数字电路第三章PPT

存储器的读、写周期
在连接时,CPU控制信号与存储器的读、 写周期之间的配合问题是非常重要的。
读周期
存储器的读、写周期
写周期:
写入的时序信号必须同步。当R/W线负脉 冲时，地址线和数据线必须稳定，不能改 变。数据立即被存储于地址线对应的单元。
DRAM的刷新
“读出”即刷新。
启动一行线可以完成整行同时刷新，依 次处理每一行。需要刷新地址计数器。
光擦可编程只读存储器
仍然通过字线和位线控 制，存储元接通为0，断 开为1。
有4种工作方式：读、未 选中、功率下降、编程
存储器的组成
存储体：大量 存储单元的集 合，需解决寻 址，驱动，控 制等问题
地址译码器： 驱动器: I/O电路： 片选: 读/写控制： 输出驱动电路:
地址译码器
存储器分类
存储介质 半导体存储器; 磁表面存储器。 状态改变的快慢决定了存取速度 存储方式 随机存储器 任何存储单元的内容都能
被随机存取，且存取时间和存储单元的 物理位置无关。 顺序存储器 只能按某种顺序来存取， 存取时间和存储单元的物理位置有关。
存储器分类
存取功能可变性 只读存储器(ROM) 存储的内容固定不变，只
随机读写存储器
分为静态和动态两种。它们是组成存储 器的基础和核心。
存取速度快，存储体积小，可靠性高， 价格低廉；断电后不能保存信息。
SRAM存储器：由两个MOS反相器交叉 耦合而成的触发器, 有两个稳定的状态， 分别表示一位二进制。
DRAM存储器：利用电容中存储的电荷 暂时存储信息，需要不断刷新，集成度 高，但速度较慢
主存储器的技术指标
存储容量：在一个存储器中可以容纳的存储单 元总数， 反映了存储空间的大小，单位 字数， 字节数 KB,MB,GB,TB
存取时间：启动到完成一次存储器操作所经 历的时间，决定了主存的速度，单位 ns
存储周期：连续启动两次操作所需间隔的最 小时间，反映了主存的速度 ，单位 ns
存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信 息量, 是数据传输速率技术指标 单位 位/秒， 字节/秒
存储器芯片的容量是有限的,为了满足 实际存储器的容量要求，需要对存储器 进行扩展。
使用多片存储器需要电路确定各片地址 空间等
位扩展法
只加大字长，而存储器的字数与存储器 芯片字数一致,对片子没有选片要求， 地址线全部接入芯片，数据线分别接入 总线
字扩展法
仅在字向扩充，位数不变.需由片选信号来区 分各片地址。数据线全部接入芯片，地址线 分片内、片外两组，低位进芯片，进行片内 寻址，高位进译码器选片。
根据n位地址选 择2n线中之一
单译码：适用 于小容量存储 器，只有一个 地址译码器
双译码：适用 于大容量存储 器，有X向和Y 向两个译码器。
SRAM实例---2114(1K*4)
存储器对外呈现 三组信号线，即 地址线、数据线、 读/写控制线
64*64阵列
4 位 DB,10(6+4) 位AB,CS WE
存储器的分级结构
高速缓冲存储器：简称Cache，高速存 取指令和数据，存取速度快，但价格贵， 存储容量小，现在还使用多级Cache
主存储器：简称主存，存放计算机运行 期间的大量程序和数据，速度较快，容 量有限。
外存储器：简称外存，存放系统程序和 大型数据文件及数据库，存储容量大， 位成本低，但速度慢。
DRAM实例---2116 (16K*1 )
128*12 8的阵 列。
需要14 位地址， 但仅提 供7根 地址线， 需要分 时传送 地址
EPROM实例--- 2716(2K*8)
11根地址线，7 条行译码，4条 列译码
8根数据线
存储器与CPU连接
CPU对存储器进行读/写操作，首先由 地址总线给出地址信号，然后要发出读 操作或写操作的控制信号，最后在数据 总线上进行信息交流，因此要分别完成 地址线、数据线和控制线的连接。
六管SRAM存储元
MOS 管高电平导通，低 电平截止。A，B两点电 位总是互为相反。
写操作 读操作 读写操作必须X/Y译码线
同时有效
单管动态存储元
单管动态存储元电路由一个 管子T1和一个电容C构成
写入
读出
读出是破坏性的，要立即按 读出信息予以充电再生。
它元件数量少，集成度高， 但需要有高鉴别能力的读出 放大器配合工作，外围电路 比较复杂。
计算机组成原理
多层次的存储系统
存储器概述
存储位元：存储器中最小的存储单位，是一 个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或 磁性材料，有两个状态，可存储一个二进制 位。
存储单元：由若干个存储元组成，有固定长 度，可以是字长或字节。
存储器：由许多存储单元组成，统一编址。
在主存中为了指出存储位置，要给每个存储 单元一个编号，称为地址。如果给每个机器 字编址，称为字寻址。如果给每个字节编址， 称为字节寻址。
能读出而不能写入。 随机读写存储器(RAM) 既能读出又能写入。 信息的易失性 非永久记忆存储器 断电后信息即消失。如
RAM 永久记忆存储器 断电后仍能保存信息。如磁
盘 系统中的作用 可分为主存储器、辅助存储器、
高速缓冲存储器、控制存储器等。
存储器的分级结构
为了要求容量大， 速度快，成本低， 目前通常采用多 级存储器体系结 构，即使用高速 缓冲存储器、主 存储器和外存储 器。
字位同时扩展法
地址总线的宽度决定了存储器的存储容 量，数据总线的宽度决定了存储器的字 长。
一个存储器的容量假定为M×N位，若 使用L×k 位的芯片L＜M,k＜N，需要在 字向和位向同时进行扩展。此时共需要 (M/L×(N/k)个存储器芯片
数据线根据所在的位接入数据总线，地 址线也需分组，高位进译码器选片，低 位进芯片选存储单元。
只ห้องสมุดไป่ตู้存储器
简称ROM，只能读出，不能写入。具 有不易失性。
分为三类：
–掩模式：数据在芯片制造过程中就确定 可 靠性和集成度高，价格便宜 不能重写
–一次编程(PROM)：用户可以根据需要自 行改变产品中某些存储元,只能一次性改写
–多次编程(EPROM)：可以用紫外光照射或 电的方法多次改写ROM中的内容