第五章 存储器系统PPT课件
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五章存储器ppt课件
CS 6116 WE ③ D7～ D0
A0～ A10
CS 6116 WE ④ D7～ D0
第5章 半导体存储器
部分译码法
第5章 半导体存储器
线选法
线选法是指高位地址线不经过译码，直接作为存 储芯片旳片选信号。
每根高位地址线接一块芯片，用低位地址线实现 片内寻址。
线选法旳优点是构造简朴，缺陷是地址空间挥霍 大，整个存储器地址空间不连续，而且因为部分 地址线未参加译码，还会出现地址重叠
第5章 半导体存储器
存储器容量扩充
位数扩充
A9～A0 片选
D7～D4 D3～D0
第5章 半导体存储器
A9～A0
CE
2114
A9～A0 CE 2114
（2） I/O4～I/O1
（1）
I/O4～I/O1
存储器容量扩充
单元数扩充
0000000001
译码器
A19～A10
0000000000
片选端
CE （1）
CS 6116 WE ④ D7～ D0
第5章 半导体存储器
全译码法
第5章 半导体存储器
部分译码法
部分译码法是将高位地址线中旳一部分（而不是 全部）进行译码，产生片选信号。
该措施常用于不需要全部地址空间旳寻址能力， 但采用线选法地址线又不够用旳情况。
采用部分译码法时，因为未参加译码旳高位地址 与存储器地址无关，所以存在地址重叠问题。
间 tRH :地址无效后数据应保持旳时间 tOH :OE*结束后数据应保持旳时间
第5章 半导体存储器
SRAM写时序
第5章 半导体存储器
SRAM写时序
TWC :写周期时间 tAW :地址有效到片选信号失效旳间隔时间 TWB :写信号撤消后地址应保持旳时间 TCW :片选信号有效宽度 TAS :地址有效到WE*最早有效时间 tWP :写信号有效时间 T时W间HZ :写信号有效到写入数据有效所允许旳最大 TDW :写信号结束之前写入数据有效旳最小时间 TDH :写信号结束之后写入数据应保持旳时间
A0～ A10
CS 6116 WE ④ D7～ D0
第5章 半导体存储器
部分译码法
第5章 半导体存储器
线选法
线选法是指高位地址线不经过译码，直接作为存 储芯片旳片选信号。
每根高位地址线接一块芯片，用低位地址线实现 片内寻址。
线选法旳优点是构造简朴，缺陷是地址空间挥霍 大，整个存储器地址空间不连续，而且因为部分 地址线未参加译码，还会出现地址重叠
第5章 半导体存储器
存储器容量扩充
位数扩充
A9～A0 片选
D7～D4 D3～D0
第5章 半导体存储器
A9～A0
CE
2114
A9～A0 CE 2114
（2） I/O4～I/O1
（1）
I/O4～I/O1
存储器容量扩充
单元数扩充
0000000001
译码器
A19～A10
0000000000
片选端
CE （1）
CS 6116 WE ④ D7～ D0
第5章 半导体存储器
全译码法
第5章 半导体存储器
部分译码法
部分译码法是将高位地址线中旳一部分（而不是 全部）进行译码，产生片选信号。
该措施常用于不需要全部地址空间旳寻址能力， 但采用线选法地址线又不够用旳情况。
采用部分译码法时，因为未参加译码旳高位地址 与存储器地址无关，所以存在地址重叠问题。
间 tRH :地址无效后数据应保持旳时间 tOH :OE*结束后数据应保持旳时间
第5章 半导体存储器
SRAM写时序
第5章 半导体存储器
SRAM写时序
TWC :写周期时间 tAW :地址有效到片选信号失效旳间隔时间 TWB :写信号撤消后地址应保持旳时间 TCW :片选信号有效宽度 TAS :地址有效到WE*最早有效时间 tWP :写信号有效时间 T时W间HZ :写信号有效到写入数据有效所允许旳最大 TDW :写信号结束之前写入数据有效旳最小时间 TDH :写信号结束之后写入数据应保持旳时间
《存储器系统》课件
功能：主存储器的主要功能是存放指令和数据，为CPU提供快速访问的存储器
分类：根据存储介质的不同，主存储器可以分为半导体存储器和磁芯存储器等
容量：主存储器的容量通常很大，可以容纳大量的数据和指令
外存
定义：外存是 指除CPU和内 存之外的存储 设备，如硬盘、 U盘、光盘等。
特点：存储容 量大，价格便 宜，但访问速
存储数据：存储器系统可以存储各种数据，包括输入输出数据、中间计算 结果等
单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
缓存作用：存储器系统可以作为缓存，提高计算机系统的运行效率 单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
扩展内存：通过扩展存储器系统，可以扩大计算机系统的内存容量，提高 计算机的性能
分类：动态功耗、静态功耗
影响因素：存储器芯片的尺寸、工作电压、工作频率、温度等
优化方法：采用低功耗设计技术、降低工作电压、降低工作频率、采用热管理技术等
06 存储器系统的应用领域
计算机系统
计算机系统中的存储器系统 存储器系统在计算机系统中的重要性 计算机系统中存储器的分类 计算机系统中存储器系统的应用领域
《存储器系统》PPT 课件
,
汇报人：
目录 /目录
01
点击此处添加 目录标题
04
存储器系统的 层次结构
02
存储器系统概 述
05
存储器系统的 性能指标
03
存储器系统的 组成
06
存储器系统的 应用领域
01 添加章节标题
02 存储器系统概述
存储器系统的定义和作用
定义：存储器系统是指由多个存储器芯片或模块组成的集合体
存储器系统在大数据和云 计算中的发展趋势
分类：根据存储介质的不同，主存储器可以分为半导体存储器和磁芯存储器等
容量：主存储器的容量通常很大，可以容纳大量的数据和指令
外存
定义：外存是 指除CPU和内 存之外的存储 设备，如硬盘、 U盘、光盘等。
特点：存储容 量大，价格便 宜，但访问速
存储数据：存储器系统可以存储各种数据，包括输入输出数据、中间计算 结果等
单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
缓存作用：存储器系统可以作为缓存，提高计算机系统的运行效率 单击此处输入你的项正文，文字是您思想的提炼，言简意赅的阐述观点。
扩展内存：通过扩展存储器系统，可以扩大计算机系统的内存容量，提高 计算机的性能
分类：动态功耗、静态功耗
影响因素：存储器芯片的尺寸、工作电压、工作频率、温度等
优化方法：采用低功耗设计技术、降低工作电压、降低工作频率、采用热管理技术等
06 存储器系统的应用领域
计算机系统
计算机系统中的存储器系统 存储器系统在计算机系统中的重要性 计算机系统中存储器的分类 计算机系统中存储器系统的应用领域
《存储器系统》PPT 课件
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汇报人：
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04
存储器系统的 层次结构
02
存储器系统概 述
05
存储器系统的 性能指标
03
存储器系统的 组成
06
存储器系统的 应用领域
01 添加章节标题
02 存储器系统概述
存储器系统的定义和作用
定义：存储器系统是指由多个存储器芯片或模块组成的集合体
存储器系统在大数据和云 计算中的发展趋势
《存储器系统》PPT课件
RAST▪C列RP 地址选通CAS*无效，没有列地址Байду номын сангаасCAS ▪ 芯片内部实现一行存储单元的刷新 地址 ▪TA没SR有数行据地T址输RAH入输出
CA送S 行地址
▪ 随后，列地址选通信号CAS*有效， 传送列行地地址址，CA列S地*址相当于片选信号
▪WE数=1 据从DOUT引脚输出
DOUT
有效数据
a
27
刷新
将存放于每位中的信息读出再照原样写 入原单元的过程---------刷新
a
28
刷新操作时序
采用“仅行地址有效”TR方C 法刷新 ▪ 行地址选通RAST*RA有S 效，传送行地址
a
15
全译码示例
A16 E3 A19A18AI1O7A/M16A15AE142A13 138A12～A0
A19 0 0 0 1 1 1 0
A18
&
E1
A17
全0 Y6
地址范围 2764
1C000H
CE
0 0 0 A115 1 1C0
A14
B
A13
A
全1
1DFFFH
A12～A0
a
16
全地址译码例
所接芯片的地址范围：
应用举例
D0~D7
A0
A12 MEMW MEMR
A19 A17 A16 A15 A18 A14 A13
D0~D7
A0
•• •
••• A12
WE
OE
&
G1 G2A
Y0 CS1
VCC
&
G2B
CS2
C
B
A
a
21
二、动态随机存储器DRAM
CA送S 行地址
▪ 随后，列地址选通信号CAS*有效， 传送列行地地址址，CA列S地*址相当于片选信号
▪WE数=1 据从DOUT引脚输出
DOUT
有效数据
a
27
刷新
将存放于每位中的信息读出再照原样写 入原单元的过程---------刷新
a
28
刷新操作时序
采用“仅行地址有效”TR方C 法刷新 ▪ 行地址选通RAST*RA有S 效，传送行地址
a
15
全译码示例
A16 E3 A19A18AI1O7A/M16A15AE142A13 138A12～A0
A19 0 0 0 1 1 1 0
A18
&
E1
A17
全0 Y6
地址范围 2764
1C000H
CE
0 0 0 A115 1 1C0
A14
B
A13
A
全1
1DFFFH
A12～A0
a
16
全地址译码例
所接芯片的地址范围：
应用举例
D0~D7
A0
A12 MEMW MEMR
A19 A17 A16 A15 A18 A14 A13
D0~D7
A0
•• •
••• A12
WE
OE
&
G1 G2A
Y0 CS1
VCC
&
G2B
CS2
C
B
A
a
21
二、动态随机存储器DRAM
存储系统ppt
目前，在计算机系统中通常采用三级层次结构来 构成存储系统，主要由高速缓冲存储器Cache、主存 储器和辅助存储器组成，如图5-1所示。
5.1.3 存储系统的层次结构
CPU 高速缓存
主存储器
I/O 控制电路
辅存
磁盘
光盘
磁带
图5-1
存储系统的多级层次结构
返回本节
5.1.4 半导体存储器的逻辑结构
半导体存储器是一种记忆部件，可以将它看成是有数以千 万计的存储单元组成的。每一个存储单元能存储一串二进制信 息，一个单元称为存储器的一个字，每一个字有4位、8位或16 位、32位几种。一个单元的位数称为字长。每一位（bit）又 是由一个具有两种稳态的元件比如一个半导体触发器组成。这 样一个元件就是存储器的一个基本存储电路，称为存储元 （cell），它能存一位二进制数。微机中，一个字节作为一个 存储单元，半导体存储器是按存储单元编址的，每一个单元必 须有惟一的地址。存储器的逻辑结构示意图如图5-2所示。
➢ 永久性记忆的存储器：磁性材料和光学材料做 成的存储器属于永久性存储器
5.1.1 存储器的分类
3.按在微机系统中的作用分类
➢ 主存储器：又称内存储器，简称内存 ➢ 辅助存储器：又称外存储器，简称外存 ➢ 高速缓冲存储器（Cache）
返回本节
5.1.2 存储器的基本性能指标
1．存储容量
存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。容 量越大，意味着所能存储的二进制信息越多，系统的功能 就越强。
返回本章首页
5.1.1 存储器的分类
存储器是用来存储程序和数据的，它是计算机极 其重要的组成部分，有了它的存在，计算机才具有记 忆功能，才能把要计算或加工处理的数据以及程序存 入计算机，使之脱离人的直接干预而自动工作。显然， 存储器的容量越大，记忆的信息也就越多，计算机的 功能也就越强。
5.1.3 存储系统的层次结构
CPU 高速缓存
主存储器
I/O 控制电路
辅存
磁盘
光盘
磁带
图5-1
存储系统的多级层次结构
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5.1.4 半导体存储器的逻辑结构
半导体存储器是一种记忆部件，可以将它看成是有数以千 万计的存储单元组成的。每一个存储单元能存储一串二进制信 息，一个单元称为存储器的一个字，每一个字有4位、8位或16 位、32位几种。一个单元的位数称为字长。每一位（bit）又 是由一个具有两种稳态的元件比如一个半导体触发器组成。这 样一个元件就是存储器的一个基本存储电路，称为存储元 （cell），它能存一位二进制数。微机中，一个字节作为一个 存储单元，半导体存储器是按存储单元编址的，每一个单元必 须有惟一的地址。存储器的逻辑结构示意图如图5-2所示。
➢ 永久性记忆的存储器：磁性材料和光学材料做 成的存储器属于永久性存储器
5.1.1 存储器的分类
3.按在微机系统中的作用分类
➢ 主存储器：又称内存储器，简称内存 ➢ 辅助存储器：又称外存储器，简称外存 ➢ 高速缓冲存储器（Cache）
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5.1.2 存储器的基本性能指标
1．存储容量
存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。容 量越大，意味着所能存储的二进制信息越多，系统的功能 就越强。
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5.1.1 存储器的分类
存储器是用来存储程序和数据的，它是计算机极 其重要的组成部分，有了它的存在，计算机才具有记 忆功能，才能把要计算或加工处理的数据以及程序存 入计算机，使之脱离人的直接干预而自动工作。显然， 存储器的容量越大，记忆的信息也就越多，计算机的 功能也就越强。
微机原理及接口技术课件第5章 存储器
引脚号
2764
27128
27256
27512
引脚号
2764
27128
27256
27512
1
VPP
VPP
VPP
A15
15
D3
D3
D3
D3
2
A12
A12
A12
A12
16
D4
D4
D4
D4
3
A7
A7
A7
A7
17
D5
D5
D5
D5
4
A6
A6
A6
A6
18
D6
D6
D6
D6
5
A5
A5
A5
A5
19
D7
D7
D7
D7
6
A4
例如：6264静态RAM的容量为8K x 8bit NMC41257的容量为256K x 1bit
某一芯片有多少个存储单元，每个存储单元存储若干位，由于其数值一般 都比较大，存储容量常以字节（Byte）表示。因此常以K表示210，以M表示 220，G表示230。如256KB等于256×210×8bit，32MB等于32×220×8bit。
A4
行 译
存储器阵列
VCC
…
…
码
128x128
GND
A10
WE
I/O1
…
…
…
输入数 据控制
列I/O 列译码
OE
I/O8
CE
…
… …
…
CE
1
WE
0 0
＆ 0
A0A1A2A3
0
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基本存 储电路
刷新放大器
列选择信号
T2
数据输入输出 Dn
读 该行上所有T1导通，刷新放
大器读取对应存储电容上的电压 值，并将此电压值放大转换至对 应的逻辑电平0或l。然后，再重 写到存储电容上。只有（列信号） T2导通才能将其送出
A[m-1,0]
l 片内结构
X0
XX
地地
址址
寄 存
译 码
Xp-1
器器
存储器的存取速度
AB CS Dout
tRC tA
tCO
tOHA
读周期
min max (ns)
tRC 读周期 200
tA 读取时间
T6 A
T3
D
Xi VDD
T2
B T5
T1
Yi
D
速度快，结构复杂，价格偏高，集成度低
动态存储器DRAM
电容储存电荷原理
行、列选择信号有 效，T1、T2通；
电容上电荷代表的 数据可送出（读）； 或由数据线送入 （写）；
为防止电荷泄漏， 需定时刷新。此时行 信号有效，列信号无 效（逐行进行）
行选择信号 T1
……
…… ……
X0
D0,0 ……
ห้องสมุดไป่ตู้D0,m-1
Xm1-1
D0,n-1 Dn-1,m-1
D[n-1,0]
d0
d1
数双 据向
缓
dn-1
冲 器
三 态
RAM m*n 单译码
读写控制逻辑 R/W CS
A[m1-1,0]
RAM m*1 双译码 m2m1m2 (单元数)
X0
XX 地地
X0
D0,0 ……
D0,n-1
磁介质存储器 磁带、软磁盘、硬磁盘（ DA、RAID） 光介质存储器 只读型、一次写入型、多次写入型
u 半导体存储器芯片结构
l 静态存储器SRAM SRAM的基本原理是 MOS管触发器。每个 触发器存放一位信息。
双稳态结构，B=/A Xi（行线）和Yi（列线） 同时为高（双译码），A、 B输出
T4
（3）读出：源极接地，字线为5V逻辑高电平。
存储器的技术指标
1．存储容量 通常表示为存储字数（存储单元数）×存储字长（每 单 元 的 比 特 数 ） 。 例 如 ， 1Mbit 的 存 储 器 可 以 组 织 成 1M×1bit，也可组织成128K×8bit或者512K×4bit。 2．存取速度 存储器完成一次读／写操作所用的时间。 3．体积和功耗 4．可靠性
H ×× L LH L HL L HH
数据线 输出高阻
Din Dout 输出高阻
功能 未选中 写入操作 读出操作 无操作
A0~A16 D0~D7
OE WE CS
628128 128K×8
NC 1
28 VCC
A12 2
27 WE
A7 3 A6 4
26
CE2
25 A8
A5 5
24 A9
A4 6
23 A11
紫外光照射浮删擦除
快闪存储器 flash ROM
（1）写入利用雪崩注入法。 源 极 接 地 ； 漏 极 接 6V ； 控 制 栅 12V脉冲，宽10 s。
位 线 字线
D GS
（2）擦除用隧道效应。控制栅接地；源极接12V脉 冲，宽为100ms。因为片内所有叠栅管的源极都连在 一起，所以一个脉冲就可擦除全部单元。
读/写控制 刷新与正常 访问的仲裁
仲裁 电路
DRAM地址
DRAM
RAS
定时发 CAS 生器
WE
产生行列地址选 通、读写信号
l 只读存储器
4X4位掩模ROM（MOS管）
浮栅MOS EPROM
VCC
行线
浮栅管
位线输出
D
S
位线
较高的编程电压加在S （衬底）和D之间，PN 结雪崩击穿至高能电子进 入浮栅，在其下方的硅表 面感应出反型层，S、D 形成低阻通路；
A3 7
22 OE
A2 8
21 A10
A1 9
20 CE 1
A0 10 19 I/O7
I/O0 11 18 I/O6
I/O1 12 17 I/O5
I/O2 13 16 I/O4
GND 14 15 I/O3
6264SRAM引脚
A0~A12 I/O0~I/O7
CE 1
CE2 WR OE
地址线 双向数据线 片选1 片选2 写允许 读允许
分散刷新：把一个存储系统周期分为两半，周期前半段 时间用来读/写操作或维持信息，周期后半段时间作为刷新 操作时间。
异步刷新：异步刷新利用刷新周期中CPU不访问存储器 的时间进行刷新操作。如果按照预定的时间间隔应该刷新 时CPU正在访存，则刷新操作可以向后稍微延迟一段时间， 只要保证在刷新周期内所有的行都能得到刷新即可。
刷新可以在DMA控制器的控制下进行分散或异步刷新， 也可以在中断服务程序中进行集中或分散刷新。一般而言， 用DMA方式刷新的效率比中断方式高得多。
DRAM控制器
DRAM控制器产生DRAM地址（分时的行列地址）以及 DRAM所需的刷新逻辑
刷新 地址
CPU
AB 地址多
刷新地址 路开关
刷新地址 计数器
刷新定 时器 刷新请求
CAS 列地址选通信号， 该信号表示当前地址线 上传送的是行地址
列地址锁存
行
地
址
256×256
锁
存
数据输入输 出缓冲器
DIN DOUT
DRAM的刷新
集中刷新：在整个刷新间隔内，前一 段时间重复进行读/ 写周期或维持周期，等到需要进行刷新操作时，便暂停读/ 写或维持周期，而逐行进行刷新整个存储器，它适用于高 速存储器。
u存储器分类
存取速度快，但集成度低，一般 用于大型计算机或高速微机的 Cache；
易失性 存储器
静态SRAM 速度较快，集成度较低，一般用
半导
MOS型
于对速度要求高、而容量不大的 场合（Cache）
体存 储器
非易失性存储器
动态DRAM 集成度较高但存取速度较低，一 般用于需较大容量的场合(主存)。
掩膜ROM 一次性可编程PROM 紫外线可擦除EPROM 电可擦除E2PROM 快闪存储器FLASH
……
…… ……
址址
寄 存
译 码
Xp-1
器器
Xm1-1
D0,m-1
Dn-1,m-1
p 2m1
单译码 双译码
寻址容量 2m1m2 2m1m2
译码器输 出引脚
2m1m2 2m12m2
Y0 Y1
Yn-1
Y地址译码器
Y地址寄存器
A[m2-1,0]
数双
据向 缓
D0
冲 器
三 态
n2m2
l 示例
CS WE OE
片选信号：该信号由高位地址译 码形成；有效表示选中此片。
NC
DIN
WE
RAS
A0 A2 A1 VDD
1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 89
VSS
CAS
DOU
T
A6 A3 A4 A5 A7
2164DRAM引脚
CAS
A7~A0 RAS
RAS 行地址选通信号， 该信号表示当前地址线 WE 上传送的是行地址