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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。

② SRAM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。

③ DRAM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程的ROM;

4)EEPROM:在线电擦除的EPROM。

三、常用半导体存储器芯片

1. 静态RAM存储器(SRAM)

1)静态RAM的结构和特性

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