存储器和高速缓存技术优秀课件

只读存储器ROM (Read-Only Memory)
在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读 操作，而不能进行写操作的一类存储器。ROM通常 用来存放固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形 符号等。随着半导体技术的发展，只读存储器也出现 了不同的种类，如可编程的只读存储器 PROM(Programmable ROM)，可擦除的可编程的 只读存储器EPROM(Erasible Programmable ROM)和EEPROM(Electric Erasible Programmable ROM)以及掩膜型只读存储器 MROM(Masked ROM)等，近年来发展起来的快擦 型存储器(F1ash Memory)具有EEPROM的特点。
存储器和高速缓存技术
4.1 存储器和存储器件
4.1.1 存储器的分类 4.1.2 存储器的系统结构 4.1.3 选择存储器器件的考虑因素 4.1.4 随机存取存储器RAM 4.1.5 只读存储器ROM 4.1.6 存储器在系统中的连接考虑和使用举例
1. 存储器的概述
存储器是计算机(包括微机)硬件系统的重要组成部分，有了存储器，计算机 才具有“记忆”功能，才能把程序及数据的代码保存起来，才能使计算机系统 脱离人的干预，而自动完成信息处理的功能。
另外，还可根据所存信息是否容易丢失，而把存储 器分成易失性存储器和非易失性存储器。如半导体存
储器(DRAM，SRAM)，停电后信息会丢失，属易失性； 而磁带和磁盘等磁表面存储器，属非易失性存储器。
存储器分类表如下所示：
存储器
主存储器
双极型半导体存储器
随机存储器(RAM)
MOS存储器（静态、动态）
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只读存储器(ROM)
(3)按在微机系统中位置分类
分为主存储器(内存)、辅助存储器(外存)、缓冲存 储器等，主存储器又称为系统的主存或者内存，位于
系统主机的内部，CPU可以直接对其中的单元进行读/ 写操作；辅存存储器又称外存，位于系统主机的外部， CPU对其进行的存/取操作，必须通过内存才能进行； 缓冲存储器位于主存与CPU之间，其存取速度非常快， 但存储容量更小，可用来解决存取速度与存储容量之 间的矛盾，提高整个系统的运行速度。
• 随机存储器RAM(Random Access Memory)
• 又称读写存储器，指能够通过指令随机地、个别地对其中各个 单元进行读/写操作的一类存储器。
• 按照存放信息原理的不同，随机存储器又可分为静态和动态两 种。静态RAM是以双稳态元件作为基本的存储单元来保存信息
的，因此，其保存的信息在不断电的情况下，是不会被破坏的； 而动态RAM是靠电容的充、放电原理来存放信息的，由于保存 在电容上的电荷，会随着时间而泄露，因而会使得这种器件中 存放的信息丢失，必须定时进行刷新。
3．地址译码器(续）
0
A5
0 1
存储单元
• 单译码A结2 构行
1
A4 A3 A2 A1 A0
译 码 器
掩膜式ROM 一次性可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM）
详细展开，注意对比
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
4.1.2 存储器的系统结构
一般情况下，一个存储器系统由以下几部分组成。 1．基本存储单元 一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部 具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其 状态进行识别和改变。不同类型的基本存储单元，决定 了由其所组成的存储器件的类型不同。 2．存储体(以图示讲解说明) 一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存 放M×N个二进制信息，就需要用M×N个基本存储单元， 它们按一定的规则排列起来，由这些基本存储单元所构 成的阵列称为存储体或存储矩阵。
4.1.1 存储器的分类
2. 存储器分类
（1）按构成存储器的器件和存储介质分类 按构成存储器的器件和存储介质主要可
分为：磁芯存储器、半导体存储器、光电 存储器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器 以及光盘存储器等。
2. 存储器分类
（2）按存取方式分类 可将存储器分为随机存取存储器、只读存储器两种形式。
可编程只读存储器PROM 可擦除可编程只读存储 器EPROM，EEPROM 掩膜型只读存储器
MROM
辅助存储器
磁盘(软盘、硬盘、盘组)存储器 磁带存储器
光盘存储器
缓冲存储器
半导体 存储器
随机存取存储器 （RAM）
静态RAM（SRAM） 动态RAM（DRAM） 非易失RAM（NVRAM）
只读存储器 （ROM）
存储器系统的三项主要性能是指标容量、速度和成本。
存储容量是存储器系统的首要性能指标，因为存储容量越大，则系统能够保 存的信息量就越多，相应计算机系统的功能就越强；
存储器的存取速度直接决定了整个微机系统的运行速度，因此，存取速度也 是存储器系统的重要的性能指标；
存储器的成本也是存储器系统的重要性能指标。 为了在存储器系统中兼顾以上三个方面的指标，目前在计算机系统中通常采 用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三 者构成一个统一的存储系统。从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量 接近辅存的容量，而其成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。
3．地址译码器
由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元一般 存放8位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单 元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地址译码器的作用 就是用来接受CPU送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地 址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读／写操作。
存储器地址译码有两种方式，通常称为单译码与双译码。 (1) 单译码 单译码方式又称字结构，适用于小容量存储器。 (2) 双译码 在双译码结构中，将地址译码器分成两部分，即行译码器(又叫 X译码器)和列译码器(又叫Y译码器)。X译码器输出行地址选择信 号，Y译码器输出列地址选择信号。行列选择线交叉处即为所选中 的内存单元，这种方式的特点是译码输出线较少。