第05章存储器及接口技术PPT课件
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微机原理及接口技术第五章存储器精品PPT课件
200mW6，2典12型8存: 取1时6K间×8位D1(14根12 地址线17) D5
为 装2。00n6s2，2双56列:直3插2式K 封×8G位NDD2
(151根3 地址线16 )
14
15
D4 D3
6264或6164引脚图
二. 存储器的地址选择及连接 （续）
1. 线性选择方式（法简称线选法）(续)
一. CPU与半导体存储器连接中的几个要点 二. 存储器的地址选择及连接 小结 三. EPR0M与CPU的连接方法
第一节 概 述
一、存储器的分类 二、存储器的主要性能指标 三、存储系统的层次结构—速度,容量,成本的统一
一、存储器的分类
1. 按用途分
内部存储器（主存储器）：
用途：存放当前运行所需信息。 特点：速度快，容量小，价格高。
刷新地址
计数器 地址总线
地址多路器 地址
C P U
刷新定时器
仲裁
RAS
定时 CAS
提D供RAS， CARS，WE信号
A M
读/写
电路
发生器 WR
确定存储器请求和 刷新信号的优先权
数据缓冲器
三、随机存取存储器RAM （续）
4. 动态RAM接口特性
Intel 2164是64K*1的DRAM芯片，内部有4个128*128基本存储
外部存储器（辅助存储器）：
用途：存放当前暂不参与运行的文件、数据。 特点：容量大、价格低、速度慢。
一、存储器的分类 （续）
激光光盘存储器
2. 按存储介质分 半导体存储器
磁芯
磁泡
磁存储器
磁鼓
磁带
磁盘
一、存储器的分类 （续）
3.内部存储器 按性质分
《存储器及其接口 》课件
存储容量的计算公式为：存储容量 = 存储单元数 × 每个存储单元的位数。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
第05章存储器及接口技术PPT课件
RAS
缓冲器
列时钟 缓冲器
写允许时 钟缓冲器
数据输入 缓冲器
CAS WE
DIN
行、列时钟缓冲器：用以协调行、列地址的选通信号
128读出放大器：与4个128×128存储阵列相对应，接收行
地址选通的4×128个存储单元的信息，经放大(刷新)后，再
写回原存储单元。
30
刷新操作：
由于存储单元中存储信息的电容上的电荷会泄漏， 所以要在一定的时间内，对存储单元进行刷新操作，补充 电荷。芯片内部有4个128单元的读放大器，在进行刷新操
作时，芯片只接收从地址总线上发来的低7位的行地址，
1次从4个128×128的存储矩阵中各选中一行，共4×128个 单元，分别将其所保存的信息输出到4个128单元的读放大 器中，经放大后，再写回原存储单元，这样实现刷新操作。
31
A0
128 ×128 1/128行 128 ×128
VDD
A1
低7位
存储矩阵
8
4）按照存储器件原理分类 并行存储器和串行存储器
5）按照存储原理分类 6）按照数据存储状态分类
9
5.1.3存储器性能指标
1）芯片的容量：
以存储1位二进制数（bit）为单位
存储芯片容量=单元数*数据位数 单位：MB（1MB＝220字节）或GB（1GB＝230字节）
每个存储单元（一个字节）都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问
CS为低电平，WE为低 电平，写控制线有效， 数据从CPU流向存储器。
CS为低电平，OE为低 电平，读控制线有效， 数据从存储器流向CPU。
25
2、 动态RAM
1) 基本存储单元
由T1与C构成，当C充有电 荷，存储单元为1，反之为 0。依靠C的充放电原理来 保存信息。
微型计算机存储器接口技术
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成 芯片内部控制信号，控制数据的读出和写入。 ③ 数据缓冲器： 寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
④ 存储体：
是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列 规律构成。
医学ppt
10
5.2 随机存储器
一、静态RAM
RAM 通常用来存储当前运行的程序和在程序 运行过程中需要改动的数据。相对于DRAM, SRAM具有速度快，接口简单、读写操作简便等 特点，但其存储容量小，价格也偏高，故通常在 多级存储系统中被用于构成cache存储器。
VCC、GND
数据输入/输出 片选 写允许
电源、地
医学ppt
13
2. 内部ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构
A3 A4 A5 A6 A7 A8
I / O1
I / O2 I / O3
I / O4
.
行
.
VCC GN D
选
. .
64× 64存 储 矩 阵
择
.
.
......
输入
列 I/O 电 路
数据
列选择
控制
A0 A2 A1 A9
CS
医学ppt
11
常用的SRAM芯片有: Intel公司生产的2114、2128、6116、6264、62256
等。
如HY6116，HM62256，HM628128,等等 容量:1K×4, 1K×8, 2K×8, K×8,…512K×8 现以2114芯片为例对SRAM的芯片特性和接口方法进行
介绍。
a. 双极型存储器; b. MOS型存储器
2.按存取方式分类
（1）随机存取存储器RAM a. 静态RAM b. 动态RAM
④ 存储体：
是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列 规律构成。
医学ppt
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5.2 随机存储器
一、静态RAM
RAM 通常用来存储当前运行的程序和在程序 运行过程中需要改动的数据。相对于DRAM, SRAM具有速度快，接口简单、读写操作简便等 特点，但其存储容量小，价格也偏高，故通常在 多级存储系统中被用于构成cache存储器。
VCC、GND
数据输入/输出 片选 写允许
电源、地
医学ppt
13
2. 内部ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构
A3 A4 A5 A6 A7 A8
I / O1
I / O2 I / O3
I / O4
.
行
.
VCC GN D
选
. .
64× 64存 储 矩 阵
择
.
.
......
输入
列 I/O 电 路
数据
列选择
控制
A0 A2 A1 A9
CS
医学ppt
11
常用的SRAM芯片有: Intel公司生产的2114、2128、6116、6264、62256
等。
如HY6116，HM62256，HM628128,等等 容量:1K×4, 1K×8, 2K×8, K×8,…512K×8 现以2114芯片为例对SRAM的芯片特性和接口方法进行
介绍。
a. 双极型存储器; b. MOS型存储器
2.按存取方式分类
（1）随机存取存储器RAM a. 静态RAM b. 动态RAM
存储器及其接口课件
单位表示。
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
第5章 存储器系统 微型计算机原理与接口技术课件(共46张PPT)
tCO
SRAM 6264 读操作(cāozuò)时序图
10
第十页，共46页。
根据地址线的根数，SRAM芯片分为：
11 6116 2KB
13 6264 8KB
14 62128 16KB
15 62256 32KB
16 62512 64KB
根据数据线的根数，可以判断芯片中一个存储 单元能保存(bǎocún)多少位二进制信息；
3. 许多存储单元(cún chǔ dān yuán)构成了 存储器；
4. 存储器有两种根本操作：读操作和写操作；
2
第二页，共46页。
一、存储器的分类(fēn lèi)
1. 按存储器的系统结构划分： 2. 主存储器(内存、主存〕 3. 辅助存储器〔外存) 4. 高速缓冲存储器cache 5. 按存储介质分类 6. 半导体存储器---用半导体器件组成的存储器
A0
A12
WE CS2 OE
CS1 &
Y7
A19A18 A17A16 A15A14A13A12 A11A10A9A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 1X 1 X 1 1 1 0 0 0 00 00 00 0000
………
1X 1 X 1 1 1 1 1 1 11 11 11 1111
17
第十七页，共46页。
第十一页，共46页。
11
3. SRAM芯片(xīn piàn)的应用
如何使用存储器芯片，即如何实现它与系统的 连接，关键的问题是如何安排(ānpái)芯片 的地址范围使其满足用户的要求；
存储器地址译码的方法： 全地址译码方式 局部地址译码方式
第十二页，共46页。
12
地址(dìzhǐ)译码的方法
微机原理和接口技术-5-1 存储系统 65页PPT文档
六管SRAM存储器
X地址译码线
读
写
VDD(5V)
T5 T7
T3
T4
T6
T1
T2
Vss(0V)
T8
O/ I
T1 T2 工作管 I/O T3 T4负载管
T5 T6 T7 T8 门控管
Y地址译码线
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微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
位存储体封装
X地址译码线
X
D
位存储体
D
Hale Waihona Puke Y地址译码线4Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
双极型
半导体存储器
RAM
静态 MOS
动态
掩膜 ROM
ROM 可编程 PROM
可擦写 EPROM
RAM种类
双极型RAM
MOS RAM 静态RAM(SRAM)，速度快，集成度低 动态RAM(DRAM)，速度慢，集成度高
12
Zuo 华中科技大学计算机学院
MOS 管工作原理
金属氧化物半导体
G栅极
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
D漏极 S源极
G高----------D，S导通（等效为一个较小的电阻） G低----------D，S截止（断开） G与D、S之间绝缘，电压控制。
13
Zuo 华中科技大学计算机学院
5
Zuo 华中科技大学计算机学院
存储系统分级结构
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
CPU 寄 存 器
高速缓冲 存储器
主存
主机
外存 （辅存）
6
微机原理与接口技术朱红第5章存储器.ppt
2021年1月27日
16
4．片选与读／写控制电路
片选信号用以实现存储器芯片的选择。当 片选信号有效时，才能对其进行读／写操作。 在选择存储单元时，要先进行片选，再在芯 片中选择与地址相应的存储单元。片选信号 一般由地址译码器的输出及一些控制信号来 形成。
读/写控制电路则用来控制对芯片的读/写 操作。
1．基本存储单元
静态RAM的基本存储元是由两个增强型的 NM0S反相器交叉耦合而成的触发器。每个基本 的存储元由六个MOS管构成，所以，静态存储电 路又称为六管静态存储电路。
2021年1月27日
19
静态RAM的基本存储元
T3 T5 A
T1
T4 B T6 T2
T
T8
7
典型的静态RAM芯片
T1-T6构成一个基本存储元 存储一位二进制信息. T1和T2扭接,组成双稳态触发器。 两个稳态分别储存信息0和1. T3和T4接成有源负载,构成双稳: T1导通则T2截止,T2导通则T1截止. 读出时,可从A点获取所保存的信息. 写入时,将相反的信号从A.B两点同 时输入,建立新的稳态. T5,T6为该单元的行选通管 T7,T8为该单元的列选通管
I/O
I/O
写入“0”时， T1导通
T2 截 止 ， 触 发 器 记 忆
这种状态，存储信息
“0”。
2．静态RAM存储器芯片Intel 2114
• 存储容量为1K×4
• 18个引脚：
A6 1 18
-10根地址线A9～A0
A5 2 17
-4根双向数据线I/O4～I/O1 A4 3 16
-片选CS*
A3 4 15
列译码
单译码 双译码
A3A4A5
微机原理与接口技术第五章存储器
数据只能读出不能写入，断电后数据不丢 失，常用作固定数据存储。
RAM的分类与特点
静态随机存取存储器（SRAM）
动态随机存取存储器（DRAM）
速度快，集成度低，功耗大，常用作高速 缓冲存储器。
速度较慢，集成度高，功耗小，常用作主 存储器。
异步随机存取存储器（DRAM）
只读存储器（ROM）
速度慢，集成度高，功耗小，价格便宜， 常用于大容量存储。
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
交换。
存储器接口的信号线
01
02
03
地址线
用于传输CPU发出的地址 信号，指向主存储器中的 某个单元。
高密度化
随着技术的不断发展，存储器的容量和集成度将不断提高，以满 足不断增长的数据存储需求。
异构存储集成
未来存储器将朝着异构存储集成的方向发展，结合不同类型存储 器的优点，实现更高效、可靠的数据存储。
新型存储技术
新型存储技术如相变存储器、阻变存储器和闪存等将继续得到发 展，并逐渐应用于商业领域。
04
存储器接口
04
存储器接口
存储器接口的基本概念
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
微机原理与接口技术PPT第5章 存储器知识课件
2020/10/1
DRAM结构特点
• DRAM的地址线是复用的，即地址线分 为行地址和列地址两部分。在对存储单 元进行访问时，由行地址选通信号RAS 把行地址送入行地址锁存器；再由列地 址选通信号CAS把列地址送入列地址锁 存器
• CPU与DRAM之间的信息交换由DRAM 控制器完成。
2020/10/1
PC机中分级存储器结构
2020/10/1
可编程可擦除ROM(EPROM)
• EPROM特点 • EPROM芯片 Intel2764 • EPROM工作方式
2020/10/1
EPROM特点
• ROM和PROM的内容一旦写入，就无法 改变，而EPROM却允许用户根据需要对 它编程，且可以多次用紫外光照射进行 擦除和重写
2020/10/1
偶地址和奇地址存储体的选择
• A0和BHE分别选择偶地址和奇地址存储 体；
• 若A0=0选中偶地址存储体，即连接到数 据总线的低8位；若BHE=0选中奇地址存 储体，即连接到数据总线的高8位；若A0 和BHE均为0，两个存储体全选中，读/ 写一个字
2020/10/1
字、字节读写逻辑
• 选择8086地址总线A0～A19中的低A_0_~_A_10_ 地址线进行片内寻址
• 选择8086地址总线A0～A19中的高A_1_1_~_A1_9 地址线进行片间寻址
2020/10/1
片间寻址地址线的译码
采用部分译码方式：
1# RAM芯片的片选端 2# RAM芯片的片选端 3# RAM芯片的片选端 4# RAM芯片的片选端
74LS138芯片介绍
2020/10/1
存储器芯片数目的确定
• 存储器系统的总容量为8K×8，即8K字 节
DRAM结构特点
• DRAM的地址线是复用的，即地址线分 为行地址和列地址两部分。在对存储单 元进行访问时，由行地址选通信号RAS 把行地址送入行地址锁存器；再由列地 址选通信号CAS把列地址送入列地址锁 存器
• CPU与DRAM之间的信息交换由DRAM 控制器完成。
2020/10/1
PC机中分级存储器结构
2020/10/1
可编程可擦除ROM(EPROM)
• EPROM特点 • EPROM芯片 Intel2764 • EPROM工作方式
2020/10/1
EPROM特点
• ROM和PROM的内容一旦写入，就无法 改变，而EPROM却允许用户根据需要对 它编程，且可以多次用紫外光照射进行 擦除和重写
2020/10/1
偶地址和奇地址存储体的选择
• A0和BHE分别选择偶地址和奇地址存储 体；
• 若A0=0选中偶地址存储体，即连接到数 据总线的低8位；若BHE=0选中奇地址存 储体，即连接到数据总线的高8位；若A0 和BHE均为0，两个存储体全选中，读/ 写一个字
2020/10/1
字、字节读写逻辑
• 选择8086地址总线A0～A19中的低A_0_~_A_10_ 地址线进行片内寻址
• 选择8086地址总线A0～A19中的高A_1_1_~_A1_9 地址线进行片间寻址
2020/10/1
片间寻址地址线的译码
采用部分译码方式：
1# RAM芯片的片选端 2# RAM芯片的片选端 3# RAM芯片的片选端 4# RAM芯片的片选端
74LS138芯片介绍
2020/10/1
存储器芯片数目的确定
• 存储器系统的总容量为8K×8，即8K字 节
微机原理与接口技术优秀课件
存器以及存储单元都集成在一个芯片中，体积特别小 功耗低，一般为几十毫瓦(mW)
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
地
AB 地
址
址 译 码
锁
和
存
驱
动
存储体
读写控制 CB
I/O
控 DB
制
电
路
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
只读 可编程只读存储器PROM
存
存储器 可擦除可编程只读存储器EPROM ROM 电可擦可编程只读存储器EEPROM
储
快闪存储器Flash Memory
器
磁表面 存储器
磁盘存储器 磁带存储器
硬盘 软盘
光介质存储器
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.1 存储器的分类——按信息的可保存性分类
➢ 价格/位——常用每字节或每MB成本表示，即C=价格/容量
➢ 可靠性——通常用平均无故障工作时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF）即两次故障之间的平均时间来衡量。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.3 存储系统的概念
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及相关软件构成。
➢ 辅助存储器——又称外部存储器，主要用来存放当前暂时不 参加运算的程序和数据，通常CPU不直接访问辅存。
➢ 高速缓冲存储器(Cache)——用于弥补计算机内部各器件之间 的速度差异。主要采用双极型(TTL)半导体存储器件。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
地
AB 地
址
址 译 码
锁
和
存
驱
动
存储体
读写控制 CB
I/O
控 DB
制
电
路
第5章 微机的存储系统
5.2 半导体存储器的基本知识
5.2.2 半导体存储器芯片的结构
只读 可编程只读存储器PROM
存
存储器 可擦除可编程只读存储器EPROM ROM 电可擦可编程只读存储器EEPROM
储
快闪存储器Flash Memory
器
磁表面 存储器
磁盘存储器 磁带存储器
硬盘 软盘
光介质存储器
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.1 存储器的分类——按信息的可保存性分类
➢ 价格/位——常用每字节或每MB成本表示，即C=价格/容量
➢ 可靠性——通常用平均无故障工作时间（Mean Time Between Failures，简称MTBF）即两次故障之间的平均时间来衡量。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
5.1.3 存储系统的概念
存储系统由存放程序和数据的各类存储设备及相关软件构成。
➢ 辅助存储器——又称外部存储器，主要用来存放当前暂时不 参加运算的程序和数据，通常CPU不直接访问辅存。
➢ 高速缓冲存储器(Cache)——用于弥补计算机内部各器件之间 的速度差异。主要采用双极型(TTL)半导体存储器件。
第5章 微机的存储系统
5.1 存储器概述
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2）芯片的存取速度
在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写 入存储器）所需要的时间
单位：ns（1ns = 10-9秒）
5.1.4-5.1.5自学内容
10
5.2存储器体系结构及工作原理
在微型机系统中，存储器是很重要的组成部分，虽然 存储器的种类很多，但它们在系统中的整体结构及读写的工 作过程是基本相同的。一般情况下，一个存储器系统由以下 几部分构成。
1、 静态RAM 1) 基本存储单元
存 储 单 元 （ 8 位 ）
内存
12
2) 存储体
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，就要用M×N个基本存储单元，它们按 一定的规则排列起来，这些由基本存储单元所构成的阵列称 为存储体或存储矩阵。
微机系统的内存是按字节组织的，每个字节由8个基本的 存储单元构成，能存放8位二进制信息，CPU把这8位二进制 信息作为一个整体来进行处理。
微机原理与接口技术
1
第四章 存储器系统
2
第一节 概述
3
在现代计算机中，存储器是核心组成部分之一。因为有 了它，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。
存储器的性能指标有：容量、速度和成本。
容量：存储器系统的容量越大，表明其能够保存的信息量 越多，相应计算机系统的功能越强；
19
…
…
…… ……
输出地址 数据从CPU到数据总线
地址选通
WE OE
b7
b6
2
1
译
地址总线
码
AB
器
b7
b6
b7
b6
b7
b6
写信号有效 数据进入内存
WR(写)
4
RD(读)
……
b0…b6 b7
b0
…
5
…… b0 …
b0
…
…… b0 …
3 数据总线
DB
20
…
…
5.2.2 读写存储器RAM
在微机系统的工作过程中可以随时地对其中的各个存储单元进行读/写操作。
13
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 储单元存放8位二进制信息，每个存储单元都用不同的地址 加以区分。CPU要对某个存储单元进行读/写操作，必须先 通过地址总线，向存储器系统发出所需访问的存储单元的 地址码。地址译码器的作用是用来接受CPU送来的地址信 号并对它们进行译码，选择与地址码相对应的存储单元， 以便对该单元进行操作。
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，其内部有 两个稳定且互相对立的状态，并能够在外部对其状态进行识 别和改变。
11
内存储器结构与工作过程示意图
数据总线
00000000000000000000000000000001
地址总线
Write信号 控制总线
地地 址址 寄译 存码 器器
读写控制电路
(辅助存储器)
5
5.1.2存储器分类
随着计算机系统结构的发展和器件的发展，存储器的种类 日益繁多，分类的方法也有很多种。 1)按数据存取方式分类
直接存储器 顺序体存储器
存储器 随机存储器
先进先出存储器 多端口存储器
6
2）按照存储器件原理分类
双极性TTL和单极性MOS
3）按照存储原理分类 •RAM(Random Access Memory随机存取存储器)： 每个存储单元内容既可以随时读出，又可以随时写入。 访问所需时间基本固定，而与存储单元地址无关。计算机的 内存主要采用随机存储器。 随机存储器多采用MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电路 芯片制成。易失性。
8
4）按照存储器件原理分类 并行存储器和串行存储器
5）按照存储原理分类 6）按照数据存储状态分类
9
5.1.3存储器性能指标
1）芯片的容量：
以存储1位二进制数（bit）为单位
存储芯片容量=单元数*数据位数 单位：MB（1MB＝220字节）或GB（1GB＝230字节）
每个存储单元（一个字节）都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问
读写控制信号用来实现对存储器中数据的流向的控制。
18
输出地址 地址选通 读信号有效
1
地址总线 AB
…… ……
WE OE
4
b7
b6
2
CS
译
b7
b6
码
器
b7
b6
CS
b7
b6
数据从内存输出 WR(写) 数据到数据总线
RD(读)
3
……
b0…b6 b7
b0
…
…… b0 …
b0
…
…… b0 …
5 数据总线
DB
速度：一般情况下，相对于高速CPU，存储器的存取速度 总要慢1～2个数量级；
成本：存储器的位成本也是存储器的重要性能指标。
4
在计算机系统中常采用三级存储器结构
Cache 高速缓冲器
内存储器 （RAM和ROM）
主机内存储器 （硬盘、光盘）
内存储器 （使用半导体存储器芯片）
外存储器
后备移动存储器（磁带、光盘）
地址译码有两种方式：单译码和双译码。
14
单译码： 适用于小容量存储器，存储器线性排列，以字选择线来选择 某个字的所有位，特点是译码输出线较多。当地址码有10根 时，有210＝1024根输出线，分别控制1024条字选择线。
15
双译码： 存储器以矩阵的形式排列，将地址线分成两部分，对应 的地址译码器也是两部分，即行译码器和列译码器，行 译码器输出行地址选择信号，列译码器输出列地址选择 信号，行列选择线交叉处即为选中的内存单元。其特点 是译码输出线较少，适合于较大的存储器系统。
–DRAM（动态随机存取存储器） –SRAM（静态随机存取存储器）
7
•ROM（Read Only Memory只读存储器） 只能读出不能写入的存储器，它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。由于它和RAM分享 主存的地址空间，所以仍属于主存的一部分。
–Mask ROM（掩膜ROM） –PROM（Programmable ROM）和EPROM（Erasable Programmable ROM） –Flash ROM（快擦除ROM，或闪速存储器）
16
例，将n根地址线分成M＋N，相应的存储单元为2M×2N, 地址选 择线共有2M+2N条, 大大小于2n条。
2N选择线
N根 n根
M根
……
……
Байду номын сангаас
……
列译码器
……
行 译
存储
码
单元
器
2M选择线
17
4) 片选与读写控制信号
片选信号用以实现芯片的选择，对于一个芯片来说， 只有片选信号有效，才能对其进行读写操作。应首先使芯 片的片选信号有效(大地址)，才能选择其中的存储单元进行 操作。
在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写 入存储器）所需要的时间
单位：ns（1ns = 10-9秒）
5.1.4-5.1.5自学内容
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5.2存储器体系结构及工作原理
在微型机系统中，存储器是很重要的组成部分，虽然 存储器的种类很多，但它们在系统中的整体结构及读写的工 作过程是基本相同的。一般情况下，一个存储器系统由以下 几部分构成。
1、 静态RAM 1) 基本存储单元
存 储 单 元 （ 8 位 ）
内存
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2) 存储体
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，就要用M×N个基本存储单元，它们按 一定的规则排列起来，这些由基本存储单元所构成的阵列称 为存储体或存储矩阵。
微机系统的内存是按字节组织的，每个字节由8个基本的 存储单元构成，能存放8位二进制信息，CPU把这8位二进制 信息作为一个整体来进行处理。
微机原理与接口技术
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第四章 存储器系统
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第一节 概述
3
在现代计算机中，存储器是核心组成部分之一。因为有 了它，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。
存储器的性能指标有：容量、速度和成本。
容量：存储器系统的容量越大，表明其能够保存的信息量 越多，相应计算机系统的功能越强；
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…… ……
输出地址 数据从CPU到数据总线
地址选通
WE OE
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译
地址总线
码
AB
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b7
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写信号有效 数据进入内存
WR(写)
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RD(读)
……
b0…b6 b7
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…… b0 …
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…… b0 …
3 数据总线
DB
20
…
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5.2.2 读写存储器RAM
在微机系统的工作过程中可以随时地对其中的各个存储单元进行读/写操作。
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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 储单元存放8位二进制信息，每个存储单元都用不同的地址 加以区分。CPU要对某个存储单元进行读/写操作，必须先 通过地址总线，向存储器系统发出所需访问的存储单元的 地址码。地址译码器的作用是用来接受CPU送来的地址信 号并对它们进行译码，选择与地址码相对应的存储单元， 以便对该单元进行操作。
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，其内部有 两个稳定且互相对立的状态，并能够在外部对其状态进行识 别和改变。
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内存储器结构与工作过程示意图
数据总线
00000000000000000000000000000001
地址总线
Write信号 控制总线
地地 址址 寄译 存码 器器
读写控制电路
(辅助存储器)
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5.1.2存储器分类
随着计算机系统结构的发展和器件的发展，存储器的种类 日益繁多，分类的方法也有很多种。 1)按数据存取方式分类
直接存储器 顺序体存储器
存储器 随机存储器
先进先出存储器 多端口存储器
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2）按照存储器件原理分类
双极性TTL和单极性MOS
3）按照存储原理分类 •RAM(Random Access Memory随机存取存储器)： 每个存储单元内容既可以随时读出，又可以随时写入。 访问所需时间基本固定，而与存储单元地址无关。计算机的 内存主要采用随机存储器。 随机存储器多采用MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电路 芯片制成。易失性。
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4）按照存储器件原理分类 并行存储器和串行存储器
5）按照存储原理分类 6）按照数据存储状态分类
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5.1.3存储器性能指标
1）芯片的容量：
以存储1位二进制数（bit）为单位
存储芯片容量=单元数*数据位数 单位：MB（1MB＝220字节）或GB（1GB＝230字节）
每个存储单元（一个字节）都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问
读写控制信号用来实现对存储器中数据的流向的控制。
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输出地址 地址选通 读信号有效
1
地址总线 AB
…… ……
WE OE
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译
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码
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数据从内存输出 WR(写) 数据到数据总线
RD(读)
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……
b0…b6 b7
b0
…
…… b0 …
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…… b0 …
5 数据总线
DB
速度：一般情况下，相对于高速CPU，存储器的存取速度 总要慢1～2个数量级；
成本：存储器的位成本也是存储器的重要性能指标。
4
在计算机系统中常采用三级存储器结构
Cache 高速缓冲器
内存储器 （RAM和ROM）
主机内存储器 （硬盘、光盘）
内存储器 （使用半导体存储器芯片）
外存储器
后备移动存储器（磁带、光盘）
地址译码有两种方式：单译码和双译码。
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单译码： 适用于小容量存储器，存储器线性排列，以字选择线来选择 某个字的所有位，特点是译码输出线较多。当地址码有10根 时，有210＝1024根输出线，分别控制1024条字选择线。
15
双译码： 存储器以矩阵的形式排列，将地址线分成两部分，对应 的地址译码器也是两部分，即行译码器和列译码器，行 译码器输出行地址选择信号，列译码器输出列地址选择 信号，行列选择线交叉处即为选中的内存单元。其特点 是译码输出线较少，适合于较大的存储器系统。
–DRAM（动态随机存取存储器） –SRAM（静态随机存取存储器）
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•ROM（Read Only Memory只读存储器） 只能读出不能写入的存储器，它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。由于它和RAM分享 主存的地址空间，所以仍属于主存的一部分。
–Mask ROM（掩膜ROM） –PROM（Programmable ROM）和EPROM（Erasable Programmable ROM） –Flash ROM（快擦除ROM，或闪速存储器）
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例，将n根地址线分成M＋N，相应的存储单元为2M×2N, 地址选 择线共有2M+2N条, 大大小于2n条。
2N选择线
N根 n根
M根
……
……
Байду номын сангаас
……
列译码器
……
行 译
存储
码
单元
器
2M选择线
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4) 片选与读写控制信号
片选信号用以实现芯片的选择，对于一个芯片来说， 只有片选信号有效，才能对其进行读写操作。应首先使芯 片的片选信号有效(大地址)，才能选择其中的存储单元进行 操作。