《微型计算机存储器》PPT课件
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第2章微型计算机硬件系统-PPT精选文档
15
第2章 微型计算机硬件系统
第一代：8086和8088
时间
1978～1981年
1978年-- 8086
16位微处理器 寄存器和数据总线均为16位 地址总线为20位 设置了6字节的指令预取队列
1979年– 8088
外部数据总线为8位 设置了4字节的指令预取队列。
芯片组产品：
Intel芯片(如865、915、945、955、975系列等） VIA（威盛，中国台湾） nVIDIA（美国） ATI（加拿大） AMD（美国）
9
第2章 微型计算机硬件系统
2.1 微型计算机的主要性能指标
基本字长
指参与运算的数的基本长度，用二进制数位的长度来衡量
决定着寄存器、加法器、数据总线等部件的位数，直接影响着硬件 的代价
主存容量
以字节为单位来计算
1B=8bit
1KB=1024B
1MB=1024KB 1GB=1024MB
运算速度
用每秒能执行的指令条数来表示
单位—MIPS (Million Instructions Per Second, 每 秒百万条指令)
28
内存储器(简称内存或主存) 存取速度快 成本高、容量相对较小
直接与CPU连接，CPU(指令)可以 对内存中的指令及数据进行读、写 操作
属于挥发性存储器(volatile)，用 于临时存放正在运行的程序和数据
第2章 微型计算机硬件系统
2.3.1 存储器的结构
三级存储结构
（1）高速缓冲存储器 （2）主存储器 （3）外存储器
第2章 微型计算机硬件系统
台式PC机(立式)的主机箱
《微型计算机原理》课件
详细描述
微型计算机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一块或几块芯片 上，具有体积小、重量轻、低功耗等特点。由于其体积小巧，微型计算机通常用 于对空间和能源有限制的环境，如航空航天、工业控制、智能家居等。
微型计算机的发展历程
总结词
微型计算机的发展经历了从原型机到个人电脑、再到便携式电脑和智能手机等不同阶段 。
网络化与智能化
总结词
网络化与智能化是微型计算机发展的未来趋势，它将 计算机技术与网络通信、人工智能等技术相结合，拓 展了微型计算机的应用领域。
详细描述
随着网络通信和人工智能技术的不断发展，微型计算机 正朝着网络化与智能化的方向发展。通过网络通信技术 ，微型计算机可以实现远程控制和数据传输，拓展了其 应用领域。同时，与人工智能技术的结合，使得微型计 算机能够具备更强大的数据处理和分析能力，为各种智 能化应用提供了可能。未来，网络化与智能化将成为微 型计算机发展的重要趋势，推动着微型计算机技术的不 断创新和应用领域的拓展。
存储器
01
存储器是微型计算机中用于存 储数据和程序的部件。
02
存储器分为内存储器和外存储 器两类，内存储器包括RAM和 ROM，外存储器包括硬盘、U 盘、光盘等。
03
存储器的容量和速度也是微型 计算机的重要性能指标，直接 影响着计算机的运行速度和存 储能力。
输入输出设备
01
输入输出设备是微型计算机中用于输入和输出数据 的部件。
谢谢
THANKS
主频与外频
主频
指计算机的时钟频率，即CPU的工作频率。主频越高，计算 机的运算速度越快。
外频
指计算机主板的总线频率。外频越高，计算机的数据传输速 率越快。
内存容量与速度
微型计算机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一块或几块芯片 上，具有体积小、重量轻、低功耗等特点。由于其体积小巧，微型计算机通常用 于对空间和能源有限制的环境，如航空航天、工业控制、智能家居等。
微型计算机的发展历程
总结词
微型计算机的发展经历了从原型机到个人电脑、再到便携式电脑和智能手机等不同阶段 。
网络化与智能化
总结词
网络化与智能化是微型计算机发展的未来趋势，它将 计算机技术与网络通信、人工智能等技术相结合，拓 展了微型计算机的应用领域。
详细描述
随着网络通信和人工智能技术的不断发展，微型计算机 正朝着网络化与智能化的方向发展。通过网络通信技术 ，微型计算机可以实现远程控制和数据传输，拓展了其 应用领域。同时，与人工智能技术的结合，使得微型计 算机能够具备更强大的数据处理和分析能力，为各种智 能化应用提供了可能。未来，网络化与智能化将成为微 型计算机发展的重要趋势，推动着微型计算机技术的不 断创新和应用领域的拓展。
存储器
01
存储器是微型计算机中用于存 储数据和程序的部件。
02
存储器分为内存储器和外存储 器两类，内存储器包括RAM和 ROM，外存储器包括硬盘、U 盘、光盘等。
03
存储器的容量和速度也是微型 计算机的重要性能指标，直接 影响着计算机的运行速度和存 储能力。
输入输出设备
01
输入输出设备是微型计算机中用于输入和输出数据 的部件。
谢谢
THANKS
主频与外频
主频
指计算机的时钟频率，即CPU的工作频率。主频越高，计算 机的运算速度越快。
外频
指计算机主板的总线频率。外频越高，计算机的数据传输速 率越快。
内存容量与速度
微型计算机中的存储器最新课件
6.1存储器概述
一、性能指标
存储器的职能就相当于计算机中各部分的“信息交换中心”和“数 据仓库”。因此存储器的“速度”和“容量”便成为计算机系统性能的 两项重要指标，也是推动存储器不断发展的两个主要因素。
1、存储容量：指存储器芯片能存储的二进制信息量。
存储容量=单元数×数据位数
即字数×字长
通常以KB（B
行选择线有效时，数据通过 T1送至B处；
列选择线有效时，数据通过 T2送至芯片的数据引脚I/O；
为防止存储电容C放电和漏电 导致数据丢失，必须定时进行 刷新；
动态刷新时行选择线有效，而 列选择线无效。（刷新是逐行 进行的。）
DRAM的基本存储电路是单个场效应管及其极间电 容
必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体：
➢ 采用“仅行地址有效”方法刷新
行地址选通RAS有效，传送行地址 列地址选通CAS无效，没有列地址 芯片内部实现一行存储单元的刷新，执行128次刷新 没有数据输入输出 存储系统中所有芯片同时进行刷新 DRAM必须每隔固定时间就刷新
三、DRAM芯片的刷新
刷新方式
集中刷新：在2ms时间内集中一段时间进行刷新，在 这段时间内存储器不能进行读写操作，将这段时间称为死 时间。
采用加电方法在线进行以字节为单位擦除和编程，
也可多次擦写。内设编程所需高压脉冲产生电路，可在线
写入，但写入时间较长。
存储容量为8K×8 28个引脚：
13根地址线A12～A0 8根数据线I/O7～I/O0 片选CE 读写OE、WE
NC
A12
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND
一、性能指标
存储器的职能就相当于计算机中各部分的“信息交换中心”和“数 据仓库”。因此存储器的“速度”和“容量”便成为计算机系统性能的 两项重要指标，也是推动存储器不断发展的两个主要因素。
1、存储容量：指存储器芯片能存储的二进制信息量。
存储容量=单元数×数据位数
即字数×字长
通常以KB（B
行选择线有效时，数据通过 T1送至B处；
列选择线有效时，数据通过 T2送至芯片的数据引脚I/O；
为防止存储电容C放电和漏电 导致数据丢失，必须定时进行 刷新；
动态刷新时行选择线有效，而 列选择线无效。（刷新是逐行 进行的。）
DRAM的基本存储电路是单个场效应管及其极间电 容
必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体：
➢ 采用“仅行地址有效”方法刷新
行地址选通RAS有效，传送行地址 列地址选通CAS无效，没有列地址 芯片内部实现一行存储单元的刷新，执行128次刷新 没有数据输入输出 存储系统中所有芯片同时进行刷新 DRAM必须每隔固定时间就刷新
三、DRAM芯片的刷新
刷新方式
集中刷新：在2ms时间内集中一段时间进行刷新，在 这段时间内存储器不能进行读写操作，将这段时间称为死 时间。
采用加电方法在线进行以字节为单位擦除和编程，
也可多次擦写。内设编程所需高压脉冲产生电路，可在线
写入，但写入时间较长。
存储容量为8K×8 28个引脚：
13根地址线A12～A0 8根数据线I/O7～I/O0 片选CE 读写OE、WE
NC
A12
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND
微型计算机硬件组成.ppt
计算机文化基础
5
常见微机系统
平板电脑 移动计算机
计算机、电视、影 音三模式
家庭网络计算机
6
微机基本结构 显示器、键盘和主机
7
2.1.2 微型计算机的分类
1 按组成结构分类 单片机 组成部分集成在一个超大规模芯片上，广泛 用于控制、仪器仪表、通信、家用电器等领域。 单板机 各组成部分装配在一块印刷电路板上，常用 于过程控制或作为仪器仪表的控制部件 。 多板机 各组成部分装配在多块印刷电路板上，如台 式、便携式PC 机。
2
计算机系统的组成
运算器
CPU
寄存器 控制器
硬件
主机
内存
随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器
计
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪
算 机
外部设备
输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存
系
网络设备：网卡、调制解调器等
统
操作系统：Windows、Unix、Linux
系统软件 语言处理程序：C、Pascal、VB等
使用单片机芯片构成的仿真系统。
有镜像功能的单板机
2019/12/17
计算机文化基础
9
微型计算机的发展方向
① 高速化 处理器主频
② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。
③ 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体系 统的开发和标准化、虚拟现实技术和发展多媒体通信等。
④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的PDA以及各种类 型的个人计算机等正在飞速发展。
主板板载了四条DDR2内存插槽，支持 最高8GB DDR2-800内存容量和双通道 技术。另外，内存插槽的周围布满了不 少铝壳固态电容，内存的工作稳定性完 全得以保障。
微机接口ppt课件第6章微型计算机中的存储器
程写入。 2021/8/17
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电可擦除可编程只读存储器EEPROM （Electrically EPROM）：与EPROM类似， 只是使用电信号进行擦除，比EPROM更为 方便。
闪速存储器（Flash Memory）：新型的 半导体存储器，具有非易失性、电擦除 性和高可靠性。
2021/8/17
2021/8/17
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计算地址范围的方法是： 译码器的输入信号（A19~A13）为0011111
（高7位地址）， 低13位地址（A12~A0）可以是全0到全1之间。
2021/8/17
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2021/8/17
图6-4 6264的全地址译码连接
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只将系统总线的部分高位地址线作为译码器 的输入，从而得到存储器芯片地址范围的译 码连接方式称为部分地址译码连接。
每个存储矩阵由7条行地址线和7条列地址线 选择相应的存储单元。
7条行地址线经过译码器产生128条行选择线， 可选择128行；
7条列地址线经过译码器产生128条列选择线， 可选择128列。
2021/8/17
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2021/8/17
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2．动态RAM 2164的工作过程
2021/8/17
30
2021/8/17
2021/8/17
24
1．2164的引脚及内部结构
2164是一个64K×1位的动态RAM芯片 其引脚包含8条地址线A0~A7 数据输入端DIN，数据输出端DOUT 行地址选通RAS，列地址选通CAS 写允许端WE（高电平时为数据读出，低
电平时为数据写入），如图6-6所示。
2021/8/17
由于16K=214，故每个芯片有14位地址线，8 条数据线。
微型计算机原理 第六章 存储器
3、存储器带宽 单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒
4、功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”。 与计算机的电源容量和机箱内的散热有直接的联系 保证速度的情况下，减小功耗
5、可靠性 可靠性一般是指存储器（焊接、插件板的接触、存储器模块的复杂性）抗外界电磁场、温度等因变化干扰的能力。在出厂时经过全
28系列的E2PROM
① +5V供电，维持电流60mA，最大工作电流160mA ② 读出时间250ns ③ 28引脚 DIP封装 ④ 页写入与查询的做法： 当用户启动写入后，应以（3至20）微秒/B的速度，连续向有关地 址写入16个字节的数据，其中，页内字节由A3至A0确定，页地址 由A12至A4确定，整个芯片有512个页，页加载 如果芯片在规定的20微秒的窗口时间内，用户不再进行写入，则芯 片将会自动把页缓冲器内的数据转存到指定的存储单元，这个过程 称为页存储，在页存储期间芯片将不再接收外部数据。CPU可以通 过读出最后一个字节来查询写入是否完成，若读出数据的最高位与 写入前相反，说明写入还没完成，否则，写入已经完成。
3）R/W（Read/Write）读/写控制引线端。
4）WE写开放引线端，低电平有效时，数据总线上的数据被写入 被寻址的单元。 4、三态双向缓冲器 使组成半导体RAM的各个存储芯片很方便地与系统数据总线相
连接。
6.2.2 静态RAM
1、静态基本存储单元电路
基本单元电路多为静态存储器半导体双稳态触发器结构， NMOS\COMS\TTL\ECL等制造工艺而成。 NMOS工艺制作的静态RAM具有集成度高、功耗价格便宜等优点，
6.2.4
RAM存储容量的扩展方法
1、位扩展方式：16Kx1扩充为16Kx8
精品课件-微型计算机原理及应用(第二版)-第4章
第4章 存储系统
图4.2 6264全地址译码器
第4章 存储系统
图4.3 另一种译码电路
第4章 存储系统
2) 部分地址译码 部分地址译码就是只用部分地址线译码控制片选来决定 存储器地址。一种部分地址译码的连接电路原理图如图4.4 所示。
第4章 存储系统
图4.4 6264部分地址译码连接
第4章 存储系统
第4章 存储系统
2) 金属氧化物(MOS)RAM 用MOS器件构成的RAM又可分为静态读写存储器(SRAM)和 动态读写存储器(DRAM)。当前的微型计算机中均采用这种类 型的金属氧化物(MOS)RAM。 静态RAM的主要特点是，其存取时间为几到几百纳秒 (ns)，集成度比较高。目前经常使用的静态存储器每片的容 量为几十字节到几十兆字节。SRAM的功耗比双极型RAM低， 价格也比较便宜。
第4章 存储系统
CS1、CS2为两条片选信号引线。当两个片选信号同时有 效时，即 C=S01、CS2=1时，才能选中该芯片。不同类型的芯 片，其片选信号多少不一，但要选中芯片，只有使芯片上所有 片选信号同时有效才行。一台微型计算机的内存空间要比一块 芯片的容量大。在使用中，通过对高位地址信号和控制信号的 译码产生(或形成)片选信号，把芯片的存储容量放在设计者所 希望的内存空间上。简言之，就是利用片选信号将芯片放在所 需要的地址范围上。这一点，在下面的叙述中将会看到。
第4章 存储系统
2．存取时间 存取时间就是存取芯片中某一个单元的数据所需要的时 间。 当拿到一块存储器芯片的时候，可以从其手册上得到它的存 取时间。CPU在读写RAM时，它所提供给RAM芯片的读写时间 必须比RAM芯片所要求的存取时间长。如果不能满足这一点， 微型机则无法正常工作。 3．可靠性 微型计算机要正确地运行，必然要求存储器系统具有很 高的可靠性。内存的任何错误都足以使计算机无法工作。而 存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。目前所用的半导 体存储器芯片的平均故障间隔时间(MTBF)大概为5×106～ 1×108 h左右。
微机原理与接口技术：10存储器与存储扩展PPT课件
实例二
ARM Cortex-M微控制器与外部存储 器的连接，采用间接连接方式，通过 MMU进行地址映射和数据传输，实现 多任务处理和内存管理。
05 存储器的应用与发展趋势
嵌入式系统中的存储器应用
1
嵌入式系统中的存储器主要用于存储程序代码、 数据以及运行过程中产生的临时数据。
2
嵌入式系统中的存储器需要具备高速、低功耗、 可靠性和稳定性等特点，以满足实时性和可靠性 的要求。
03
大容量存储技术可以采用分布 式存储、云存储等技术，实现 数据的集中管理和高效利用。
非易失性存储器的应用前景
非易失性存储器能够在掉电或 重启后保持数据不丢失，因此
具有广泛的应用前景。
非易失性存储器可以用于保 存程序代码、配置参数、加 密密钥等重要数据，保证系
统的可靠性和安全性。
非易失性存储器的发展趋势是 不断缩小体积、提高容量和降 低成本，未来有望成为主流的
03 存储器的扩展技术
存储器扩展概述
存储器扩展的概念
01
当微机的内存不足时，可以通过扩展存储器来增加内存容量。
存储器扩展的必要性
02
随着应用程序和操作系统的日益复杂，对内存的需求也在不断
增加，因此扩展存储器是必要的。
存储器扩展的方法
03
可以通过并行扩展和串行扩展两种方法来扩展存储器。
并行扩展技术
只读存储器（ROM）
总结词
ROM是一种非易失性存储器，其数据在制造过程中被写入并永久保存。
详细描述
ROM的存储单元由熔丝、二极管或晶体管等非易失性元件组成。在制造过程中，数据被写入ROM并永久保存， 无法更改。ROM常用于存储固定程序和数据，如计算机的基本输入输出系统（BIOS）。
ARM Cortex-M微控制器与外部存储 器的连接，采用间接连接方式，通过 MMU进行地址映射和数据传输，实现 多任务处理和内存管理。
05 存储器的应用与发展趋势
嵌入式系统中的存储器应用
1
嵌入式系统中的存储器主要用于存储程序代码、 数据以及运行过程中产生的临时数据。
2
嵌入式系统中的存储器需要具备高速、低功耗、 可靠性和稳定性等特点，以满足实时性和可靠性 的要求。
03
大容量存储技术可以采用分布 式存储、云存储等技术，实现 数据的集中管理和高效利用。
非易失性存储器的应用前景
非易失性存储器能够在掉电或 重启后保持数据不丢失，因此
具有广泛的应用前景。
非易失性存储器可以用于保 存程序代码、配置参数、加 密密钥等重要数据，保证系
统的可靠性和安全性。
非易失性存储器的发展趋势是 不断缩小体积、提高容量和降 低成本，未来有望成为主流的
03 存储器的扩展技术
存储器扩展概述
存储器扩展的概念
01
当微机的内存不足时，可以通过扩展存储器来增加内存容量。
存储器扩展的必要性
02
随着应用程序和操作系统的日益复杂，对内存的需求也在不断
增加，因此扩展存储器是必要的。
存储器扩展的方法
03
可以通过并行扩展和串行扩展两种方法来扩展存储器。
并行扩展技术
只读存储器（ROM）
总结词
ROM是一种非易失性存储器，其数据在制造过程中被写入并永久保存。
详细描述
ROM的存储单元由熔丝、二极管或晶体管等非易失性元件组成。在制造过程中，数据被写入ROM并永久保存， 无法更改。ROM常用于存储固定程序和数据，如计算机的基本输入输出系统（BIOS）。
微型计算机的存储设备培训课件
• 7.发热量
• 硬盘发热量的大小对硬盘使用寿命有一定影响。
4.2.3 硬盘的选用
• 1.硬盘接口
• IDE接口具有速度快、兼容性好、价格低廉的优点。
• 2.主轴转速
• 尽量选用7200或者是10000rpm的硬盘
• 3.缓存容量
• 尽量选用缓存容量在1MB以上的硬盘
• 4.稳定性
• 稳定性要高。
• 优点：双通道内存系统，带来内存带宽提
升。双通道内存技术是双通道内存控制技 术，是在当前内存技术的基础上开发的一 种内存管理和控制技术。它的重点在于对 内存的控制而不是内存本身，整合在芯片 组北桥中的内存控制器承担了这个功能， 因此说它是芯片组技术似乎更合适。
• 内存报价：1G的在200多左右。
4.2 硬盘驱动器
4.3 移动硬盘与优盘
• 4.3.1 移动硬盘
– 外观轻便，便于携带。它拥有安全、稳定、便 捷、大容量、存储高速的特性，多采用USB接 口，支持热插拔技术。容量大约在20GB～ 100GB，传输速率12MB/s，平均寻道时间为 12ms，优的移动存储设备还内置数据加密，确 保数据不外泄。
4.3.2 优盘与MP3播放器
的有效速率峰值达到了150MB/s。
• （6）价格略高于传统PATA硬盘，还有一个缺点
就是：再Windows XP中SATA硬盘需要安装附加 的驱动程序。因为WindowsXP本身不直接支持串 行ATA控制器，安装Windows XP的时候必须从软 驱中搜索第三方的SATA驱动，若没有主板附带的 软盘驱动时，必须将光盘中的驱动拷贝到软盘中 。所以，首先须要有软驱才行。如果你安装 Windows 98系统的话，只需要在BIOS中把启动选 择为SCSI/SATA就可以像普通IDE硬盘一样正常安 装了
• 硬盘发热量的大小对硬盘使用寿命有一定影响。
4.2.3 硬盘的选用
• 1.硬盘接口
• IDE接口具有速度快、兼容性好、价格低廉的优点。
• 2.主轴转速
• 尽量选用7200或者是10000rpm的硬盘
• 3.缓存容量
• 尽量选用缓存容量在1MB以上的硬盘
• 4.稳定性
• 稳定性要高。
• 优点：双通道内存系统，带来内存带宽提
升。双通道内存技术是双通道内存控制技 术，是在当前内存技术的基础上开发的一 种内存管理和控制技术。它的重点在于对 内存的控制而不是内存本身，整合在芯片 组北桥中的内存控制器承担了这个功能， 因此说它是芯片组技术似乎更合适。
• 内存报价：1G的在200多左右。
4.2 硬盘驱动器
4.3 移动硬盘与优盘
• 4.3.1 移动硬盘
– 外观轻便，便于携带。它拥有安全、稳定、便 捷、大容量、存储高速的特性，多采用USB接 口，支持热插拔技术。容量大约在20GB～ 100GB，传输速率12MB/s，平均寻道时间为 12ms，优的移动存储设备还内置数据加密，确 保数据不外泄。
4.3.2 优盘与MP3播放器
的有效速率峰值达到了150MB/s。
• （6）价格略高于传统PATA硬盘，还有一个缺点
就是：再Windows XP中SATA硬盘需要安装附加 的驱动程序。因为WindowsXP本身不直接支持串 行ATA控制器，安装Windows XP的时候必须从软 驱中搜索第三方的SATA驱动，若没有主板附带的 软盘驱动时，必须将光盘中的驱动拷贝到软盘中 。所以，首先须要有软驱才行。如果你安装 Windows 98系统的话，只需要在BIOS中把启动选 择为SCSI/SATA就可以像普通IDE硬盘一样正常安 装了
第5章微型计算机的存储器78页PPT
熟练掌握存储器扩展方法及典型应用。
5.1 存储器概述
内存（RAM+ROM）：半导体存储器(本章内容)
存储器
磁盘
软盘 硬盘
外存 光盘
U盘和移动硬盘
5.1 存储器概述 结束
5.2 半导体存储器分类及性能指标
半导体存储器分类 半导体存储器主要指标
5.2.1 半导体存储器分类
RAM 半导体存储器
ROM
用全部的高位地址进行译码产生片选信号。
A0~A12
8KB (1)
CS
Y0
A13~A19
译码器
Y1
Y3
8KB (2)
CS
8KB (4)
CS
全译码方式下，系统的每一条地址线都应该参与译码。设该扩 展存储器占用0C0000H开始的一段连续地址空间，则可用下表 表示系统地址信号与各芯片所占地址空间的关系：
译码器
Y3
8KB (2)
CS
8KB (8)
CS
与全译码方式的唯一区别是：系统最高段地址信号（ A19～A15 ） 不参与片选译码，即这几位地址信号可以为任何值。
芯片 A19 ~ A15 A14 A13
00000
……
① 11000
00
……
11111
A12 ~ A0
②
11000
0000000000000
A9
A8
A7
A6
A5
A2
74LS30
A4
74LS27
A3
CS
AEN
A1 A0
74LS08
译码器译码示例
要求：产生地址为250H-257H共8个低电平有效的片选信号。 分析：对应的地址关系如下：
5.1 存储器概述
内存（RAM+ROM）：半导体存储器(本章内容)
存储器
磁盘
软盘 硬盘
外存 光盘
U盘和移动硬盘
5.1 存储器概述 结束
5.2 半导体存储器分类及性能指标
半导体存储器分类 半导体存储器主要指标
5.2.1 半导体存储器分类
RAM 半导体存储器
ROM
用全部的高位地址进行译码产生片选信号。
A0~A12
8KB (1)
CS
Y0
A13~A19
译码器
Y1
Y3
8KB (2)
CS
8KB (4)
CS
全译码方式下，系统的每一条地址线都应该参与译码。设该扩 展存储器占用0C0000H开始的一段连续地址空间，则可用下表 表示系统地址信号与各芯片所占地址空间的关系：
译码器
Y3
8KB (2)
CS
8KB (8)
CS
与全译码方式的唯一区别是：系统最高段地址信号（ A19～A15 ） 不参与片选译码，即这几位地址信号可以为任何值。
芯片 A19 ~ A15 A14 A13
00000
……
① 11000
00
……
11111
A12 ~ A0
②
11000
0000000000000
A9
A8
A7
A6
A5
A2
74LS30
A4
74LS27
A3
CS
AEN
A1 A0
74LS08
译码器译码示例
要求：产生地址为250H-257H共8个低电平有效的片选信号。 分析：对应的地址关系如下：
微型计算机存储系统
MDR MAR可以承受来自程序计数器的
指作令数地地读址址或，来以自确地定址要形 访成 问部 的件 单的 元操
CPU
主存
MDR写是向主存写入数据或从主存
MAR
读出地数址总据线的缓冲部件。MAR和 MDR从功能上看属于主存，但在
小型计算机、微型计算机中常放在
CPU内。
存储单元的寻址： X86系列的PC机采用小端方式
6.1 微机存储系统概述
微机存储系统的分类：
随机存储器（RAM）
静态 RAM 动态 RAM
主存 MROM
PROM 只读存储器（ROM） EPROM
存▫储器随 存机储存器储中闪速器任存储何R器A磁（存盘MFla储s〔h 单MRemoa元ryn）的do内EEmPR容OM A都cc能es被s 随M机em存o取ry，〕存：
• E用P微户RO机屡M次存：擦储用除系紫和统外编光的程擦分；除类，：擦除后可编程；并允许
• EEPROM〔E2PROM〕：采用静加态电RAM 方法在线进展擦 除和编程，也可屡次随擦机存写储器（；RAM） 动态 RAM
主存 MROM
PROM 只读存储器（ROM） EPROM
存储器
闪速存储器 （Flash Memory） 磁盘
微型计算机存储系统
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6.1 微机存储系统概述
• 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放数据 和程序。
磁盘
辅存
磁带
光盘 缓存（Cache）
《微机的存储器》PPT课件
精选ppt 14
二、动态随机存储器
动态RAM芯片是以MOS管栅极电容是否充有电荷来存储信息 的(一）动态基本存储电路 １．三管动态基本存储电路
精选ppt
15
写入操作时，写选择线上为高电平，Ｔ1导通。待写入的 信息由写数据线通过Ｔ1加到Ｔ2管的栅极上，对栅极电容Cg 充电。若写入１，则Cg上充有电荷；若写入０，则Cg上无 电荷。写操作结束后，Ｔ1截止，信息被保存在电容Cg上。
精选ppt 23
二、只读存储器的分类
（一）不可编程掩模式MOS只读存储器
由器件制造厂家根据用户事先编好的机器码程序，把0、1 信息存储在掩模图形中而制成的ROM芯片。这种芯片制成 以后，它的存储矩阵中每个MOS管所存储的信息0或1被 固定下来，不能再改变，而只能读出。
（二）可编程只读存储器 PROM 用户在使用前可以根据自己的 需要编制ROM中的程序。熔 丝式PROM的存储电路相当 于图5.12的元件原理图。
62625858存储器系统的分层结构存储器系统的分层结构cpu寄存器组片内cache片外cache内部存储器dramsram外部存储器软盘硬盘光盘6363dram216464kdram216464k11外部引脚有外部引脚有aa1616条地址线条地址线22条数据线条数据线bb88条地址线条地址线11条数据线条数据线cc1616条地址线条地址线11条数据线条数据线dd88条地址线条地址线22条数据线条数据线某计算机的字长是某计算机的字长是3232位它的存储容量是位它的存储容量是6464kbkb若按字编址若按字编址它的寻址范围是它的寻址范围是aa16k16kbb1616kbkbc32k32kdd64k64k计算一个存储器芯片容量的公式是计算一个存储器芯片容量的公式是aa编址单元数数据线位数编址单元数数据线位数bb编址单元数字节编址单元数字节cc编址单元数字长编址单元数字长dd数据线位数字长数据线位数字长用用6116611622kk8b8b芯片组成一个芯片组成一个6464kbkb的存储器可用来产生的存储器可用来产生片选信号的地址线是片选信号的地址线是aaaa00aa1010bbaa00aa1515ccaa1111aa1515ddaa44aa1919与sramsram相比相比dramdramaa存取速度快容量大存取速度快容量大bb存取速度慢容量小存取速度慢容量小cc存取速度快容量小存取速度快容量小dd存取速度慢容量大存取速度慢容量大646480868086对存储器访问所涉及到的信号有对存储器访问所涉及到的信号有aamiomiobbintaintaccdtrdtrdddenrdwrrdwr为某88位微机地址总线为位微机地址总线为1616位设计一个位设计一个1212kbkb容量的存储器容量的存储器要求要求epromeprom区为区为88kbkb从从00000000hh开始采用开始采用27162716芯片
二、动态随机存储器
动态RAM芯片是以MOS管栅极电容是否充有电荷来存储信息 的(一）动态基本存储电路 １．三管动态基本存储电路
精选ppt
15
写入操作时，写选择线上为高电平，Ｔ1导通。待写入的 信息由写数据线通过Ｔ1加到Ｔ2管的栅极上，对栅极电容Cg 充电。若写入１，则Cg上充有电荷；若写入０，则Cg上无 电荷。写操作结束后，Ｔ1截止，信息被保存在电容Cg上。
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二、只读存储器的分类
（一）不可编程掩模式MOS只读存储器
由器件制造厂家根据用户事先编好的机器码程序，把0、1 信息存储在掩模图形中而制成的ROM芯片。这种芯片制成 以后，它的存储矩阵中每个MOS管所存储的信息0或1被 固定下来，不能再改变，而只能读出。
（二）可编程只读存储器 PROM 用户在使用前可以根据自己的 需要编制ROM中的程序。熔 丝式PROM的存储电路相当 于图5.12的元件原理图。
62625858存储器系统的分层结构存储器系统的分层结构cpu寄存器组片内cache片外cache内部存储器dramsram外部存储器软盘硬盘光盘6363dram216464kdram216464k11外部引脚有外部引脚有aa1616条地址线条地址线22条数据线条数据线bb88条地址线条地址线11条数据线条数据线cc1616条地址线条地址线11条数据线条数据线dd88条地址线条地址线22条数据线条数据线某计算机的字长是某计算机的字长是3232位它的存储容量是位它的存储容量是6464kbkb若按字编址若按字编址它的寻址范围是它的寻址范围是aa16k16kbb1616kbkbc32k32kdd64k64k计算一个存储器芯片容量的公式是计算一个存储器芯片容量的公式是aa编址单元数数据线位数编址单元数数据线位数bb编址单元数字节编址单元数字节cc编址单元数字长编址单元数字长dd数据线位数字长数据线位数字长用用6116611622kk8b8b芯片组成一个芯片组成一个6464kbkb的存储器可用来产生的存储器可用来产生片选信号的地址线是片选信号的地址线是aaaa00aa1010bbaa00aa1515ccaa1111aa1515ddaa44aa1919与sramsram相比相比dramdramaa存取速度快容量大存取速度快容量大bb存取速度慢容量小存取速度慢容量小cc存取速度快容量小存取速度快容量小dd存取速度慢容量大存取速度慢容量大646480868086对存储器访问所涉及到的信号有对存储器访问所涉及到的信号有aamiomiobbintaintaccdtrdtrdddenrdwrrdwr为某88位微机地址总线为位微机地址总线为1616位设计一个位设计一个1212kbkb容量的存储器容量的存储器要求要求epromeprom区为区为88kbkb从从00000000hh开始采用开始采用27162716芯片
《微型计算机存储器》课件
静态存储器（SRAM）、动态存储器 （DRAM）等。
按存取方式分
随机存储器（RAM）、只读存储器（ ROM）、高速缓存（CACHE）等。
存储器技术指标
容量
速度
衡量存储器能存储多少数据，通常用字节 （B）、千字节（KB）、兆字节（MB）、 吉字节（GB）等单位表示。
指存储器存取数据的快慢，通常用存取时 间、数据传输速率等指标来衡量。
存储器层次结构的优化
为了提高计算机的性能，需要合理配置不同层次的存储器 ，优化存储器的层次结构，以满足程序运行的需求。
Cache存储器
01
Cache存储器的概述
Cache存储器是一种高速缓冲存储器，用于存储CPU经常访问的指令和
数据，以提高计算机的存取速度。
02
Cache存储器的原理
Cache存储器通过将主存中的数据块复制到Cache中，使得CPU在访问
选信号等。
其他接口
如时钟信号线、电源线等，确 保存储器与CPU正常通信。
03
微型计算机存储器系统结构
存储器层次结构
存储器层次结构概述
存储器层次结构是按照存取速度和容量对存储器进行分类 的一种方式，从上到下依次为CPU寄存器、高速缓存、主 存储器和辅助存储器。
存储器层次结构的特点
不同层次的存储器在容量、存取速度和价格等方面存在差 异，这种层次结构能够满足计算机不同操作对存储器的需 求。
微型计算机存储器技术发展历程
从最早的磁带存储器到现代的固态硬盘，微型计算机存储 器技术经历了多次变革。
当前主流技术
目前，微型计算机存储器的主流技术包括机械硬盘、固态 硬盘、闪存等。
技术特点与优缺点
各种微型计算机存储器技术都有其独特的技术特点与优缺点，例 如机械硬盘的容量大、价格低，但读写速度较慢；固态硬盘的读
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第9页
2. 地址译码电路
存储体通常含有2n个存储单元，采用n条地址线对其进 行访问。 存储芯片中的地址译码电路对CPU从ห้องสมุดไป่ตู้址总线发来的n位 地址信息进行译码，经译码产生的选择信号可以唯一地选 中片内某一存储单元，在读/写控制电路的控制下可对该 单元进行读/写操作。 芯片内部的地址译码主要有两种方式：单译码方式和双 译码方式。 ➢单译码方式适用于容量较小的存储芯片。 ➢双译码方式适用于容量较大的存储芯片。
➢ 存储器分为两大类：内部存储器和外部存储器。 ➢ 本章主要介绍内存，内存由半导体存储器构成，因此本章
重点介绍半导体存储器的工作原理、特点和半导体存储器 的扩展技术。
第2页
7.1.1 半导体存储器的分类
根据存取方式的不同，半导体存储器可分为随机存取存 储器RAM和只读存储器ROM两类。 ➢ 随机存取存储器RAM：CPU可以对RAM的内容随机地 进行读写访问，RAM中的信息断电后会丢失。 ➢ 只读存储器ROM：ROM的内容只能随机读出而不能写 入，断电后信息不会丢失。常用来存放不需要改变的信息， 如基本输入输出系统等。
第13页
7.1.3 半导体存储器的主要性能指标
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：反映存储器可存储信息量的指标。以单元个数 ×数据位数表示。
如:某存储器存储容量为64K×8位，即64K字节。 设微机的地址线和数据线位数分别是p和q，则该存储器 芯片的地址单元总数为2p，该存储器芯片的位容量为2p × q。 例如：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根 则该芯片的位容量是位容量 = 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5页
7.1.1 半导体存储器的分类
目前常见的只读存储器ROM有：
➢ 掩膜式ROM：用户不可对其编程，其内容已由厂家设定 好，不能更改。
➢ 可编程ROM（PROM）：用户只能对其进行一次编程，写 入后不能更改。
➢ 可擦除的PROM（EPROM）：其内容可用紫外线擦除，用 户可对其进行多次编程。
➢ 电擦除的PROM（EEPROM或E2PROM）：能以字节为单位进 行擦除和更改。
A0
地
A1
址
译
码
An-1
器
存储体
三态 数据
缓冲
器
D0 D1
DN-1
R/W
控制逻辑
CS
2n×N
第8页
1. 存储体
记忆单元：能够表示二进制“0”和“1”的状态的物 理器件构成了一个个记忆单元，每个记忆单元可以保存 一位二进制信息。 存储单元：1个或多个记忆单元构成一个存储单元，每 个存储单元有一个唯一的编号，该编号就是存储单元的 地址。 存储体（存储矩阵）：许多存储单元有规则地组织起 来（一般为矩阵结构）就构成了存储体。
第6页
半导体 存储器
随机存取 存储器RAM
只读存储器 ROM
双极型
MOS型
不可编程 掩膜ROM
可编程 ROM
紫外线擦除的 EPROM
电擦除的 EEPROM 闪速存储器 （Flash Memory)
静态RAM 动态RAM
第7页
7.1.2 半导体存储器的结构
半导体存储器芯片一般由以下部分组成：地址译码电路、存 储体、三态数据缓冲器、控制逻辑。
第3页
7.1.1 半导体存储器的分类
根据制造工艺的不同，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，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储 器。 ➢ MOS型RAM具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适 用于内存储器。
A0
X0
X X1
A1
向 X2
A2
译
码
A3
器 X31
A4
32*32=1024 存储矩阵 1024*1
Y0 Y1 Y2 Y31
Y向译码器
三
态
双
向
I/O（1位）
缓
冲
器
控制电路
A5 A6 A7 A8 A9
WR RD CS
第12页
3. 读/写控制电路
三态数据缓冲器：是数据输入/输出的通道，数据传输 的方向取决于控制逻辑对三态门的控制。 读写控制电路：接收CPU发来的相关控制信号，以控制 数据的输入/输出。CPU发往存储芯片的控制信号主要有读 信号、写信号和片选信号等。 ➢ 值得注意的是：不同性质的半导体存储芯片其外围电 路部分也各有不同，如在动态RAM中还要有预充、刷新等 方面的控制电路，而对于ROM芯片，在正常工作状态下只 有输出控制逻辑等。
第10页
单译码方式只用一个译码电路对所有地址信息进行译码， 译码输出的选择线直接选中对应的存储单元。
选择线
存储体
0
A0
地
1
A1
址
2
A2 A3
译
3
码
器
15
WR
控制
CS
电路
数据缓冲器
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
第11页
双译码方式把n根地址线分成两部分，分别进行译码，产生一组行 选择线X和一组列选择线Y，每一根X线选中存储矩阵中位于同一行的 所有单元，每一根Y线选中存储矩阵中位于同一列的所有单元，当某 一单元的X线和Y线同时有效时，相应的存储单元被选中。
第7章 微型计算存储器
7.1 概述 7.2 随机存取存储器 7.3 只读存储器 7.4 微机内存区域划分 7.5 存储器与CPU的连接
第1页
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的分类 7.1.2 半导体存储器的结构 7.1.3 半导体存储器的主要性能指标 7.1.4 存储器的分级结构
第4页
7.1.1 半导体存储器的分类
MOS型RAM按信息存放方式的不同可分为静态RAM（SRAM） 和动态RAM（DRAM）。 ➢SRAM的存储电路以双稳态触发器为基础，控制电路简单， 状态稳定，只要不掉电，信息不会丢失，但集成度较低， 适用于不需要大存储容量的计算机系统。 ➢DRAM的存储单元以电容为基础，电路简单，集成度高， 但电容中的电荷由于漏电会逐渐丢失，因此DRAM需要定时 刷新，适用于大存储容量的计算机系统。
第14页
7.1.3 半导体存储器的主要性能指标
➢ 存取时间：表示启动一次存储操作到完成该操作所经历 时间，一般为几ns到几百ns。
存取时间越短，则存取速度越快。 存储器的存取时间主要与其制造工艺有关，双极型半导 体存储器的存取速度高于MOS型的存取速度。 ➢ 带宽：每秒传输数据的总量,通常以B/S表示。 带宽 = 存储器总线频率 × 数据宽度 / 8 例如：一存储器的总线频率为100MHZ，存储宽度为64位， 则： 带宽 = 100 × 64 / 8 = 800MB/S
2. 地址译码电路
存储体通常含有2n个存储单元，采用n条地址线对其进 行访问。 存储芯片中的地址译码电路对CPU从ห้องสมุดไป่ตู้址总线发来的n位 地址信息进行译码，经译码产生的选择信号可以唯一地选 中片内某一存储单元，在读/写控制电路的控制下可对该 单元进行读/写操作。 芯片内部的地址译码主要有两种方式：单译码方式和双 译码方式。 ➢单译码方式适用于容量较小的存储芯片。 ➢双译码方式适用于容量较大的存储芯片。
➢ 存储器分为两大类：内部存储器和外部存储器。 ➢ 本章主要介绍内存，内存由半导体存储器构成，因此本章
重点介绍半导体存储器的工作原理、特点和半导体存储器 的扩展技术。
第2页
7.1.1 半导体存储器的分类
根据存取方式的不同，半导体存储器可分为随机存取存 储器RAM和只读存储器ROM两类。 ➢ 随机存取存储器RAM：CPU可以对RAM的内容随机地 进行读写访问，RAM中的信息断电后会丢失。 ➢ 只读存储器ROM：ROM的内容只能随机读出而不能写 入，断电后信息不会丢失。常用来存放不需要改变的信息， 如基本输入输出系统等。
第13页
7.1.3 半导体存储器的主要性能指标
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：反映存储器可存储信息量的指标。以单元个数 ×数据位数表示。
如:某存储器存储容量为64K×8位，即64K字节。 设微机的地址线和数据线位数分别是p和q，则该存储器 芯片的地址单元总数为2p，该存储器芯片的位容量为2p × q。 例如：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根 则该芯片的位容量是位容量 = 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5页
7.1.1 半导体存储器的分类
目前常见的只读存储器ROM有：
➢ 掩膜式ROM：用户不可对其编程，其内容已由厂家设定 好，不能更改。
➢ 可编程ROM（PROM）：用户只能对其进行一次编程，写 入后不能更改。
➢ 可擦除的PROM（EPROM）：其内容可用紫外线擦除，用 户可对其进行多次编程。
➢ 电擦除的PROM（EEPROM或E2PROM）：能以字节为单位进 行擦除和更改。
A0
地
A1
址
译
码
An-1
器
存储体
三态 数据
缓冲
器
D0 D1
DN-1
R/W
控制逻辑
CS
2n×N
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1. 存储体
记忆单元：能够表示二进制“0”和“1”的状态的物 理器件构成了一个个记忆单元，每个记忆单元可以保存 一位二进制信息。 存储单元：1个或多个记忆单元构成一个存储单元，每 个存储单元有一个唯一的编号，该编号就是存储单元的 地址。 存储体（存储矩阵）：许多存储单元有规则地组织起 来（一般为矩阵结构）就构成了存储体。
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半导体 存储器
随机存取 存储器RAM
只读存储器 ROM
双极型
MOS型
不可编程 掩膜ROM
可编程 ROM
紫外线擦除的 EPROM
电擦除的 EEPROM 闪速存储器 （Flash Memory)
静态RAM 动态RAM
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7.1.2 半导体存储器的结构
半导体存储器芯片一般由以下部分组成：地址译码电路、存 储体、三态数据缓冲器、控制逻辑。
第3页
7.1.1 半导体存储器的分类
根据制造工艺的不同，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，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储 器。 ➢ MOS型RAM具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适 用于内存储器。
A0
X0
X X1
A1
向 X2
A2
译
码
A3
器 X31
A4
32*32=1024 存储矩阵 1024*1
Y0 Y1 Y2 Y31
Y向译码器
三
态
双
向
I/O（1位）
缓
冲
器
控制电路
A5 A6 A7 A8 A9
WR RD CS
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3. 读/写控制电路
三态数据缓冲器：是数据输入/输出的通道，数据传输 的方向取决于控制逻辑对三态门的控制。 读写控制电路：接收CPU发来的相关控制信号，以控制 数据的输入/输出。CPU发往存储芯片的控制信号主要有读 信号、写信号和片选信号等。 ➢ 值得注意的是：不同性质的半导体存储芯片其外围电 路部分也各有不同，如在动态RAM中还要有预充、刷新等 方面的控制电路，而对于ROM芯片，在正常工作状态下只 有输出控制逻辑等。
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单译码方式只用一个译码电路对所有地址信息进行译码， 译码输出的选择线直接选中对应的存储单元。
选择线
存储体
0
A0
地
1
A1
址
2
A2 A3
译
3
码
器
15
WR
控制
CS
电路
数据缓冲器
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
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双译码方式把n根地址线分成两部分，分别进行译码，产生一组行 选择线X和一组列选择线Y，每一根X线选中存储矩阵中位于同一行的 所有单元，每一根Y线选中存储矩阵中位于同一列的所有单元，当某 一单元的X线和Y线同时有效时，相应的存储单元被选中。
第7章 微型计算存储器
7.1 概述 7.2 随机存取存储器 7.3 只读存储器 7.4 微机内存区域划分 7.5 存储器与CPU的连接
第1页
7.1 概述
7.1.1 半导体存储器的分类 7.1.2 半导体存储器的结构 7.1.3 半导体存储器的主要性能指标 7.1.4 存储器的分级结构
第4页
7.1.1 半导体存储器的分类
MOS型RAM按信息存放方式的不同可分为静态RAM（SRAM） 和动态RAM（DRAM）。 ➢SRAM的存储电路以双稳态触发器为基础，控制电路简单， 状态稳定，只要不掉电，信息不会丢失，但集成度较低， 适用于不需要大存储容量的计算机系统。 ➢DRAM的存储单元以电容为基础，电路简单，集成度高， 但电容中的电荷由于漏电会逐渐丢失，因此DRAM需要定时 刷新，适用于大存储容量的计算机系统。
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7.1.3 半导体存储器的主要性能指标
➢ 存取时间：表示启动一次存储操作到完成该操作所经历 时间，一般为几ns到几百ns。
存取时间越短，则存取速度越快。 存储器的存取时间主要与其制造工艺有关，双极型半导 体存储器的存取速度高于MOS型的存取速度。 ➢ 带宽：每秒传输数据的总量,通常以B/S表示。 带宽 = 存储器总线频率 × 数据宽度 / 8 例如：一存储器的总线频率为100MHZ，存储宽度为64位， 则： 带宽 = 100 × 64 / 8 = 800MB/S