存储器原理与接口(4)

存储器的性能一直是计算机性能的主要指标。
所谓存储器，是指许多存储器单元的集合。
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5.1 存储器分类
存储器按作用分类
RAM
内存
存储器
外存
ROM
SRAM DRAM EPROM EEROM
高速缓存
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5.2 多层存储结构概念
由于内存的工作速度总是不能满足CPU的需要， 同时内存在容量上也总是落后于系统软件和应 用软件的需要。因此，要取得一个兼有大容量、 高速度和低成本的存储系统，应该在系统结构 的设计上综合利用各种存储器的特长，回避其 弱点，组成一个在性价比上最忧的存储系统， 为此，提出了多层存储器结构的概念。
字结构——n根地址线输入经全译码得到2n个输出， 用以选择2n个字。
复合译码结构——把n根地址线分成接近相等的两段，分别
译码，产生一组X地址线和一组Y地址线，然后让X地址线和一 组Y地址线在字存储单元列成矩阵的存储体中一一相“与”，选 择出相应的存储体。
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5.4 8086系统的存储器组织
1KB=210B 8KB=213B 16KB=214B 32KB=215B 64KB=216B 128KB=217B 256KB=218B
1MB=220B
1GB=230B
1TB=240B
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.2主存储器的基本组成
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地址线根数为13，2的13次方＝8K
速度(存储器访问时间)
低速在300 ns以上 , 中速在100 ns ~ 200 ns之间, 超高速小于20 ns。
6116 RAM为120 ns，2764 EPROM为200 ns
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.1主存储器——主要指标
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.2主存储器的基本组成
半导体存储器RAM可分为静态和动态两种。
静态存储器单元电路由双稳态触发器构成；
动态存储器单元电路由MOS开关管和电容器构成。
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.2主存储器的基本组成
存储电路有规则地组合起来，构成了存储体；
如果A0=0，则字存放在偶地址开始的单元中，低8 位存放在偶地址的字节单元里，高8位存放在奇地址 的字节单元里；
这种系统的不断发展和完善，就逐步形成了现在广泛使 用的虚拟存储系统。
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5.2 多层存储结构概念
在这个系统中，程序员可用机器指令地址码对整个程序 统一编址。
这种指令地址码称为虚拟地址、逻辑地址或程序地址等， 其对应的存储容量称为虚拟容量或程序空间。
主存的实际地址称为物理地址、实（存）地址，其对应 的存储容量称为主存容量、实存容量或实（主）存空间。
存储器是由大量的存储体构成。
一个存储器芯片除了存储体外，还有许多外围电路： 地址译码器；
I/O电路； 片选控制端；
集电极开路或三态输出缓冲器。
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.2主存储器的基本组成
存储器的地址译码有两种方式： 单译码（字结构）； 双译码（复合译码结构）。
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5.4 8086系统的存储器组织
8086CPU在最大模式下的内存接口配置：
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5.4 8086系统的存储器组织
为了有效地使用存储空间，一个字可以存储在以偶地 址或奇地址开始的连续两个字节单元中，地址的最低 有效位A0决定了字的边界。
主要目的在于解决速度与成本的问题。其容量呈 金字塔形分布，速度逐级下降但容。
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5.2 多层存储结构概念
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5.2 多层存储结构概念
高速缓存是计算机 提高整体性能的一 种技术。由于Cache只
占存储器的很少一部分，成 本增加不多，解决了速度与
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5.3 主存储器及存储控制
5.3.1主存储器——主要指标
容量 存储容量
存储容量 = 单元数 X 数据线位数(bit)
例: 2764 EPROM的容量为 (8K X 8bit)
地址线根数为13， 2的13次方＝8K
6264 SRAM的容量为 (8K X 8bit)
价格的矛盾。
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5.2 多层存储结构概念
采用四级存储的层次结构可以得到一个容量极大、 价格很低，而速度很高的存储系统，成为当今计算 机存储器的典型结构。
从整个微型计算机存储器分层结构来看，整个结 构主要是两个层次：
Cache——主存层次； 主存——辅存层次。
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1.不同模式下CPU的存储器接口
8086CPU在最小模式和最大模式下的配置是不同的。 所以8086CPU在最小模式和最大模式下的内存接口 配置也不相同。
最小模式下的配置见图5.8，最大模式下的配置见图5.9。
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5.4 8086系统的存储器组织
8086CPU在最小模式下的内存接口配置：
5.4.1 8086CPU的存储器接口 实现接口包括三项工作： 存储器结构的确定； 存储器芯片的选择； 存储器接口设计。
其中，存储器接口设计实际上就是要解决存储器 与系统三大总线的正确连接与时序匹配问题。
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5.4 8086系统的存储器组织
5.4.1 8086CPU的存储器接口
第5章 半导体存储器
机械系统计算机控制 2008 机电学院
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存储器
存储器是计算机的重要组成部分，用来存储程序和 数据。
存储器的性能一直是计算机性能的主要指标。
所谓存储器，是指许多存储器存储器单元的集合。
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5.1 存储器分类
存储器是计算机的重要组成部分，用来存储程序和数据。
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5.2 多层存储结构概念
Cache——主存层次解决的是CPU与主存速度上的差距。
Cache——主存层次的速度接近于CPU，但容量却是主 存的。 主存——辅存层次解决了存储器的大容量与低成本之间 的矛盾。
程序员可以把主存、辅存看成统一的整体，可以利用比 主存实际容量大得多的逻辑地址编写程序。