程序指令时，取指阶段就是对 2732进行读操作。注意，CPU对EPROM只能进行读操作， 不能进行写操作。CPU对2732的读操作控制都是通过控制线 实现的。2732控制线的连接有以下几条：
2.硬件电路 单片机与6116的硬件连接如图7-4所示。
3.连线说明
• 地址线：A0～A10连接单片机地址总线P0.0～P0.7、P2.0、P2.1、P2.2 共11根；
• 数据线：I/O0～I/O7连接单片机的数据线，即P0.0～P0.7；
• 控制线：片选端连接单片机的P2.7，即单片机地址总线的最高位A15； 读允许线连接单片机的读数据存储器控制线；
• 对于没有内部ROM的单片机或者程序较长、片内ROM容 量不够时，用户必须在单片机外部扩展程序存储器。 MCS-51单片机片外有16条地址线，即P0口和P2口，因此 最大寻址范围为64K字节（0000H—FFFFH）。
• 这里要注意的是，MCS-51单片机有一个管脚 EA跟程序存 储器的扩展有关。如果接高电平，那么片内存储器地址范 围是0000H—0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范 围是1000H—FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使 用片内程序存储器，片外程序存储器地址范围为0000H— FFFFH（64K字节）。
1. 芯片选择
单片机扩展数据存储器常用的静态RAM芯片有6116（2K×8 位）、6264（8K×8位）、62256（32K×8位）等。
根据题目容量的要求我们选用SRAM6116，采 用单一+5V供电，输入输出电平均于TTL兼容，具有 低功耗操作方式，管脚如图7-3所示。
第7章外部存储器
② 检测索引、扇区标志，即确定在磁道上的哪个扇区进 行读/写数据。
③ 发出读/写命令及传送相应的数据，实现数据的读/写操 作。要求在读/写前软盘已按规定的格式进行了初始化。因此 在读/写数据之前必须先检测到扇区地址标志(AMI)，读取扇区 地址(CHRN)和检验码(CRC)，经核对无误后才能进行读/写操 作。
它是指磁头从一个磁道移动到相邻磁道上所需的时间。
2. 平均访问时间
它是指读/写数据的平均时间。平均访问时间与最大磁道数、
道-道访问时间、寻道安顿时间有关。平均访问时间越小，读/
写数据的速度就越快。
3. 寻道安顿时间 它是指从其它磁道移动到待读/写磁道上后，磁头稳定可 以读/写数据的时间。当磁头刚移动到待读/写的磁道上时，磁 头并不能立即处于稳定状态，而是处于抖动状态，需要经历一 段时间后才稳定，这一段时间称为寻道安顿时间。该时间当然
一个磁道，把后面的信息记录到该磁盘的相邻磁道上，而是不 移动磁头，把后面的信息记录到同一柱面的其它磁道上。只有
当一个柱面完全写满后，才需要移动磁头，把后面的信息记录
到其它柱面上，这样显然可以大大地减少磁头移动的次数。
图7-3 硬盘结构图
1. 容量 这是硬盘最重要的技术指标。随着技术的发展，用于表示
经济能力允许的情况下，尽可能地选用较大容量的硬盘。
2. 外部数据传输速率 硬盘数据传输速率的英文拼写为Data Transfer Rate，简称 DTR。硬盘数据传输速率表现出硬盘工作时数据的传输速度， 是硬盘工作性能的具体表现，它并不是一成不变的，而是随着 工作的具体情况而发生变化，如读取硬盘的不同磁道、不同扇
读出过程：当排列成磁道的一连串磁化反转经过磁头的 前隙时，每经过一次反转，由于极性改变，按电磁感应原理， 便感应出一个脉冲波形，即读出了一个“1”。反之，若在一 位的间隔内无脉冲，便认为读出了“0”。
《计算机组成原理》第7章：存储系统
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7.1 存储系统概论
所谓速度，通常用存取时间(访问时间)和存取周期 来表示。存取时间是指从启动一次存取操作到完成 该操作所经历的时间；存取周期是指对存储器进行 连续两次存取操作所需要的最小时间间隔。由于有 些存储器在一次存取操作后需要有一定的恢复时间， 所以通常存取周期大于或等于取数时间。单位容量 的价格是指每位的价格。数据传输率是指在单位时 间内可以存取的二进制信息的位数，在数值上等于 存储器总线宽度除以存取周期，所以又可称为存储 器总线带宽或频宽。除此之外，存储器件还有一个 十分重要的性能，就是它是否是挥发性的。
图7-6 2114的读/写周期波形图
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
4. 静态存储器的组织 1)位扩展
图7-7 位扩展连接方式
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性 能 存储信息 破坏性读出 需要刷新 行列地址 运行速度
SRAM 触发器 否 否 同时送 快 电容 是 需要 分两次送 慢
DRAM
集成度
发热量 存储成本
低
大 高
高
小 低
表7-1 静态存储器和动态存储器性能比较
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7.2 主 存 储 器
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7
基本概念 静态MOS RAM芯片举例 动态MOS RAM 2164芯片 动态MOS RAM 4116芯片 动态RAM的刷新 只读存储器举例 主存储器与CPU的连接
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
3. 读写时序 为了使芯片正常工作，必须按所要求的时序关系 提供地址信息、数据信息和有关控制信号，2114 的读/写周期波形图如图7-6所示。 1) 读周期 2) 写周期
计算机导论-第7章 外围设备
中的脉冲电流，可把一位二进制代 码转换成载磁体存储元的不同剩磁 用磁头读出线圈，可将由存储元的 不同剩磁状态表示的二进制代码转 换成电信号输出。这就是磁表面存 ❖ 磁层上的存储元被磁化后，它可以 供多次读出而不被破坏。当不需要 这批信息时，可通过磁头把磁层上 所记录的信息全部抹去，称之为写 “0”。通常，写入和读出是合用一 个磁头，故称之为读写磁头。每个 读写磁头对应着一个信息记录磁道。
▪ 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间； ▪ 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间，
称为等待时间，这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均 值来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均 值。平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间 的一半来表示。 ▪
面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，机械结构 复杂，对工作环境要求较高。 ❖ 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统 中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型 文件、数据库等大量程序与数据信息。
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7.2磁盘存储设备
❖ 磁表面存储器的读写原理 见图
➢ 写操作：当写线圈中通过一定 方向的脉冲电流时，铁芯内就 产生一定方向的磁通。
❖ 主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑见下图(b)。磁盘上 的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进行数据与
据缓冲器，经DMA(直接存储器传送)控制将数据传送到主
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7.2磁盘存储设备
四、磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘
《单片机原理与应用及上机指导》第7章：80C51单片机系统扩展
表7.4 常用SRAM芯片的主要性能
表7.6 80C51与6264的线路连接
7.2 并行I/O扩展
MCS-51系列单片机共有4个并行I/O口，分别是P0、P1、 P2和P3。其中P0口一般作地址线的低8位和数据线使用； P2口作地址线的高8位使用；P3口是一个双功能口，其第 二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二 功能。这样供用户使用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这 些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，所以难以满足复 杂的I/O操作要求。因此，在大部分MCS-5l单片机应用系 统的设计中都不可避免地要进行I/O口的扩展。 7.2.1 并行I/O扩展原理 7.2.2 常用的并行I/O扩展芯片
线选法
若系统只扩展少量的RAM和I/O口芯片，可采用线选法。 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展芯片的片选端相连，控制选 择各条线的电路以达到选片目的，其优点是接线简单，适用于扩展芯 片较少的场合，缺点是芯片的地址不连续，地址空间的利用率低。
图7.7 片外RAM的读时序
图7.8 片外RAM的写时序
4．数据存储器芯片及扩展电路
(1) 数据存储器 数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用得较多的是 Intel公司的6116(容量为2KB)和6264(容量为8KB)， 其性能 如表7.4所示。 (2) 数据存储器扩展电路 80C51与6264的连接 如表7.6所示。
全地址译码法
利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译 码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有 74LS139、74LS138、74LS154等。优点是存储器的每个存储单元只 有唯一的一个系统空间地址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使 用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电 路较多，全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用的方法 。
计算机原理 第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
计算机原理第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
主题：第七章第一节—四节“计算机外围设备”的相关知识。
学习时间：2016年12月5日--12月11日内容：我们这周主要学习第七章一节—四节“外围设备概述”、“磁盘存储设备”、“磁带存储设备”的相关知识。
希望通过这四节内容的学习能使同学们掌握计算机外围设备的相关知识。
一、学习要求1．了解外围设备概述知识；2．掌握磁盘存储设备的相关知识；3．了解磁带存储设备相关内容。
二、主要内容（一）外围设备概述1．概念：计算机系统中除主机外的其他设备，包括输入和输出设备、外存储器、模数转换器、数模转换器、外围处理机等，是计算机与外界进行通信的工具，例如打印机、磁盘驱动器或键盘。
其主要功能是在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系，将外界的信息输入计算机，取出计算机要输出的信息，存储需要保存的信息和编辑整理外界信息以便输入计算机。
2．基本组成：---存储介质，它具有保存信息的物理特征；---驱动装置，它用于移动存储介质；---控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据；---外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类。
3．常见外围设备简介1）输入设备输入设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。
（1）键盘键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显示器组成终端设备。
键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。
ASCII：(American Standard Code for Information Interchange) 用于信息交换的美国标准代码。
ASCII是128个字符组成的字符集。
（2）光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔(light pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。
第七章 存储器
存 储 器
存储器是大多数数字系统和计算机中 不可缺少的部分， 不可缺少的部分，本章首先通过实训使读 者了解电可编程只读存储器EPROM的使 EPROM 者了解电可编程只读存储器EPROM的使 用方法，然后详细介绍RAM和ROM的种 用方法，然后详细介绍RAM和ROM的种 类及工作原理， 类及工作原理，最后介绍几种常用的集成 存储器芯片以及存储器的具体应用。 存储器芯片以及存储器的具体应用。
内
7.1 概述
容
提
要
7.2 存储器的种类
7.2.1 随机存取存储器RAM 随机存取存储器RAM 7.2.2 ROM
7.3 存储器的应用 7.4 存储器实用芯片简介
20102010-9-14 存储器— 存储器— 2
7.1 概述
在实训中，我们对存储器有了一个定性的认识， 在实训中，我们对存储器有了一个定性的认识，它能够将 信息存储起来，并且可以按照需要从相应的地址取出信息。 信息存储起来，并且可以按照需要从相应的地址取出信息。 在实际应用中，存储器也是数字系统和计算机中不可缺少 在实际应用中， 的组成部分，用来存放数据、资料及运算程序等二进制信息。 的组成部分，用来存放数据、资料及运算程序等二进制信息。 若干位二进制信息（例如实训中所使用的2764就是 位的存储器） 就是8 若干位二进制信息（例如实训中所使用的2764就是8位的存储器） 构成一个字节。一个存储器能够存储大量的字节，实训中2764 构成一个字节。一个存储器能够存储大量的字节，实训中2764 能够存储8K个字节 其存储容量为8K×8=64KB。 2764”中的 个字节， 能够存储8K个字节，其存储容量为8K×8=64KB。“2764”中的 64”就代表了存储器芯片的容量 就代表了存储器芯片的容量。 “64”就代表了存储器芯片的容量。 大规模集成电路存储器的种类很多，不同的存储器，存储 大规模集成电路存储器的种类很多，不同的存储器， 容量不同，具有的功能也有一定的差异， 容量不同，具有的功能也有一定的差异，掌握和使用不同的存 储器，是学习数字电路和今后工作中十分重要的内容。 储器，是学习数字电路和今后工作中十分重要的内容。
第7章-只读存储器
Y2
Y3
Y4
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RAM (2)
RAM (3) RAM (4)
11 00000000 ~ 11 11111111 (768) (1023)
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第一节 只读存储器
三、用存储器实现组合逻辑函数
一个ROM的数据表
A1 A0 D0 D1 D2 D3
A1 A0 D0 D1 D2 D3
0 0 0 1
0 1 1 0
0 1
解：将输出函数展开成标准与-或表达式：
Y1 Y2 Y3 Y 4 A BCD ABCD AB CD AB CDY1 m2 m3 m6 m7 ABCD ABCD ABCD ABCD Y2 m6 m7 m10 m14 ABCD ABC D Y3 m4 m14 Y m m A BCD ABCD 2 15 4
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第一节 只读存储器
三、用存储器实现组合逻辑函数
[例7.5.1] 试用ROM产生如下的一组多输出逻辑函数。
Y1 Y2 Y3 Y 4 A BC ABC ABCD BCD ABCD ABCD ABC D A BCD ABCD
A0
A0
W0 W1 W2 W3
D3 W1 W3 A0
ROM中的数据表
d3
d2 d1
d0
D3
地 址 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
数 1 0 1 1
据
D2
第七章：存储系统
第七章：存储系统一、选择题1、外存储器与内存储器相比，外存储器( 速度慢，容量大，成本低)。
2、EPROM是指(光擦除可编程只读存储器)。
3、没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在(ROM ) 。
4、存储单元是指(存放一个机器字的所有存贮元集合)。
5、主存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来(存放数据和程序)。
6、软磁盘、硬磁盘、磁带机、光盘属于(外存储器)设备。
7、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是(解决CPU和主存之间的速度匹配问题)。
8、采用虚拟存贮器的主要目的是(扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度)。
9、单片机或单板机要扩展8K的EPROM需要（ 13）条地址线。
10、假设V1和V2是用DW定义的变量，下列指令中正确的是（ A ）。
A、MOV V1，20HB、MOV AL，V1C、MOV V1，V2D、MOV 2000H，V211.下列（ A ）指令不合法。
A、IN AX，0278HB、RCR DX，CLC、CMPSBD、RET 412.为了使MOV AX，VAR指令执行后，AX寄存器中的内容为4142H，数据定义（C ）是错误的。
A、VAR DW 4142H B、VAR DW 16706C、VAR DB 42H，41HD、VAR DW，‘AB’13.在下列指令中，隐含使用AL寄存器的指令有（ 4）条。
SCASB；XLAT；MOVSB；DAA；NOP；MUL BH；14.下列描述不正确的是（ A ）。
A.汇编语言即是机器语言B.汇编语言程序不可直接运行C.汇编语言的指令语句与机器指令一一对应D.汇编语言程序运行速度快，阅读方便，但仍属于面向机器的程序设计语言15.下列描述正确的是（ B ）。
A.汇编语言是由若干条指令语句构成B.汇编语言包括指令语句和伪指令语句C.指令语句和伪指令语句的格式是完全相同的D.指令语句和伪指令语句需经汇编语言翻译成机器代码后才能运行16.汇编语言程序经汇编后不能直接生成（ A ）。
微机原理习题集第七章存贮器
第七章内存储器一、填空题1、内存储器是计算机系统中的装置，用来存放和。
2、CPU对RAM存贮器进行读/写操作时，应送出的方向控制命令有和命令。
3、Intel 2114 RAM存贮芯片引脚中用于片选的控制引脚为，用于读/写控制引脚为。
4、Intel 4116 RAM芯片容量为2K 8，访问该芯片须用根地址线。
5、存贮芯片存贮的信息会，必须定时刷新，刷新的时间间隔为。
6、存贮器分为、、、。
7、逻辑地址为2000H：1234H的存储单元的物理地址是。
8、8086CPU写入一个规则字，数据线的高8位写入存储体，低8位写入存储体。
9 、将存储器与系统相连的译码片选方式有法和法。
10、对6116进行读操作，6116引脚= ，= ，= 。
二、单项选择题1、随机存贮器即RAM是指（）A.存贮单元中所存信息是随机的。
B.存贮单元中的地址是随机的。
C.用户的程序和数据可随机的放在内存的任何地方。
D.存贮器中存取操作与时间存贮单元物理位置顺序无关。
2、CPU对主存进行操作，下面哪种说法是不能实现的（）A.按地址并能读/写一个字节代码B.按地址串行1位1位进行读/写操作C.按地址并行读/写一个字长代码D.按地址进行并行读出而不能实现并行写入3、动态存贮器刷新，下面哪种说法正确（）A.刷新可在CPU执行程序过程中进行B.刷新在外电路控制下，定时刷新，但刷新时，信息不读出C.在正常存贮器读操作时也会发生刷新，可防止刷新影响读出信息，故读操作时，应关闭电路工作。
D.刷新过程一定伴随着信息输出，无法控制，故刷新时不要进行读出操作。
4、用4K×8的存贮芯片，构成64K×8的存贮器，需使用多少4K×8的存贮芯片，正确答案为（）A.128片B.16片C.8片D.32片5、在存贮器读周期时，根据程序计数器PC提供的有效地址，使用从内存中取出（）6、动态存贮器的主要缺点是（）A.存贮容量少B.存取速度低C.功耗大D.外围电路复杂7、动态RAM芯片容量为16K×1位，要构成32K字节的RAM存贮器，需要该芯（）A.4片B.8片C.16片D.32片8、堆栈操作时，段地址由（）寄存器指出，段内偏移量由（）寄存器指出。
数电-第七章-第2部分随机存取存储器(RAM)讲解
信息工程学院 1. RAM存储单元 • 静态SRAM(Static RAM)
Xi (行选择线)
本单元门控制管:控 制触发器与位线的 接通。Xi =1时导通
VDD VGG 存储 单元 T6
来自行地址译码 器的输出
T3 位 线 T5 T1
T4 T2
B
来自列地址译码 器的输出
数 据 线 D
T7
双稳态存储单元 电路
（b）
信息工程学院 3.SRAM的写操作及时序图 写操作时序图
tWC 地址 CE WE tSA 地址有效 tSCE tAW tSD 数据 输入数据有效
tWC 地址 CE WE tSA 数据 tAW tSD 输入数据有效 tHD tHA 地址有效
tHA tHD
信息工程学院
7.2.2 同步静态随机存取存储器（SSRAM）
片 选 无 效
开始 I/O输 I/O输 读A4 出A4 入A5 地址 数据; 数据; 单元 开始 开始 数据 写A5 写A6 数据, 数据
I/O输 出A6 数据; 开始 读A7 数据
ADV=1:丛发模式读写 丛发模式读写模式：在有新地址输入后,自动产生后续地址 进行读写操作,地址总线让出
1 CP CE ADV WE A I/O A1 A2
信息工程学院 32K×8位存储器系统的地址分配表
各 RAM 芯片 Ⅰ
译码器 有效输 出端
扩展的地 址输入端 A14 A13 0 0
8K×8位RAM芯片地址输入端
A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
对应的十 六进制地 址码
0000H 0001H 0002H ┇ 1FFFH 2000H 2001H 2002H ┇ 3FFFH 4000H 400H 4002H ┇ 5FFFH 6000H 6001H 6002H ┇ 7FFFH
第7章 外部设备(输入输出设备)
13
2.写入过程 写入时，在写磁头线圈中通以一定 方向的写电流，所产生的磁通将从磁头的 头隙进入记录介质，然后流回磁头，形成 一个回路，于是在磁头下方的一个局部区 域被磁化，形成一个磁化单元（或称记录 单元）。 3.读出过程 读出时，读磁头线圈不外加电流。 当某一磁化单元运动到读磁头下方时，使 得磁头中流过的磁通有很大的变化，于是 在读磁头线圈两端产生感应电动势e。
按位编码记录方式
T0 1 PE FM MFM M2 FM 0 1 1 1 0 0 0 1
图7-2(b) 按位编码记录方式的写电流波形
24
第7章 外部设备
2.按位编码记录方式 ⑴调相制（PE） 调相制又称相位编码方式。它采用 0 °和 180 °相位的不同分别表示“ 1 ”或 “0”。它的编码规则是：记录“1”时， 写电流在位周期中间由负变正；记录“ 0 ” 时，写电流在位周期中间由正变负。当连 续出现两个或两个以上“1”或“0”时， 为了维持上述原则，在位周期的边界上也 要翻转一次。这种记录方式常用于磁带机 中。
第7章 外部设备
25
2.按位编码记录方式（续） ⑵调频制（FM） 调频制是根据写电流的频率来区分 记录“ 1 ”或“ 0 ”的。记录“ 1 ”时，写 电流在位周期中间和边界各改变一次方向； 记录“ 0 ”时，写电流仅在位周期边界改 变一次方向。因此，记录“ 1 ”的磁通翻 转频率为记录“ 0 ”时的两倍，故又称倍 频制。若以T0表示位周期，则调频制的磁 通翻转间距为 0.5T0 和 T0。这种记录方式 主要应用于早期的硬磁盘机和单密度软磁 26 第7章 外部设备 盘机中。
3
本章学习内容 • 7.1 外部设备概述 • 7.2 磁介质存储器的性能和原理 • 7.3 磁介质存储设备 • 7.4 磁盘阵列（RAID） • 7.5 光盘存储器 • 7.6 新型辅助存储器 • 7.7 键盘输入设备 • 7.8 其他输入设备 • 7.9 打印输出设备 • 7.10 显示设备
微型计算机存储器
➢ R/W#：读/写控制信号输 A7 1
入引脚。
A6 2 A5 3
➢ OE#：输出控制信号输入 A4 4
引脚。
A3 5
A2 6
➢ D7-D0 ：数据输入／输 A1 7
出信号引脚。
A0 8
D0
➢ CS#：片选输出控制信号 D1
9 10
输入引脚。
D2 11
➢ VCC：电源。
GND 12
➢ GND：地。
第20页
第13页
半导体存储器旳主要性能指标
存储器性能指标主要有三项：存储容量、存取时间、带宽。 ➢ 存储容量：反应存储器可存储信息量旳指标。
存储容量=存储单元个数×数据位数 例:某存储器存储容量为64K×8位，即64K字节。 若微机旳地址线和数据线位数分别是n和N，则该存储器 芯片旳地址单元总数为2n，该存储器芯片旳位容量为2n×N。 例：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根， 则该芯片旳位容量= 211 ×8 = 2KB。 ➢ 存储容量常用单位: B、KB、MB、GB、TB 1KB=1024B 1MB=1024K 1GB=1024MB 1TB=1024GB
第3页
7.1.1 半导体存储器旳分类
根据制造工艺旳不同，随机存取存储器RAM主要有双极 型和MOS型两类。 ➢ 双极型RAM具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、 成本较高等特点，合用于对速度要求较高旳高速缓冲存储 器。 ➢ MOS型RAM具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，合 用于内存储器。
A0
地
A1
址
译
码
An-1
器
存储体
三态 数据
缓冲
器
D0 D1
DN-1
第8页
计算机操作系统第七章 - 存 储 管 理
分页系统中的地址映射
图5-16 分页系统的地址转换机构 每个进程平均有半个页面的内部碎 片
页面尺寸
设进程的平均大小为s字节，页面尺寸为p字节 ，每个页表项占e字节。那么，每个进程需要的 页数大约为s/p，占用 s . e /p 字节的页表空间。 每个进程的内部碎片平均为p/2。 因此，由页表和内部碎片带来的总开销是： s . e /p+p/2
• • •
虚拟存储器的特征
① ② ③ ④
虚拟扩充。 部分装入。 离散分配。 多次对换。
地址重定位( 地址重定位(地址映射）
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MOV AX,1234 ；立即数寻址 MOV [1000],AX 存储器直接寻址 MOV BX,1002 ；立即数寻址 MOV BYTE PTR[BX],20 ；基址寻址 MOV DL,39 ；立即数寻址 INC BX ；寄存器寻址 MOV [BX],DL ；基址寻址 DEC DL ；寄存器寻址 MOV SI,3 ；立即数寻址 MOV [BX+SI],DL ；基址加变址寻址 MOV [BX+SI+1],DL ；基址+变址+立即数寻址 ；基址+变址+ MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846 ；基址+变址+立即数寻址 ；基址+变址+
页面置换算法
页面置换
1．页面置换过程
图5-35 页面置换
需要解决的问题
• 系统抖动 • 缺页中断
•
在学汇编时，很多初学者对PC的寻址方式和很 在学汇编时，很多初学者对PC的寻址方式和很 不理解，甚至是很难理解。的确，这方面的知识 是很抽象的，需要比较强的空间想象能力。尤其 是我们在输入字符串时，那这些字符是如何进行 排列的呢？对于，这个问题，我相信很多初学者 也是很难想象是如何排列。但是，我可以这样比 喻：内存就是有很多栋“楼房” 喻：内存就是有很多栋“楼房”，“楼房”又是 楼房” 由“单元号”，“门户号”组成，那“楼房”就 单元号” 门户号”组成，那“楼房” 相当于内存地址的段地址，“单元号” 相当于内存地址的段地址，“单元号”就相当于 内存的的 偏移地址，“门户号(家)”就相当于“变 偏移地址，“门户号( 就相当于“ 地址”，而每个单元有16个 门户号( )",又当我 地址”，而每个单元有16个"门户号(家)",又当我 们找到"门户号( )"后 走进这个"门户号( )"就会 们找到"门户号(家)"后,走进这个"门户号(家)"就会 见到里面会有" ",而我们所说的人就是寄存器所 见到里面会有"人",而我们所说的人就是寄存器所 指的"内容" 指的"内容"了,
第07章_存储器习题答案
第七章习题答案7.1.1 指出下列存储系统各具有多少个存储单元，至少需要几根地址线和数据线。
（1）64K×1 （2）256K×4 （3）lM×1 （4）128K×8解：求解本题时，只要弄清以下几个关系就能很容易得到结果：存储单元数=字数×位数地址线根数（地址码的位数）n与字数N的关系为：N=2n数据线根数＝位数（1）存储单元〓64K×1〓64K（注：lK＝1024）；因为，64K〓2’。
，即亢〓16，所以地址线为16根；数据线根数等于位数，此处为1根。
同理得：（2）1M个存储单元，18根地址线，4根数据线。
（3）1M个存储单元，18根地址线，1根数据线。
！＿（4）lM个存储单元，17根地址线，8根数据线。
7.1.2 设存储器的起始地址为全0，试指出下列存储系统的最高地址为多少？（1）2K×1 （2）16K×4 （3）256K×32解：因为存储系统的最高地址＝字数十起始地址一1，所以它们的十六进制地址是：（1）7FFH （2）3FFFH （3）3FFFFH ＇7，2．4 一个有1M×1位的DRAM，采用地址分时送人的方法，芯片应具有几条地址线？解：由于1M=210×210，即行和列共需20根地址线。
所以，采用地址分时送人的方法，芯片应具有10根地址线。
7．2．5 试用一个具有片选使能CE、输出使能OE、读写控制WE、容量为8 K×8位的sRAM 芯片，设计一个16K×16位的存储器系统，试画出其逻辑图。
解：采用8K×8位的sRAM构成16K×16位的存储器系统，必须同时进行字扩展和位扩展。
用2片8K×8位的芯片，通过位扩展构成8K×16位系统，此时需要增加8根数据线。
要将8K×16位扩展成16K×16位的存储器系统，还必须进行字扩展。
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通过两种手段增加硬盘容量：一个是增加存储碟片的 数量；另一个办法就是增加单碟容量。
位密度：磁道单位长度上所存储二进的个数 道密度：半径方向单位长度上的磁道个数 面密度：=位密度*道密度（Mb/平方英寸或
Gbit/平方英寸）
第7章外部存储器
硬磁盘的组成
2)磁头组件及磁头驱动机构： 磁头组件是硬盘中最精密的部位之一，它由读写磁头、传
动手臂、传动轴三部份组成。磁头是硬盘技术中最重要和关 键的一环，它采用了非接触式头、盘结构，加后电在高速旋 转的磁盘表面移动，与盘片之间的间隙只有0.1～0.3um， 这样可以获得很好的数据传输率。
第7章外部存储器
硬磁盘的组成
3)控制电路 硬盘的控制电路位于硬盘背面，将背面电路板的安装螺
丝拧下，翻开控制电路板即可见到控制电路。硬盘控制电路 分为：
• 硬盘主控制芯片：负 责数据交换和数据处 理。
• 缓存芯片：负责给数 据提供暂存空间，提 高硬盘的读写效率。
• 硬盘驱动芯片：负责 硬盘的马达以及主轴 马达的转动。
容量大、单位容量成本低、非易失性、寻址和访问速度慢、存储体 可更换等。
第7章外部存储器
磁盘系统——磁性材料的记忆原理
磁性存储原理：
磁 盘 存 储 信 息 是 利 用 具 有 矩形磁滞回线的磁性材料， 这种磁性材料在外加磁场的 作用下，其磁感应强度B与 外加磁场H的关系，可用矩 形磁滞回线来描述。
B，磁感应强度 H，磁场
写“0” t，时间
第7章外部存储器
I，电流 写“1”
7.1.1 硬盘的发展
1956年，IBM发明世界上第一台硬盘（IBM350 RAMAC ） ,它相当于两个冰箱的体积
第7章外部存储器
7.1.1 硬盘的发展
1973年，IBM又发明了Winchester(温氏)硬盘（IMB3340）。其核心是： 磁盘片被密封、固定并且不停高速旋转，磁头悬浮于盘片上方沿磁盘径 向移动，并且不和盘片接触。后来的硬盘基本都沿用了这一结构。
第7章外部存储器
硬盘的数据传输接口
最常见的数据传输接口有PATA（IDE）、SATA、SCSI、 SAS、光纤五种，前两种接口方式主要应用在个人PC上， 后三种则主要使用在服务器领域。
第7章外部存储器
7.1 硬盘——磁道、扇区和柱面
外圈磁道 中圈 磁道
内圈 磁道
单个 扇区
盘体：盘体由多个同轴盘片组成，每个盘片都是双面存储， 第一个盘片的第一面为0磁面，下一个为1磁面；第二个盘 片的第一面为2磁面，以此类推。
第7章外部存储器
7.1.2 硬磁盘的性能指标
4. 高速缓存
第七章 外部存储器
硬盘 移动存储器 光盘储存系统
第7章外部存储器
外部存储器概述
计算机存储器系统
reg、
计 cache、
算 机 存
内存 外
磁存 储器
储存 系
光存
统
储器
磁盘 磁带
软磁盘 硬磁盘 其他磁盘存储器
CD VCD CD-R ….
DVD DV 存储器
Flash电子 盘
第7章外部存储器
7.1 硬盘系统
体积： 3.5英寸/半高(用于台式PC) 2.5英寸(用于笔记本PC) 1.8英寸微型(用于数码产品)
容量：10～40MB(8086/286) →100～500MB(386/486) →1～6TB(目前)
连续传输速率： 100KB/s →600MB/s 平均寻道时间： 12ms → 5ms 转速： 4200转/s → 15000转/s
磁头(Head)：每个磁面有一个磁头进行读写，因此0磁面 也称为0磁头。
磁道(Track)：磁面上均匀分布的同心圆存储轨迹。最外层 为0磁道。
扇区(Sector)：磁道上等弧度划分的扇段。一般一个扇区 的存储容量为512字节。
柱面(Cylinder)：各个盘面上同一编号磁道的组合。
第7章外部存储器
2. 磁道、扇区和柱面
第7章外部存储器
2. 磁道、扇区和柱面
硬盘上的一个物理记录块要用三个参数来定位：
柱面号C、扇区号S、磁头号H。 硬盘容量=柱面数×磁头数×扇区数×512字节
逻辑区块位址(Logical Block Address, LBA) 是描述电脑储存设备上资料所在扇区的通用机 制。
LBA是非常单纯的一种寻址模式﹔从0开始编号来定位 扇区，第一扇区LBA=0，第二扇区LBA=1，依此类推。 这种寻址模式取代了原先操作系统必须面对储存设备 硬件构造的方式。
在访问硬盘时，由硬盘控制器再将这种逻辑地址转换 为实际硬盘的物理地址
第7章外部存储器
3. 记录格式
每一扇区除存放512字节的用户数据外，还存放着用于 同步、数据定位、数据校验等作用的辅助数据，这些数据 一般只作用于硬盘内部。
数据 扇区标志 扇区间隙
第7章外部存储器
7.1.2 硬磁盘的性能指标
1.容量
第7章外部存储器
7.1.2 硬磁盘的性能指标
2. 最大内部数据传输率
是指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率 包括磁头把数据从盘片读入缓存的速度，以及
磁头把数据从缓存写入盘片的速度。可用来评 价硬盘的读写速度和整体性能
3.转速
主轴转速是决定硬盘内部数据传输率的决定因 素之一，它在很大程度上决定了硬盘的速度， 同时也是区别硬盘档次的重要标志。
第7章外部存储器
7.1.1硬磁盘的结构与工作原理
1.硬磁盘的组成
硬盘内部包括 浮动磁头组件、 磁头驱动机构、 盘体及主轴驱动 机构、前置读写 控制电路和接口 电路等。封装在 硬盘的净化腔体 内。
磁头传动 机构
磁头臂
安装孔
磁盘盘片 底座
读写磁头
第7章外部存储器
硬磁盘的组成
1)盘体 Media Media的基板是金属、玻璃或陶瓷材质制成，为达到高密
度高稳定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵， 然后再将磁粉Coating 溅渡到基板表面上，最后再涂上保护 润滑层。此处有2项高科技，一为，如何制造出不含杂质极 细微的磁粉;二为，如何将磁粉均匀的Coating上去.
Media不可有任何污染，全程制造均需在高洁净度的 Clean Room内，这也是硬盘机要求需在Class 100的 Clean Room才能拆解的原因。