第五章 导体存储器讲解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1KB=210B
1MB=220B
1GB=230B
1TB=240B
存储容量反映了存储空间的大小
8
存取时间
是指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 如，对于读操作，即从一次读操作命令发出到该操作完成， 将数据读出数据缓冲寄存器为止所经历的时间，即为存储 器的存取时间。
存取周期
两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。通常略大于 存取时间，其时间单位为ns。
17
5.2
半导体随机读写存储器
随机读写存储器RAM是指在工作时可以随 时读出或写入信息的存储器。 随机读写存储器主要用来存放当前运行的程序、 各种输入输出数据、中间运算结果及堆栈等。 随机读写存储器按照芯片内部基本存储电路结构 的不同，分为：静态RAM（SRAM）和动态RAM （DRAM）。
18
一、基本结构及组成
15
ROM的特点
ROM只读存储器的存储单元中的信息可 一次写入多次读出 1．掩模ROM 早期的ROM由半导体厂按照某种固定线路制 造的，制造好以后就只能读不能改变。 2．可编程序的只读存储器PROM （Programmable ROM） 为了便于用户根据自己的需要来写ROM，就 发展了一种PROM，可由用户对它进行编程， 但这种ROM用户只能写一次。
静态RAM（SRAM） 随机存取存储器 （RAM） 半导体存储器
动态RAM（DRAM）
掩膜式ROM 只读存储器 （ROM）
一次性可编程ROM（PROM）
紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM） 闪速存储器（Flash Memory）
7
存储器的性能指标
存储容量
一个存储器中可以容纳的存储单元总数，称为该存储器 的存储容量。 常用字节数（B- 8个二进制位）表示，如64KB，128MB， 20GB，30TB等。
16
3．可擦去的可编程只读存储器 EPROM（Erasable PROM）
为了适应科研工作的需要，希望ROM能根 据需要写，也希望能把已写上去的内容擦去， 然后再写，能改写多次。 EPROM 就是这样的 一种存储器。 EPROM 的写入速度较慢，而且 需要一些额外条件，故使用时仍作为只读存储 器来用。 只读存储器电路比 RAM简单，故而集成度 更高，成本更低。而且有一重大优点，就是当 电源去掉以后，它的信息是不丢失的。 随着应用的发展， ROM也在不断发展，目 前常用的还有电可擦除的可编程 ROM 及新一 代可擦除ROM（闪烁存储器）等。
A0 A1 … … AP-1 地 址 译 码 器 存 储 矩 阵 三 态 双 向 缓 冲 器
D0
D1 ……
……
… …
DW-1
… … 存储器控制逻辑 OE
R/W
CE
随机读写存储器的结构框图
19
1、存储矩阵
存储体：存储器芯片的主要部分，用来存储信息。 存储矩阵：存储体中的基本存储电路配置成一定的阵 列，并进行编址，因此存储体又称为存储矩阵。 每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片 结构）或多位（字片结构）二进制数据 存储容量与地址线、数据线根数有关： 芯片的存储容量＝2M×N ＝存储单元数×存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
12
2．MOS RAM
用MOS器件构成的RAM，又可分为静态
（Static）RAM（有时用SRAM表示）和动态
（Dynamic）RAM（有时用DRAM表示）、不 挥发型RAM三种。 （1）静态RAM的特点 ① 6管构成的触发器作为基本存储电路。 ② 集成度高于双极型，但低于动态RAM。 ③ 不需要刷新，故可省去刷新电路。
存取时间和存储周期反映了主存的速度指标
9
存储系统的分级结构
微机拥有不同类型的存储部件 由上至下容量越来越大，但速度越来越慢
CPU内核
快 速 度 慢 寄存器堆 高速缓存 小 容 量 大
10
主存储器 联机外存储器
脱机外存储器
三级存储器结构：
高速缓冲存储器：存储速度快，存储容量小，成本高。 外存储器：存取速度慢，存储容量大，成本低。 主存储器：存取速度，存储容量，成本均介于高速缓 冲存储器和外存储器之间。
CACHE
CPU
主存储器
外存储器
11
半导体存储器的特点
在 RAM 中，又可以分为双极型（ Bipolar ）和 MOS RAM两大类。 1．双极型RAM的特点 （1）存取速度高。 （2）以晶体管的触发器（F-F——Flip-Flop）作 为基本存储电路，故管子较多。 （3）集成度较低（与MOS相比）。 （4）功耗大。 （ 5 ）成本高。所以，双极型 RAM主要用在速度 要求较高的微型机中或作为cache。
13
④ 功耗比双极型的低，但比动态RAM高。
⑤ 易于用电池作为后备电源（RAM的一个重大
问题是当电源去掉后，RAM中的信息就会丢失。
为了解决这个问题，就要求当交流电源掉电时，
能自动地转换到一个用电池供电的低压后备电
源，以保持RAM中的信息）。
⑥ 存取速度较动态RAM快。
14
（2）动态RAM的特点 ① 基本存储电路用单管线路组成（靠电容 存储电荷）。 ② 集成度高。 ③ 比静态RAM的功耗更低。 ⑤ 价格比静态便宜。 ⑥ 因动态存储器靠电容来存储信息，由于 总是存在着泄漏电流，故需要定时刷新。 典型的是要求每隔1ms刷新一遍。
永久性存储器 磁盘存储器，ROM
非永久性存储器
RAM
5
半导体存储器的分类
半导体存储器通常按照制造工艺和存取方式进行分类。 1、按制造工艺分类
双极型
半导体存储器 半导体存储器
MOS
半导体存储器
双极型半导体存储器：读写速度快，集成度低，功耗大。 MOS型半导体存储器：读写速度慢，集成度高，功耗小。
6
２、按存取方式分类
第五章 wenku.baidu.com存储器
1
本章主要内容
存储器分类、性能指标及分级结构 半导体读写存储器 只读存储器 主存储器的设计
2
5.1
存储器概述
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来 存储程序和数据。
存储元 存储单元 一个二进制代码位， 是最小的存储单位 由若干个存储元组 成
存储器
3
存储器的分类
根据存储元件的性能和使用方法不同，存储器有不同的 分类方法。 1、按存储介质分类 半导体存储器 磁表面存储器 例：磁盘存储器，磁带存储器
4
2、按存取方式分类 随机存储器 顺序存储器 半导体存储器，磁芯存储器 磁带存储器
半顺序存储器 即：直接存取存储器（DAM）,访问时读/写部件 3、按存储器的读写功能分类 只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM）
先直接指向一个小区域，再在该区域内顺序查找。 访问时间与数据位置有关。磁盘存储器
4、按信息的可保存性分类
1MB=220B
1GB=230B
1TB=240B
存储容量反映了存储空间的大小
8
存取时间
是指启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 如，对于读操作，即从一次读操作命令发出到该操作完成， 将数据读出数据缓冲寄存器为止所经历的时间，即为存储 器的存取时间。
存取周期
两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。通常略大于 存取时间，其时间单位为ns。
17
5.2
半导体随机读写存储器
随机读写存储器RAM是指在工作时可以随 时读出或写入信息的存储器。 随机读写存储器主要用来存放当前运行的程序、 各种输入输出数据、中间运算结果及堆栈等。 随机读写存储器按照芯片内部基本存储电路结构 的不同，分为：静态RAM（SRAM）和动态RAM （DRAM）。
18
一、基本结构及组成
15
ROM的特点
ROM只读存储器的存储单元中的信息可 一次写入多次读出 1．掩模ROM 早期的ROM由半导体厂按照某种固定线路制 造的，制造好以后就只能读不能改变。 2．可编程序的只读存储器PROM （Programmable ROM） 为了便于用户根据自己的需要来写ROM，就 发展了一种PROM，可由用户对它进行编程， 但这种ROM用户只能写一次。
静态RAM（SRAM） 随机存取存储器 （RAM） 半导体存储器
动态RAM（DRAM）
掩膜式ROM 只读存储器 （ROM）
一次性可编程ROM（PROM）
紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM） 闪速存储器（Flash Memory）
7
存储器的性能指标
存储容量
一个存储器中可以容纳的存储单元总数，称为该存储器 的存储容量。 常用字节数（B- 8个二进制位）表示，如64KB，128MB， 20GB，30TB等。
16
3．可擦去的可编程只读存储器 EPROM（Erasable PROM）
为了适应科研工作的需要，希望ROM能根 据需要写，也希望能把已写上去的内容擦去， 然后再写，能改写多次。 EPROM 就是这样的 一种存储器。 EPROM 的写入速度较慢，而且 需要一些额外条件，故使用时仍作为只读存储 器来用。 只读存储器电路比 RAM简单，故而集成度 更高，成本更低。而且有一重大优点，就是当 电源去掉以后，它的信息是不丢失的。 随着应用的发展， ROM也在不断发展，目 前常用的还有电可擦除的可编程 ROM 及新一 代可擦除ROM（闪烁存储器）等。
A0 A1 … … AP-1 地 址 译 码 器 存 储 矩 阵 三 态 双 向 缓 冲 器
D0
D1 ……
……
… …
DW-1
… … 存储器控制逻辑 OE
R/W
CE
随机读写存储器的结构框图
19
1、存储矩阵
存储体：存储器芯片的主要部分，用来存储信息。 存储矩阵：存储体中的基本存储电路配置成一定的阵 列，并进行编址，因此存储体又称为存储矩阵。 每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片 结构）或多位（字片结构）二进制数据 存储容量与地址线、数据线根数有关： 芯片的存储容量＝2M×N ＝存储单元数×存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
12
2．MOS RAM
用MOS器件构成的RAM，又可分为静态
（Static）RAM（有时用SRAM表示）和动态
（Dynamic）RAM（有时用DRAM表示）、不 挥发型RAM三种。 （1）静态RAM的特点 ① 6管构成的触发器作为基本存储电路。 ② 集成度高于双极型，但低于动态RAM。 ③ 不需要刷新，故可省去刷新电路。
存取时间和存储周期反映了主存的速度指标
9
存储系统的分级结构
微机拥有不同类型的存储部件 由上至下容量越来越大，但速度越来越慢
CPU内核
快 速 度 慢 寄存器堆 高速缓存 小 容 量 大
10
主存储器 联机外存储器
脱机外存储器
三级存储器结构：
高速缓冲存储器：存储速度快，存储容量小，成本高。 外存储器：存取速度慢，存储容量大，成本低。 主存储器：存取速度，存储容量，成本均介于高速缓 冲存储器和外存储器之间。
CACHE
CPU
主存储器
外存储器
11
半导体存储器的特点
在 RAM 中，又可以分为双极型（ Bipolar ）和 MOS RAM两大类。 1．双极型RAM的特点 （1）存取速度高。 （2）以晶体管的触发器（F-F——Flip-Flop）作 为基本存储电路，故管子较多。 （3）集成度较低（与MOS相比）。 （4）功耗大。 （ 5 ）成本高。所以，双极型 RAM主要用在速度 要求较高的微型机中或作为cache。
13
④ 功耗比双极型的低，但比动态RAM高。
⑤ 易于用电池作为后备电源（RAM的一个重大
问题是当电源去掉后，RAM中的信息就会丢失。
为了解决这个问题，就要求当交流电源掉电时，
能自动地转换到一个用电池供电的低压后备电
源，以保持RAM中的信息）。
⑥ 存取速度较动态RAM快。
14
（2）动态RAM的特点 ① 基本存储电路用单管线路组成（靠电容 存储电荷）。 ② 集成度高。 ③ 比静态RAM的功耗更低。 ⑤ 价格比静态便宜。 ⑥ 因动态存储器靠电容来存储信息，由于 总是存在着泄漏电流，故需要定时刷新。 典型的是要求每隔1ms刷新一遍。
永久性存储器 磁盘存储器，ROM
非永久性存储器
RAM
5
半导体存储器的分类
半导体存储器通常按照制造工艺和存取方式进行分类。 1、按制造工艺分类
双极型
半导体存储器 半导体存储器
MOS
半导体存储器
双极型半导体存储器：读写速度快，集成度低，功耗大。 MOS型半导体存储器：读写速度慢，集成度高，功耗小。
6
２、按存取方式分类
第五章 wenku.baidu.com存储器
1
本章主要内容
存储器分类、性能指标及分级结构 半导体读写存储器 只读存储器 主存储器的设计
2
5.1
存储器概述
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来 存储程序和数据。
存储元 存储单元 一个二进制代码位， 是最小的存储单位 由若干个存储元组 成
存储器
3
存储器的分类
根据存储元件的性能和使用方法不同，存储器有不同的 分类方法。 1、按存储介质分类 半导体存储器 磁表面存储器 例：磁盘存储器，磁带存储器
4
2、按存取方式分类 随机存储器 顺序存储器 半导体存储器，磁芯存储器 磁带存储器
半顺序存储器 即：直接存取存储器（DAM）,访问时读/写部件 3、按存储器的读写功能分类 只读存储器（ROM） 随机存储器（RAM）
先直接指向一个小区域，再在该区域内顺序查找。 访问时间与数据位置有关。磁盘存储器
4、按信息的可保存性分类