计算机原理-第4章主存储器.ppt

第四章 主存储器 现代计算机中，存储器处于全机的中心地位，原因： 存储处在运行中的指令和数据； I/O设备数量增多，数据传送速度加快，因此采用了DMA技术和通道技术，在存储器和I/O设备间直接传送数据； 共享存储器的多处理机的出现，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几中心的地位。 4.1 主存储器分类及技术指标 用一个具有两种稳定状态；且在一定条件下，状态可互相转换的物理器件来表示二进制数码0和1，这种器件称为记忆元件或存储器件。 具有这种特性的物理器件很多，但考虑到体积、速度等因素，用来作存储元件的可以是磁心、半导体集成触发器等。 一个存储器件所表示的数是二进制数一 位 ( bit ),位是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信息的最小单位； 当一个数作为整体存入存储器或从存储器中取出来时，这个数称为 存储字 (word) ； 由若干个存储元件组成一个存储单元 ，一个存储单元可存放一个存储字或一至多个 字节(Byte) (一个字节通常为8位)。 大量存储单元的集合组成一个 存储体MB。存储单元的编号称为存储单元地址或简称为地址。编址基本方式有：字编址、字节编址。一般采用字节编址。 按地址存储信息是存储器的基本要求。 一、主存储器的分类 随机存储器(random access memory ,简称RAM) 只读存储器(read-only memory ,简称ROM) 可编程的只读存储器(programmable ROM ,简称PROM) 可擦除可编程只读存储器(erasable PROM ,简称EPROM) 可用电擦除的可编程只读存储器(electrically EPROM ,简称E2PROM) 快速擦写存储器Flash Memory 又称快闪存储器 RAM的种类：在RAM中，按工艺可分为双极型和MOS型两大类。用MOS器件构成的RAM，可分为静态RAM和动态RAM两种。 半导体存储器的分类 二、主存储器的主要技术指标 存储器的技术指标是一种多变量函数，它的外部特性指标由存储器的技术参数来描述。这里的技术参数主要针对主存储器而言，但其含义也适用于多种类型的存储器。 1 存储容量 通常将存储器所指能容纳的二进制信息量称为存储容量。主存储器的容量是指用地址寄存其(MAR) 产生的地址能访问的存储单元的数量。 常用的计量单位 K=2 10 M =2 20 G =2 30 2 存取周期MAT(Memory Access Time) 也称存储器访问时间。是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 如：存储器从接收到读出命令到该操作完成，将被读出数据放入并稳定在MDR为止所经历的时间。 3 存储周期MCT(Memory Cycle Time) 指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。 如：连续两次读操作所需时间。 MCT略大于MAT 4 存储器的可靠性 可靠性用平均无故障时间MTBF (Mean Time Between Failures)来表征。 MTBF 表示两次故障之间的平均时间间隔。 5 性能/价格比 性能/价格比是一具有普遍意义的指标。“性能”主要包括存储容量、存取周期和可靠性等因素。 性能/价格是一项综合指标，对不同用途的存储器有不同的要求。如：对外存储器，重点要求存储器容量极大；而对缓冲存储器则主要希望工作速度非常快。 4.2 读/写存储器(RAM) 根据半导体读/写存储器存储元件在运行中能否长时间保存信息可分为： 静态存储器 利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息就可保存。 集成度低，功耗大。 动态存储器 利用MOS电容态存储电荷来保存信息，需不断给电容充电才能保存信息。 集成度高，功耗小，主要用于大容量存储器。 一、静态存储器（SRAM） (1)存储单元和存储器 图4.2是MOS静态存储器的存储单元的线路。 由六管组成，T1~T4组成两个反相器，两反相器是交叉耦合连接的，它们组成一个触发器。T5~T6是读、写操作的控制门。 在静态(保持状态)，行选择线处于低电位，两根位线均为高点平。T5、T6都截止，触发器和位线隔开，保持T1、T2原来所处的状态不变。 读过程如下： 行选择线加入高电平，单元被选中。T5、T6管均打开，若原单元处于“1”态( T1导通，T2 截止),就有电流自位线 1经 T5 流向T1，从而在位线1产生一个负脉