第九讲只读存储器闪速存储器和存储器于CPU的连接

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存储器的原理及应用

存储器的原理及应用1. 存储器的原理存储器是计算机系统中的重要组成部分，用于存储和检索数据。

根据存储器的原理，可以将其分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。

1.1 随机存取存储器（RAM）RAM是一种可以随机读取和写入数据的存储器。

它由一系列存储单元组成，每个存储单元都有唯一的地址，可以通过地址访问存储的数据。

RAM采用电容或电子管等物理元件来存储数据，其存储能力比较大，并且读写速度快，但是数据在断电时会丢失。

RAM有两种常见的类型：静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。

SRAM利用触发器来存储数据，因此读取速度较快，但是占用空间较大，价格较贵。

DRAM则采用电容来存储数据，由于电容会逐渐放电，需要定期刷新，所以读取速度相对较慢，但是价格相对较低。

1.2 只读存储器（ROM）ROM是一种只能读取而不能写入的存储器。

它通常用于存储初始程序和固件等数据，这些数据在计算机启动时需要被加载。

ROM的数据是永久存储的，不会因为断电而丢失。

ROM的读取速度较快，但是不能被用户随意修改。

根据存储方式的不同，ROM又可以分为可编程只读存储器（PROM）、只读存储器（ROM）和闪存（Flash）等类型。

PROM可以由用户进行一次性的编程，ROM的数据在制造时被写入，不可修改，而闪存是一种可以电子擦除和重新编程的存储器。

2. 存储器的应用存储器作为计算机系统的核心组件之一，在各个领域都有广泛的应用。

2.1 个人电脑个人电脑中使用的RAM主要是SRAM和DRAM。

这些存储器用于存储正在运行的程序和数据，可以提供快速读写的性能。

此外，个人电脑中也会使用固态硬盘（SSD）作为辅助存储器，SSD使用闪存存储技术，具有快速的读取速度和低能耗。

2.2 服务器和大型计算机服务器和大型计算机通常需要大容量的存储器来处理海量的数据。

这些系统使用的存储器通常是DRAM，通过多通道和高频率的设计来提供高带宽和低延迟的性能。

存储器系统

存储器系统：概述：计算机中的存储系统是用来保存数据和程序的。

对存储器最基本的要求就是存储容量要大、存取速度快、成本价格低.为了满足这一要求,提出了多级存储体系结构。

一般可分为高速缓冲存储器、主存、外存3个层次,有时候还包括CPU内部的寄存器以及控制存储器.◆衡量存储器的主要因素：存储器访问速度、存储容量和存储器的价格;◆存储器的介质：半导体、磁介质和光存储器.◆存储器的组成：存储芯片+控制电路(存储体+地址寄存器+数据缓冲器+时序控制）;◆存储体系结构从上层到下层离CPU越来越远、存储量越来越大、每位的价格越来越便宜，而且访问的速度越来越慢存储器系统分布在计算机各个不同部件的多种存储设备组成，位于CPU内部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。

内部存储器是可以被处理器直接存取的存储器,又称为主存储器，外部存储器需要通过I/O模块与处理器交换数据,又称为辅助存储器，弥补CPU处理器速度之间的差异还设置了CACHE，容量小但速度极快,位于CPU和主存之间，用于存放CPU 正在执行的程序段和所需数据。

整个计算机的存储器体系结构：通用寄存器堆—指令和数据缓冲栈—Cache（静态随机存储器RAM）—主存储器(动态随机存储器DRAM）—联机外部存储器（磁盘存储器)—脱机外部存储器(磁带、光盘存储器) 通常衡量主存容量大小的单位是字节或者字,而外存的容量则用字节来表示。

字是存储器组织的基本单元,一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。

信息存取方式：信息的存取方式影响到存储信息的组织，常用的有4种，◆顺序存取存储器的数据是以记录的形式进行组织，对数据的访问必须按特定的线性顺序进行.磁带存储器的存取方式就是顺序存取。

◆直接存取共享读写装置，但是每个记录都有一个唯一的地址标识，共享的读写装置可以直接移动到目的数据块所在位置进行访问。

因此存取时间也是可变的。

磁盘存储器采用的这种方式。

◆随机存取存储器的每一个可寻址单元都具有唯一地址和读写装置，系统可以在相同的时间内对任意一个存储单元的数据进行访问，而与先前的访问序列无关。

计算机存储器与处理器电路分析

计算机存储器与处理器电路分析计算机是现代社会中不可或缺的工具，它的运行离不开存储器和处理器电路的支持。

存储器负责存储和读写数据，而处理器电路则负责对这些数据进行计算和处理。

本文将对计算机存储器和处理器电路进行分析，探讨它们的工作原理和作用。

一、存储器的种类及工作原理存储器是计算机内的关键组件，它可以分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、光盘等）两类。

1. 主存储器（RAM）主存储器是计算机中用于存储数据和指令的地方，其中的数据可以进行读取和写入操作。

主存储器的工作原理是通过电子元件存储和读取数据。

常见的主存储器有动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM），它们的工作原理和结构略有不同。

DRAM采用电容存储数据，每个存储单元由一个电容和一个开关组成。

电容充电与放电的过程表示1和0两种状态，电容充电则代表数据为1，反之则为0。

由于电容的特性，DRAM需要定期刷新来保持数据的稳定性。

SRAM则利用触发器存储数据，每个存储单元由多个逻辑门构成，触发器的状态表示1和0两种状态。

SRAM的读取和写入速度相对较快，但是相比DRAM，它更加复杂和昂贵。

2. 辅助存储器辅助存储器主要用于长期存储程序和数据，它包括硬盘、光盘、闪存等设备。

与主存储器相比，辅助存储器的容量更大，价格更低，但是读取和写入速度相对较慢。

辅助存储器的工作原理是利用磁性或光学性原理将数据存储在介质上。

例如，硬盘通过磁头读取和写入数据，将数据存储在磁性盘片上。

光盘则利用激光读取和写入数据，将数据存储在光学盘片上。

二、处理器电路的结构和工作原理处理器电路是计算机中的核心组件，它负责对存储在存储器中的数据进行计算和处理。

处理器电路包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元和寄存器等部分。

1. 算术逻辑单元（ALU）ALU是处理器电路中负责进行算术和逻辑运算的部件。

它可以对存储在寄存器中的数据进行加减乘除等运算，还可以进行逻辑运算如与、或、非等。

4只读存储器和闪速存储器

2、可编程ROM (1)、EPROM存储元 EPROM叫做光擦除可编程可读存储器。它的存储内容可以根据需要写入，当需要更新时将原存储内容抹去，再写
当G1栅有电子积累时，该MOS管的开启电压变得很高，即使G2栅为高电平，该管仍不能导通，相当于存储了“0”。反
之，G1栅无电子积累时，
MOS管的开启电压较低，当G2栅为高电平时，该
(2)、E2PROM存储元
8
EEPROM，叫做电擦除可编程只读存储器。其存储元是一个具有两个栅极的NMOS管，如图(a)和(b)所示，G1是控制栅，它是一个浮栅，无引出线；G2是抹去栅，它有引出线。在G1栅和漏极D之间有一小面积的氧化层，其厚度极薄，可产生隧道效应。如图(c)所示，当G2栅加20V正脉冲P1时，通过隧道效应，电子由衬底注入到G1浮栅，相当于存储了“1”。利用此方法可将存储器抹成全“1” 这种存储器在出厂时，存储内容为全“1”状态。使用时，可根据要求把某些存储元写“0”。写“0”电路如图(d)所示。漏极D 加20V正脉冲P2, G2栅接地，浮栅上电子通过隧道返回衬底，相当于写“0”。E2PROM允许改写上千次，改写（先抹后写）大约需20ms，数据可存储20 E2PROM读出时的电路如图(e)所示，这时G2栅加3V电压，若 G1栅有电子积累，T2管不能导通，相当于存“1”；若G1栅无电子积累，T2管导通，相当于存“0”。
图(d)示出了读出时的电路，它采用二维译码方式：x地址译码器的输出xi与G2栅极相连，以决定T2管是否选中；y地址译码器的输出yi与T1管栅极相连，控制其数据是否读出。当片选信号CS为高电平即该片选中时，方能读出数据。这种器件的上方有一个石英窗口，如图(c)所示。当用光子能量较高的紫外光照射G1浮栅时，G1中电子获得足够能量，从而穿过氧化层回到衬底中，如图(e)所示。这样可使浮栅上的电子消失，达到抹去存储信息的目的，相当于存储器又存了全“1” 这种EPROM出厂时为全“1”状态，使用者可根据需要写 “0”。写“0”电路如图(f)所示，xi和yi选择线为高电位，P端加20多伏的正脉冲，脉冲宽度为0.1～1ms。EPROM允许多次重写。抹去时，用40W紫外灯，相距2cm，照射几分钟即可。 7

CPU与存储器的连接

全译码法
除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，将剩余的地址总线全部
送入“片外地址译码器”中进行译码的方法就称为全译码法。其特点是物理地址与实际存储单元一一对应，但译码电路复杂。
A0~A12
8KB (1) CS 8KB (2) CS 8KB (8) CS
A13~A15
3-8 译码器
Y0 Y1
Y7
字扩展(扩大地址) A14 译码器 CS 1
A15
A0
2 CS
3
CS
CS
…
…
…
A13
WE D0 D1 D2 D3
D0 ~ D 3
WE
WE
D0 ~ D3
WE
…
16K×4
16K×4
16K×4
16K×4
D0 ~ D3
WE
D0 ~ D 3
2. CPU总线的负载能力在设计CPU芯片时，一般考虑其输出线的直流负载能力为带一个TTL 负载。现在的存储器一般都为MOS电路，直流负载很小，主要的负载是电容负载，故在小型系统中，CPU是可以直接与存储器相连的，而较大的系统中，若CPU的负载能力不能满足要求，可以（就要考虑CPU能否带得动，需要时就要加上缓冲器，）由缓冲器的输出再带负载。
1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
地址范围 ×7FFFH ×B800H ×BFFFH ×C800H ×CFFFH ×E800H ×EFFFH ×F000H ×F7FFH ×7800H
ROM的分配也类似，所以内存的地址分配是一个重要的问题。

电路基础原理数码逻辑电路的存储器与寄存器

电路基础原理数码逻辑电路的存储器与寄存器在电路基础原理的学习中，数码逻辑电路是一个非常重要的概念。

数码逻辑电路是利用数字信号来处理和传输信息的电路。

而在数码逻辑电路中，存储器和寄存器是两个非常关键的组成部分。

存储器是一种用于存储和读取信息的电路。

常见的存储器有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是一种易失性存储器，它可以在电源关闭之前存储和读取数据。

它由许多存储单元组成，每个存储单元都可以存储一个二进制位。

这些存储单元可以通过地址线进行选择，使得我们可以根据需要读取或写入特定的存储单元。

RAM的易失性意味着在断电时会失去存储的信息，所以它通常用作临时存储器，用于计算机的运行时存储。

ROM是一种只读存储器，其中的信息一旦写入就不能被改变。

它通常被用来存储程序代码和其他不需要频繁修改的数据。

ROM中的存储单元是非易失性的，这意味着在断电时依然可以保留数据。

ROM的制造工艺决定了数据内容无法更改，所以它被称为只读存储器。

寄存器是一种用于存储和移动数据的电路。

它通常由多个存储单元组成，每个存储单元可以存储一个二进制位。

与RAM不同的是，寄存器可以直接根据需要选择和读取其中的存储单元，而无需使用地址线。

寄存器常用于存储中间结果或在计算机CPU中用于快速存储和移动数据。

除了RAM、ROM和寄存器，还有其他一些存储器组件，如闪存和缓存。

闪存是一种非易失性存储器，它通常用于移动设备和计算机的永久存储。

缓存是一种用于快速存储和调用数据的存储器，它位于CPU和主存之间，可以提高计算机的运行速度。

数码逻辑电路的存储器和寄存器在现代电子设备中起着至关重要的作用。

它们为计算机和其他数字系统提供了数据的存储和传输功能。

不同类型的存储器和寄存器适用于不同的应用场景。

例如，RAM用于临时存储数据，ROM用于存储固定数据，寄存器用于数据的快速存储和移动。

它们共同构成了计算机和其他数字设备的核心部分。

总的来说，电路基础原理中关于数码逻辑电路的存储器和寄存器是非常重要的概念。

计算机存储器的工作原理及分类

计算机存储器的工作原理及分类计算机存储器是计算机系统中非常重要的组成部分，它承担着存储和读取数据的任务。

在计算机存储器中，数据以二进制形式存储，通过不同类型的存储器进行管理和处理。

本文将深入探讨计算机存储器的工作原理及分类，帮助读者更好地理解这一关键部件。

### 一、工作原理计算机存储器的主要工作原理是通过存储器芯片来存储数据，并通过控制器来控制数据的读写操作。

存储器芯片通常采用半导体材料制成，根据存储方式的不同可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。

RAM是一种易失性存储器，数据在断电时会丢失，但其读写速度较快。

RAM存储数据的方式是通过电容器来存储电荷，当有电流通过时，电容器充电表示存储1，不通电表示存储0。

ROM是一种非易失性存储器，数据在断电时不会丢失，主要用于存储计算机启动时所需的固件程序等信息。

### 二、存储器分类根据存储器的工作原理和性能特点，可以将存储器分为主存储器和辅助存储器两大类。

1. 主存储器主存储器是计算机系统中最重要的存储器，也称为内存。

主存储器主要用于存储当前运行程序的数据和指令，是CPU能直接访问的存储器。

主存储器的存取速度快，但容量有限，因此常常需要配合辅助存储器使用。

主存储器按照读写速度和容量不同可分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）等类型。

2. 辅助存储器辅助存储器主要用于长期存储大量数据和程序，是主存储器的扩展。

辅助存储器的容量通常比主存储器大，但读写速度较慢。

常见的辅助存储器包括硬盘驱动器、固态硬盘、光盘和闪存等。

辅助存储器在计算机系统中扮演着重要的角色，可以提高计算机系统的数据处理和存储能力。

### 三、总结计算机存储器作为计算机系统中至关重要的组件，其工作原理和分类对计算机系统的性能和稳定性具有重要影响。

通过本文的介绍，读者可以更深入地了解计算机存储器的工作原理及分类，为进一步学习计算机硬件和系统架构打下坚实的基础。

第九讲只读存储器闪速存储器和存储器于CPU的连接

D 31 ~D 0
D 31 ~D 0
… ramsel7
WE A CE
256Kx8 4片
D
D 31 ~D 0
例4.1 解:
4.2
(1) 写出对应的二进制地址码
1片 2K×8位
A15A14A13 A11 A10 … A7 … A4 A3 … A0
0110 0000 0000 0000 … 0110 0111 1111 1111
7FFF
EPROM：8K×8位
SRAM：16K×1位，2K×8位，
4K×8位，8K×8位.
63488 F800
FFFF
(2) 连接电路
片内寻址：
0000
8K芯片——片内13根 A12~A0 2K芯片——片内11根 A10~A0 片间寻址：前32K A15A14A13
000
1FFF 2000 3FFF 4000 5FFF
(2) 需要21条地址线，因为221=2048K，其中高3位用于芯片选择，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。
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
3-8 译码
A20-18 ramsel0 ramsel1
ramsel2 …
A17-0
ramsel7
…
1K×4
D7
…
D0 WE
用1k ? 4 的存储器芯片 2114 组成 2k ? 8 的存储器
CPU
2. 存储器与 CPU 的连接
4.2
(1) 地址线的连接
(2) 数据线的连接
(3) 读/写命令线的连接
(4) 片选线的连接

存储器的工作原理

存储器的工作原理一、引言存储器是计算机中的重要组成部份，它用于存储和读取数据。

本文将详细介绍存储器的工作原理，包括存储器的分类、存储单元的组成、数据的存储和读取过程等。

二、存储器的分类根据存储介质的不同，存储器可以分为主存储器和辅助存储器两大类。

1. 主存储器主存储器是计算机中直接用于存储数据和指令的部件，通常由半导体材料制成。

主存储器的工作速度快，但容量相对较小。

常见的主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

- 随机存取存储器（RAM）：RAM是一种易失性存储器，它可以随机读写数据。

RAM的存储单元由存储芯片和存储单元地址组成。

当计算机需要读取或者写入数据时，它会根据存储单元的地址找到对应的存储芯片，并通过电流或者电压的变化来实现数据的读取和写入。

- 只读存储器（ROM）：ROM是一种非易失性存储器，它用于存储固定的数据和指令，不允许用户进行修改。

ROM的存储单元由存储芯片和存储单元地址组成。

数据和指令在创造过程中被写入ROM中，用户无法改变其中的内容。

2. 辅助存储器辅助存储器是计算机中用于长期存储数据和指令的部件，通常由磁盘、光盘、固态硬盘等介质制成。

辅助存储器的容量大，但工作速度相对较慢。

常见的辅助存储器包括硬盘、光盘、U盘等。

三、存储单元的组成存储器的最小存储单元是位（bit），它只能存储0或者1两种状态。

多个位组合在一起形成更大的存储单元，如字节（byte）、字（word）等。

1. 字节（byte）字节是计算机中最基本的存储单元，通常由8个位组成。

一个字节可以存储一个字符或者一个整数的值。

2. 字（word）字是存储器中的一个单位，它的长度通常为2个字节或者4个字节，取决于计算机的架构。

字可以存储一个较大范围的整数值。

四、数据的存储和读取过程存储器的工作原理涉及到数据的存储和读取过程。

1. 数据的存储当计算机需要存储数据时，它会将数据转换为二进制形式，并将二进制数据写入存储单元中。

存储器与CPU的连接

0400H-07FFH
十六进制数表示
选片信号产生
第三节存储器与CPU的连接
A14-A10也由00000逐个变化至11111，则共有32种状态。照此分析，可知这1K存储器一共有32组地址，它们是：
0000H — 03FFH 1000H — 13FFH 2000H — 23FFH 3000H — 33FFH 4000H — 43FFH 5000H — 53FFH 6000H — 63FFH 7000H — 73FFH
1K的存储容量却有32组1K地址，称这1K存储器有地址重叠区，其中基本地址是0000H—03FFH，其他31 组地址选中的也是同一块存储器。
线选方式接线简单，可它的这种特点，却使之只适用于连接存储器芯片少的场合。
选片信号产生
第三节存储器与CPU的连接
二、译码方式（与线选方式的比较）
A9~A0 AB
内存
存储器与CPU连接时，特别是在扩展存储容量的场合，内存的地址分配就
ROM RAM
是一个重要的问题。确定地址分配后，
就有一个选取存储器芯片的选片信号产生的问题。
系统区
用户区
计算机操作系统或监控程序所占用的区域
程序区数据区
4、控制信号的连接
CPU在与存储器交换信息时，一般与以下几个CPU控制信号IO/M，RD， WR，有关，而存储器由于型号不同，控制引脚也有所不同，例如，上面介绍的Intel2114芯片只有一条读写控制线,因此就产生CPU控制信号如何与存储器的读写控制线的连接问题。
0400H — 0700H 1400H — 1700H 2400H — 2700H 3400H — 3700H 4400H — 4700H 5400H — 5700H 6400H — 6700H 7400H — 7700H

存储器的工作原理

存储器的工作原理标题：存储器的工作原理引言概述：存储器是计算机系统中非常重要的组成部份，它用于存储和检索数据以及程序。

存储器的工作原理对于理解计算机系统的整体运作至关重要。

本文将深入探讨存储器的工作原理，包括存储器的分类、存储器的工作方式、存储器的读写操作、存储器的容量和速度等方面。

一、存储器的分类1.1 内存和外存：存储器可以分为内存和外存。

内存是计算机中用于存储正在运行程序和数据的暂时存储器，外存则用于永久性存储数据。

1.2 随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）：RAM是一种易失性存储器，数据在断电后会丢失；ROM是一种只读存储器，数据在断电后不会丢失。

1.3 快速存储器和慢速存储器：存储器可以根据访问速度的快慢分为快速存储器（如高速缓存）和慢速存储器（如硬盘）。

二、存储器的工作方式2.1 读取操作：计算机通过地址总线将存储器中的数据传输到数据总线上，然后传输到CPU中进行处理。

2.2 写入操作：计算机通过地址总线将数据传输到存储器中的特定地址，然后通过数据总线将数据写入存储器。

2.3 访问速度：存储器的访问速度取决于存储器的类型和容量，快速存储器速度较快，慢速存储器速度较慢。

三、存储器的读写操作3.1 顺序读写：计算机按照地址顺序读取或者写入数据，逐个地址进行操作。

3.2 随机读写：计算机可以根据地址随机读取或者写入数据，不需要按照顺序进行操作。

3.3 并行读写：计算机可以同时读取或者写入多个存储单元的数据，提高读写效率。

四、存储器的容量和速度4.1 存储器容量：存储器的容量决定了计算机可以存储的数据量，通常以字节为单位进行计量。

4.2 存储器速度：存储器速度越快，计算机的运行速度就越快，快速存储器的速度比慢速存储器快。

4.3 存储器扩展：计算机可以通过增加存储器的容量或者使用高速存储器来提高系统性能。

五、存储器的发展趋势5.1 容量增加：随着科技的发展，存储器的容量越来越大，可以存储更多的数据。

存储器的工作原理

存储器的工作原理一、引言存储器是计算机中重要的组成部份，用于存储和检索数据。

它在计算机系统中起着暂时存储数据的作用，可以分为主存储器和辅助存储器两种类型。

本文将详细介绍存储器的工作原理，包括主存储器和辅助存储器的工作原理、存储器的组织结构以及存储器的读写操作。

二、主存储器的工作原理主存储器是计算机中用于存储程序和数据的地方，也称为内存。

它由一系列存储单元组成，每一个存储单元能够存储一个固定大小的数据。

主存储器的工作原理可以分为存储和检索两个过程。

1. 存储过程当计算机需要将数据存储到主存储器时，首先需要将数据传输到内存总线上。

内存总线是计算机系统中连接处理器和主存储器的数据传输通道。

通过内存总线，数据被传输到内存控制器。

内存控制器负责将数据存储到指定的存储单元中。

2. 检索过程当计算机需要从主存储器中读取数据时，首先需要将读取指令传输到内存总线上。

内存控制器接收到读取指令后，根据指令中指定的地址，将对应的数据从存储单元中读取出来，并通过内存总线传输给处理器。

三、辅助存储器的工作原理辅助存储器是计算机中用于长期存储数据的设备，如硬盘、固态硬盘（SSD）等。

与主存储器相比，辅助存储器的容量更大，但访问速度较慢。

辅助存储器的工作原理可以分为存储和检索两个过程。

1. 存储过程当计算机需要将数据存储到辅助存储器时，首先需要将数据传输到输入输出（I/O）总线上。

I/O总线是计算机系统中连接处理器和辅助存储器的数据传输通道。

通过I/O总线，数据被传输到磁盘控制器。

磁盘控制器负责将数据存储到指定的磁盘扇区中。

2. 检索过程当计算机需要从辅助存储器中读取数据时，首先需要将读取指令传输到I/O总线上。

磁盘控制器接收到读取指令后，根据指令中指定的扇区号，将对应的数据从磁盘中读取出来，并通过I/O总线传输给处理器。

四、存储器的组织结构存储器的组织结构是指存储单元之间的连接方式和存储单元的编址方式。

常见的存储器组织结构有线性结构和矩阵结构。

存储器与CPU的连接

高速缓存通过将常用的数据存储在靠近CPU的位置来提高数据访问速度，而内存总线则负责将数据从存储器传
输到CPU。
展望
随着技术的不断发展，存储器与CPU的连接将更加紧密和高
效。
未来，随着人工智能和云计算等技术的普及，存储器与CPU 的连接将面临更大的挑战和机
遇。
新的连接技术，如高速串行接口和无线连接技术，将为存储器与CPU的连接带来更多的可能性。
优化存储器与CPU的连接可以降低数据传输过程中的能耗，有助于实现绿色计算和节能减排。
02
CPU与存储器概述
CPU简介
CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令和处理数据。
CPU的性能取决于其主频、核心数、缓存大小和架构等因素。
CPU的主要功能是读取指令、解码指令、执行指令和存储结果。
分布式存储系统
构建分布式存储系统，将数据分散存储在多个存储节点上，提高数据可靠性和可扩展性。
未来发展趋势
融合化
01
随着技术的发展，CPU与存储器之间的界限逐渐模糊，两者将
更加紧密地融合在一起。
智能化
02
借助AI和机器学习技术，实现CPU与存储器的智能化管理和优
化。
绿色化
03
随着环保意识的提高，未来CPU与存储器的发展将更加注重节
据处理。
存储器与CPU的连接方式决定了计算机系统的性能和效率，因此研究存储器与CPU的连接具有重
要意义。
重要性
提高计算机性能
通过优化存储器与CPU的连接，可以减少数据传输延迟，提高计算机的处理速度和响应速度，从而提高整体性能。
降低能耗
促进技术发展
存储器与CPU的连接技术不断发展，推动了计算机系统架构的演进和创新，促进了相关领域的技术进步。

存储器的工作原理

存储器的工作原理引言：存储器是计算机系统中的重要组成部分，它用于存储和检索数据。

了解存储器的工作原理对于理解计算机的运作方式至关重要。

本文将详细介绍存储器的工作原理，包括存储器的类型、数据的存储方式以及存储器的读写操作。

一、存储器的类型存储器可以分为主存储器和辅助存储器两种类型。

主存储器是计算机中用于存储正在执行的程序和数据的地方，它通常是易失性的，即断电后数据会丢失。

辅助存储器则用于长期存储数据，例如硬盘、光盘和闪存等。

主存储器又可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM是一种易失性存储器，它可以随机读写数据。

ROM则是一种只读存储器，其中存储的数据在断电后仍然保持不变。

二、数据的存储方式存储器中的数据以二进制形式存储。

计算机将数据分为字节（Byte）进行存储，一个字节由8个二进制位组成。

字节是存储器中最小的可寻址单元，每个字节都有一个唯一的地址。

存储器中的数据可以按照不同的存储方式进行组织。

最常见的存储方式是字节存储和字存储。

在字节存储方式下，每个字节都有一个唯一的地址，可以单独进行读写操作。

而在字存储方式下，多个字节被组合成一个字，每个字都有一个唯一的地址。

三、存储器的读写操作存储器的读写操作是计算机系统中的基本操作之一。

在读操作中，计算机根据地址从存储器中读取数据，并将其传输到CPU中进行处理。

在写操作中，计算机将数据从CPU传输到存储器中的指定地址。

存储器的读写操作可以分为两种方式：顺序访问和随机访问。

顺序访问是指按照存储器中数据的物理顺序进行读写操作，而随机访问则是根据指定的地址进行读写操作。

存储器的读写速度是计算机性能的重要指标之一。

存储器的读写速度受到多种因素的影响，包括存储器的类型、总线的带宽以及CPU和存储器之间的通信速度等。

四、存储器的层次结构为了提高存储器的读写速度和容量，计算机系统通常采用存储器的层次结构。

存储器的层次结构包括多级缓存和主存储器。

多级缓存是位于CPU内部的高速存储器，用于暂时存储CPU频繁访问的数据。

计算机组成原理 3.4 只读存储器和闪速存储器

3、cache的命中率

h= Nc/(Nc+Nm) 则cache/主存系统的平均访问时间ta为： ta=htc+(1-h)tm 目标是Ta接近Tc,硬件代价最小访问效率 e=tc/ta
例6. CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为 1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache 存取周期为50ns，主存存取周期250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
习题15. 假设主存容量16M＊32位，cache容量64K*32 位。主存与cache之间以每块4*32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。

主存16M＊32位（24位地址）每块4*32位则主存有4M块 Cache 64k＊32位每行4*32位则Cache有16K行主存地址(24) Tag＋行号＋字 8位＋14位＋2位 Cache的CAM容量 214行*8位
三、替换策略

为什么要有替换策略，目标是什么？与cache的组织方式相关(p98) 1.最不经常使用（LFU）算法 2.近期最少使用（LRU）算法 3.随机替换
四、cache的写操作策略

写回问题是什么问题？

写回代价与数据一致性

1.写回法-命中、未命中 2.全写法-命中、未命中 3.写一次法-第1次命中时，写回主存

习题15. 假设主存容量16M＊32位，cache容量64K*32 位。主存与cache之间以每块4*32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。 CPU给出一访问内存的地址…

电子技术第9章课件

第九章大规模集成电路
9.1 只读存储器（ROM） 9.2 可编程逻辑器件（PLD） 9.3 随机存储器（RAM）
9.1 只读存储器（ROM）
9.1.1 概述
ROM（Read-Only Memory）即只读存储器，它是一种半导体内存，其特性是一旦储存资料就不会因为电源关闭而消失。
ROM只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。它所存数据一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。
9.1 只读存储器（ROM）
9.1.4 可擦除可编程ROM--EPROM
可擦除可编程ROM芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。擦除信息时，需要将器件从系统上拆卸下来，并在紫外线照射下，擦除信息。而且，只能将整个芯片中的信息整体擦除，显然，使用起来，不太方便。
9.1 只读存储器（ROM）
9.3 随机存储器（RAM）
9.3.1 静态随机存储器（SRAM）的结构
RAM存储器按电路类型可以分为双极型和单极型（MOS）型两种。双极型存储器由于集成度低、功耗大、价格贵，在微型计算机中基本不被采用。而MOS型存储器由于集成度高，功耗低，价格便宜，在微机中得到普遍使用。MOS型RAM又包括静态RAM（Static RAM）和动态RAM（Dynamic RAM）。
9.1 只读存储器（ROM）
9.1.1 概述 1 只读存储器的特点
（1）ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变；（2）ROM结构较简单，读出较方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。
9.1 只读存储器（ROM）
9.1.1 概述
2念，随着电子技术制造的发展，只读已经发展为可擦除。只读知识相对RAM(随机存储器)而言，现在，只读存储器可以分为以下类型。

存储器与CPU的连接

CPU在取指令和读写操作、存储器芯片读/写都有相应的固定时序。
选用存储芯片时，必须考虑它的存取时间与CPU的固定时序之间的匹配问题，即时序配合问题。
5.4.2 存储器容量的扩充
当一片存储器芯片的容量不能满足系统要求时，需多片组合以扩充位数或单元数。这就是所谓的存储器容量扩充。
•字扩充：扩充存储器的存储单元，如果把存储器视为一个矩阵，这字扩充就是行扩充
3．存储器的地址分配和片选问题
内存通常分为RAM和ROM两大部分，而RAM又分为系统区(即机器的监控程序或操作系统占用的区域) 和用户区，所以内存的地址分配是一个重要的问题。
存储器芯片单片的容量有限，由多片存储器芯片组成一个存储器系统，要求正确解决片选问题。
4．CPU的时序和存储器的存取速度之间的配合问题
00000H和08000H、10000H
00000H＝0000 0000 0000 0000 0000
08000H＝0000 1000 0000 0000 0000
10000H＝0001 0000 0000 0000 0000
3．线选方式直接用高位地址线作为存储器芯片的片选信号，无需译码器，此译码方式称为线选。
（3）168线DIMM（Dual In－line Memory Module，双列直插存储器模块）内存条：64+8位（其中每8位配1位奇偶校验位），主要用于Pentium以上机型（PC66、PC100、 PC133等），内存条容量有8MB、16MB、32MB、64MB、 128MB、256MB等。Pentium以上微机主要采用168线同步动态随机存储器SDRAM模块。
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138 Y3
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