计算机组成原理第三章多层次的存储器汇编
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3.2 SRAM存储器
3.2.1 基本的静态存储元阵列 3.2.2 基本的SRAM逻辑结构 3.2.3 读/写周期波形图
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3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根据信 息存储的机理不同可以分为两类：
静态读写存储器(SRAM)：触发器，存取速度快,存 储容量不如DRAM大。 动态读写存储器(DRAM)：电容
读取时间依次为：ms 200ns 20ns 10ns CPU能直接访问内存，不能直接访问外存 主存-Cache: 主存与CPU速度匹配问题 外存-主存： 容量
3.1.3主存储器的技术指标
字存储单元：存放一个机器字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。 字节存储单元：存放一个字节的单元，相应的地址称为字节地址。 一个机器字可以包含多个字节，例如一个16位的二进制存储单元可以 存放两个字节，可以按字编址，也可以按字节编址。 存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数。存储容量越大， 能存储的信息就越多。 存取时间又称存储器访问时间：指一次读操作命令发出到该操作完成， 将数据读出到数据总线上所经历的时间。通常取写操作时间等于读操 作时间，故称为存储器存取时间。 存储周期：指连续启动两次读操作所需间隔的最小时间。通常，存储 周期略大于存取时间，其时间单位为ns。 存取周期=存取时间+恢复时间 存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，通常以位/秒或字节 /秒做度量单位。存取周期500ns,每个存取周期可访问16位，带宽是 16/(500*10-9)=32*106位/秒
RAM：双极型/MOS ROM：MROM/PROM/EPROM/EEPROM
按信息的可保存性分类：永久性和非永久性的 按存储器系统中的作用分类：主/辅/缓
4Fra Baidu bibliotek
磁表面存储器的读写原理
写操作：当写线圈中通过一定 方向的脉冲电流时，铁芯内就 产生一定方向的磁通。 读操作：当磁头经过载磁体的 磁化元时，由于磁头铁芯是良 好的导磁材料，磁化元的磁力 线很容易通过磁头而形成闭合 磁通回路。不同极性的磁化元 在铁芯里的方向是不同的。
第三章 多层次的存储器
3.1存储器概述 3.2SRAM存储器 3.3DRAM存储器 3.4只读存储器和闪速存储器 3.5并行存储器 3.6Cache存储器 3.7虚拟存储器 3.8奔腾系列机的虚存组织
返回
1
3.1 存储器概述
3.1.1 存储器的分类 3.1.2 存储器的分级 3.1.3 主存储器的技术指标
14
3.2.1 基本的静态存储元阵列
1、存储位元 2、三组信号线
CAI
地址线 数据线
行线 列线
控制线 R/W 高电平读 低电平写
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
SRAM芯大多采用 双译码方式，以便 组织更大的存储容 量。采用了二级译 码：将地址分成x 向、y向两部分如 图所示。
返回
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3.1.1 存储器的分类
一个双稳态半导体电路或一个晶体管或一个磁 性材料的存储元可以存储一位二进制代码。 这个二进制代码位是存储器中的最小存储单元 ，称作存储位元。 一个存储单元由多个存储位元组成 存储器由多个存储单元组成
3.1.1 存储器的分类
按存储介质分类：磁表面/半导体存储器 按存取方式分类：随机/顺序存取 随机存取:存储内容能被随机读取，存取时间与物 理位置无关（半导体） 顺序存取：存储内容只能按顺序访问(磁带) 磁盘结构：（柱面 磁道 扇区） 半顺序存储器 按读写功能分类：ROM，RAM
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磁盘结构
盘片的上下两面都能记录信息，通常把 磁盘片表面称为记录面。记录面上一 系列同心圆称为磁道。每个盘片表面 通常有几百到几千个磁道，每个磁道 又分为若干个扇区，从图中看出，外 面扇区比里面扇区面积要大。磁盘上 的这种磁道和扇区的排列称为格式。 磁盘地址由记录面号、磁道号、扇区号 三部分组成。为进行读写操作，要求 定出磁道的起始位置，称为“索引”， 索引标志在传感器检索下可产生脉冲 信号，再通过磁盘控制器处理，便可 定出磁道起始位置。磁盘读写操作以 扇区为单位一位一位串行进行，每个 扇区记录一个数据块。
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3.1.2 存储器的分级
CAI
高速缓冲存储器简称cache，它 是计算机系统中的一个高速小 容量半导体存储器。 主存储器简称主存，是计算机 系统的主要存储器，用来存放 计算机运行期间的大量程序和 数据。 外存储器简称外存，它是大容 量辅助存储器。
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外存-主存-Cache-CPU
CAI
读入时,G1关闭， G2打开,8输入缓冲 器关闭，8输出缓 冲器打开。 写入时，G1打开， G2关闭，8输入打 开，8输出关闭。
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
存储体（256×128×8）
通常把各个字的同一个字的同一位集成在一个芯 片（32K×1）中，32K位排成256×128的矩阵。 8个片子就可以构成32KB。 采用双译码的方式（减少选择线的数目）。 A0~A7为行地址译码线 A8~A14为列地址译码线
地址译码器
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
读与写的互锁逻辑 控制信号中CS是片选信号， CS有效时（低电平），门G1、G2 均被打开。OE为读出使能信号， OE有效时（低电平），门G2开启， 当写命令WE=1时（高电平），门 G1关闭，存储器进行读操作。写操 作时，WE=0，门G1开启，门G2 关闭。注意，门G1和G2是互锁的， 一个开启时另一个必定关闭，这样 保证了读时不写，写时不读。
磁盘上信息的分布
磁盘上信息的分布
空白段：留出时间作为磁盘控制器的读写时间
序标： 磁盘控制器的同步定时信号
校验字：用来校验磁盘读出的数据是否正确
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3.1.2 存储器的分级
目前存储器的特点是：
• 速度快的存储器价格贵，容量小； • 价格低的存储器速度慢，容量大。
在计算机存储器体系结构设计时，我们希 望存储器系统的性能高、价格低，那么在存储 器系统设计时，应当在存储器容量，速度和价 格方面的因素作折中考虑，建立了分层次的存 储器体系结构如下图所示。
3.2 SRAM存储器
3.2.1 基本的静态存储元阵列 3.2.2 基本的SRAM逻辑结构 3.2.3 读/写周期波形图
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3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根据信 息存储的机理不同可以分为两类：
静态读写存储器(SRAM)：触发器，存取速度快,存 储容量不如DRAM大。 动态读写存储器(DRAM)：电容
读取时间依次为：ms 200ns 20ns 10ns CPU能直接访问内存，不能直接访问外存 主存-Cache: 主存与CPU速度匹配问题 外存-主存： 容量
3.1.3主存储器的技术指标
字存储单元：存放一个机器字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。 字节存储单元：存放一个字节的单元，相应的地址称为字节地址。 一个机器字可以包含多个字节，例如一个16位的二进制存储单元可以 存放两个字节，可以按字编址，也可以按字节编址。 存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数。存储容量越大， 能存储的信息就越多。 存取时间又称存储器访问时间：指一次读操作命令发出到该操作完成， 将数据读出到数据总线上所经历的时间。通常取写操作时间等于读操 作时间，故称为存储器存取时间。 存储周期：指连续启动两次读操作所需间隔的最小时间。通常，存储 周期略大于存取时间，其时间单位为ns。 存取周期=存取时间+恢复时间 存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，通常以位/秒或字节 /秒做度量单位。存取周期500ns,每个存取周期可访问16位，带宽是 16/(500*10-9)=32*106位/秒
RAM：双极型/MOS ROM：MROM/PROM/EPROM/EEPROM
按信息的可保存性分类：永久性和非永久性的 按存储器系统中的作用分类：主/辅/缓
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磁表面存储器的读写原理
写操作：当写线圈中通过一定 方向的脉冲电流时，铁芯内就 产生一定方向的磁通。 读操作：当磁头经过载磁体的 磁化元时，由于磁头铁芯是良 好的导磁材料，磁化元的磁力 线很容易通过磁头而形成闭合 磁通回路。不同极性的磁化元 在铁芯里的方向是不同的。
第三章 多层次的存储器
3.1存储器概述 3.2SRAM存储器 3.3DRAM存储器 3.4只读存储器和闪速存储器 3.5并行存储器 3.6Cache存储器 3.7虚拟存储器 3.8奔腾系列机的虚存组织
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3.1 存储器概述
3.1.1 存储器的分类 3.1.2 存储器的分级 3.1.3 主存储器的技术指标
14
3.2.1 基本的静态存储元阵列
1、存储位元 2、三组信号线
CAI
地址线 数据线
行线 列线
控制线 R/W 高电平读 低电平写
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
SRAM芯大多采用 双译码方式，以便 组织更大的存储容 量。采用了二级译 码：将地址分成x 向、y向两部分如 图所示。
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3.1.1 存储器的分类
一个双稳态半导体电路或一个晶体管或一个磁 性材料的存储元可以存储一位二进制代码。 这个二进制代码位是存储器中的最小存储单元 ，称作存储位元。 一个存储单元由多个存储位元组成 存储器由多个存储单元组成
3.1.1 存储器的分类
按存储介质分类：磁表面/半导体存储器 按存取方式分类：随机/顺序存取 随机存取:存储内容能被随机读取，存取时间与物 理位置无关（半导体） 顺序存取：存储内容只能按顺序访问(磁带) 磁盘结构：（柱面 磁道 扇区） 半顺序存储器 按读写功能分类：ROM，RAM
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磁盘结构
盘片的上下两面都能记录信息，通常把 磁盘片表面称为记录面。记录面上一 系列同心圆称为磁道。每个盘片表面 通常有几百到几千个磁道，每个磁道 又分为若干个扇区，从图中看出，外 面扇区比里面扇区面积要大。磁盘上 的这种磁道和扇区的排列称为格式。 磁盘地址由记录面号、磁道号、扇区号 三部分组成。为进行读写操作，要求 定出磁道的起始位置，称为“索引”， 索引标志在传感器检索下可产生脉冲 信号，再通过磁盘控制器处理，便可 定出磁道起始位置。磁盘读写操作以 扇区为单位一位一位串行进行，每个 扇区记录一个数据块。
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3.1.2 存储器的分级
CAI
高速缓冲存储器简称cache，它 是计算机系统中的一个高速小 容量半导体存储器。 主存储器简称主存，是计算机 系统的主要存储器，用来存放 计算机运行期间的大量程序和 数据。 外存储器简称外存，它是大容 量辅助存储器。
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外存-主存-Cache-CPU
CAI
读入时,G1关闭， G2打开,8输入缓冲 器关闭，8输出缓 冲器打开。 写入时，G1打开， G2关闭，8输入打 开，8输出关闭。
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
存储体（256×128×8）
通常把各个字的同一个字的同一位集成在一个芯 片（32K×1）中，32K位排成256×128的矩阵。 8个片子就可以构成32KB。 采用双译码的方式（减少选择线的数目）。 A0~A7为行地址译码线 A8~A14为列地址译码线
地址译码器
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3.2.2 基本的SRAM逻辑结构
读与写的互锁逻辑 控制信号中CS是片选信号， CS有效时（低电平），门G1、G2 均被打开。OE为读出使能信号， OE有效时（低电平），门G2开启， 当写命令WE=1时（高电平），门 G1关闭，存储器进行读操作。写操 作时，WE=0，门G1开启，门G2 关闭。注意，门G1和G2是互锁的， 一个开启时另一个必定关闭，这样 保证了读时不写，写时不读。
磁盘上信息的分布
磁盘上信息的分布
空白段：留出时间作为磁盘控制器的读写时间
序标： 磁盘控制器的同步定时信号
校验字：用来校验磁盘读出的数据是否正确
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3.1.2 存储器的分级
目前存储器的特点是：
• 速度快的存储器价格贵，容量小； • 价格低的存储器速度慢，容量大。
在计算机存储器体系结构设计时，我们希 望存储器系统的性能高、价格低，那么在存储 器系统设计时，应当在存储器容量，速度和价 格方面的因素作折中考虑，建立了分层次的存 储器体系结构如下图所示。