主存储器

控制信号 控制线路
信 请 号 求
时序 节拍 信号 发生器
主脉冲
线路
发器
主
控制
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4.6ห้องสมุดไป่ตู้
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二、存储器的速度 1、存取时间（读/写时间或存储器访问时间） 存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作 所经历的时间。 2、存储周期（读写周期或访内周期） 存取周期是指存储器进行两次连续、独立的（读或 写）操作之间所需的最短时间。一般为几个纳秒。 通常，存取周期略大于存取时间，其差别与主存储 器的物理实现细节有关。 3、存取速度 存取速度是存取周期的倒数，它表示每秒从存储器 进出信息的最大数量。其单位用字/秒或字节/秒。存取 速度也叫最大数据传送速率。 从CPU的角度来看，主存的周期时间变成了系统的 6 计算机组成原理第四章 吴艺娟 “瓶颈”。
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刷新周期——从上一次对整个存储器刷新结束到 刷新周期 下一次对整个存储器全部刷新一遍为止，这一段时 间间隔称为刷新周期。一般为2ms。 3、刷新方式 （1）集中式刷新 （2）分布式刷新 三、存储校验线路 实现差错检测和差错校正的代价是信息冗余。 有纠正错误代码功能的存储器称为ECC存储器。
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二、静态存储器（SRAM） 静态存储器（ ） 1、存储元 存储元——我们将存储一位二进制信息的电路 单元，称为一个物理存储元，简称为存储元。 （1）静态MOS存储器的存储元构成 （2）静态MOS存储器的读操作过程 （3）静态MOS存储器的写操作过程 （4）静态MOS存储器的信息保持 2、静态存储器举例 （见下页图）
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§4.9 多体交叉存储器 多体交叉存储器
存储模块——计算机中的大容量主存，实际上是由 存储模块 多个存储体组成，每个存储体都有自己的读写线路、地 址寄存器和数据寄存器，称为“存储模块”。
4.9.1 编址方式
模M交叉编址——如果在M个模块上交叉编址，则 称为模M交叉编址。
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（高电平有效） 高电平有效）
(T1~T6)六管静态存储元 六管静态存储元
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静态MOS存储元读过程 静态MOS存储元读过程
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静态MOS存储元写过程 静态MOS存储元写过程
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§4.3 主存储器的主要技术指标
一、主存容量 1、字节：8位二进制位。 2、字：一个字可包含若干个字节。又称存储字 或机器字。 3、字长：一个存储字所包含的二进制位数。也 是计算机能直接处理的二进制数据的位数。 4、主存储器容量：存储器可以容纳的二进制信 息总量，以字或字节为单位来表示。 主存储器可直接寻址的最大存储空间取决 于指令中地址码的位数。 于指令中地址码的位数。
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3、再生（刷新） （1）定义 再生——为保证动态存储器中存储的信息不遭破 坏，必须在电容电荷漏掉之前就进行充电，以恢 复原来的电荷，这一充电过程称为再生。
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（2）如何对存储器进行再生 DRAM采用读出方式进行再生。 行地址再生： DRAM的每一列都有自己的读放，只要依 次改变行地址，轮流对存储矩阵的每一行所有 单元同时进行读出，当所有行全部读出一遍， 就完成了对存储器的再生（刷新）。 再生周期一般为2ms。
§4.4 主存储器的基本操作
采 用 异 步 工 作 方 式
M
M
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主存储器的读过程
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主存储器的写过程
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§4.5 读写存储器（随机存储器RAM） 读写存储器 随机存储器RAM） 存储器（
一、分类 1、静态存储器 利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电， 信息不会丢失。静态存储器的集成度低，功耗较 大。 2、动态存储器 利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时 需不断给电容充电才能使信息保持。动态存储器 集成度高，功耗小，主要用于大容量存储器。
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§4.1 主存储器分类
一、作为存储介质的基本要求 1、其基本存储单元要具有两个明显稳定的物理 状态用来存储二进制信息； 2、便于和电信号转换； 3、便于读写； 4、速度高； 5、容量大； 6、可靠性高； 7、价格适中。
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二、主存储器的类型 1、随机存储器RAM 如果存储器中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，这种存储器称 为随机存储器。主存储器主要由RAM组成。 2、只读存储器ROM 只读存储器的内容只能读出不能写入，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。 由于它和随机存储器分享主存储器的同一个地址空间， 所以仍属于主存储器的一部分。 3、可编程只读存储器PROM 一次性写入的存储器。 4、可擦除可编程只读存储器EPROM 用紫外线擦除其内容，擦除后可再次写入。
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5、电擦除可编程只读存储器EEPROM 6、快擦型存储器 flash memory 三、易失性与非易失性存储器 非易失性存储器：即使停电，仍能保持其内容。 RAM——易失性存储器 ROM PROM 非易失性存储器 EPROM EEPROM
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第四章 主存储器
§4.1 主存储器处于全机中心地位
一、以主存储器为中心的现代计算机 1、计算机正在执行的程序和数据均存放在存储器中， CPU要直接从存储器取指令或存取操作数。 2、由于计算机吞吐率提高，输入输出系统与主存交换 信息的结构形式越来越独立于中央处理器 。 3、由于共享存储器的多处理机的出现，这些处理机利 用存储器存放共享数据，并实现处理机之间的通信， 更加强了存储器作为全机中心的作用。 主存与辅存（内存与外存） 二、主存与辅存（内存与外存） 外存用来存放主存的副本和当前不在运行的程序 和数据。
§4.6 非易失性半导体存储器（略） 非易失性半导体存储器（ DRAM的研制与发展 的研制与发展（ §4.7 DRAM的研制与发展（略）
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§4.8 半导体存储器的组成与控制 半导体存储器的组成与控制
存储器芯片 基本结构 外围电路（包括控制电路、片选信 号、时钟和刷新电路等） 特点：读写时间一般在十几至几十纳秒之间， 芯片集成度高，体积小。 一、存储器容量扩展 1、位扩展——加大字长 2、字扩展——增加存储器中字的数量 3、字位扩展——字向和位向同时进行扩充
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三、动态存储器（DRAM） 动态存储器（ ） 1、单管存储元的构成及原理
2、动态存储器举例
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单管动态存储元读过程
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单管动态存储元写过程
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（1K×4位） × 位
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二、存储控制 在存储器中，用于存储控制而增设的附加电路 包括：地址多路转换线路、地址选通、刷新逻辑以 及读写控制逻辑等。 1、地址多路转换线路 在大容量存储器芯片中，为减少芯片地址线引 出管脚数，需要将地址码分两次送入存储器芯片。 2、刷新逻辑 刷新逻辑是为动态MOS随机存储器的刷新准 备的。通过定时刷新，保证动态MOS存储器的信 息不致丢失。
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4.9.2 重叠与交叉存取控制 一、对多个并行存储模块的两种访问方法 1、同时访问 所有模块同时启动一次存储周期，相对各自的数据寄 存器并行地读写信息。 适于多数据流或多指令流的并行处理。 2、交叉访问 适于以流水线工作方式工作的计算机系统。 二、存取控制 主存控制基本结构： 排队线路 “忙”标志触发器Cm 节拍发生器 控制线路 32 计算机组成原理第四章 吴艺娟