第11章 11.1 存储器的概念、分类及技术指标 11.2 半导体存储器（课件）-高二《微机原理与接口技术》同步精品课件（电工版2023）

微机原理与接口技术 （第2版 ） 第11章 存储系统及存储器接口技术 11.1 存储器的概念、分类及技术指标 11.2 半导体存储器 11.3 高速缓冲存储器 11.4 虚拟存储器 11.1 存储器的概念、分类及技术指标 11.1.1 存储器的概念及分类 11.1.2 存储器的性能指标 11.1.3 存储系统的层次结构 11.1.1 存储器的概念及分类 存储器是计算机系统中的记忆部件，用来存放程序和各种数据信息。 存储器是计算机记忆功能的实体，是计算机自动地依照存储程序工作的基础。 存储器的种类很多，可以从不同角度对其进行分类。常见的方法有按存储器在计算机中的作用分类、按存储器所使用的存储介质分类、按存储器的存取方式分类。 11.1.1 存储器的概念及分类 1．存储容量 反映存储器可存储的信息总量的性能指标，它指的是存储器（或存储器芯片）能够存放的二进制信息的总量，一般用能存储的字节数来表示。 2．存取时间 从接收CPU发来的地址信息和读写控制信号到被读出的信息稳定地出现在数据总线上或把总线上的数据写入存储器单元所经历的时间称为存取时间。 3．存取周期 存取周期是指连续启动两次独立的存储器读写操作所需要的最小间隔时间。 11.1.2 存储器的性能指标 4．可靠性 可靠性是指存储器对电磁场、温度、环境等变化的适应能力，一般用平均无故障时间来衡量。 5．集成度 集成度指在一块存储芯片内能集成多少个基本存储电路，每个基本存储电路存放一位二进制信息，用位/片来表示。 6．性能/价格比 性能/价格比（简称性价比）是衡量存储器经济性能好坏的综合指标，它关系到存储器的实用价值。 7．功耗 功耗反映了存储器耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。 11.1.2 存储器的性能指标 1．微机存储系统 基于CPU对所执行程序和数据的局部性特点，目前的PC存储器可分为两个层次：主存-辅存（外存）层次与Cache-主存层次。 这种层次结构不但解决了CPU 与DRAM之间的速度不匹配问题，而且解决了DRAM容量无法满足实际应用需要的矛盾。 11.1.3 存储系统的层次结构 11.1.3 存储系统的层次结构 图11.1.2 微机存储系统 2．主存-辅存层次 CPU把正在使用或即将使用的程序和数据存放在速度快、容量有限的主存中；而把暂时不用的程序和数据存放在速度慢、容量大的辅存（硬盘）中，等需要时再从辅存中调入主存。 3．Cache-主存层次 在CPU和主存储器之间增设一级或两级高速、小容量的存储器，称之为高速缓冲存储器，即Cache。 Cache是介于CPU和主存之间的小容量存储器，存取速度比主存快。它是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。 11.1.3 存储系统的层次结构 11.2 半导体存储器 11.2.1 半导体存储器的一般结构 11.2.2 RAM 11.2.3 ROM 11.2.4 存储器芯片与CPU的连接 11.2.5 PC系列微机中的主存 11.2.6 闪速存储器 由存储体、地址寄存器、译码驱动电路、读写电路、数据寄存器和控制逻辑等6部分组成。 11.2.1 半导体存储器的一般结构 图11.2.1 半导体存储器的一般结构 1．静态RAM 1）基本的存储电路 静态RAM的基本存储电路通常是由6个MOS晶体管组成的触发器电路。 在此电路中，T1～T4组成双稳态触发器，T1、T2为放大管，T3、T4为负载管，若T1截止，则A点为高电平，它使T2导通，于是B点为低电平，这又保证了T1的截止。同样，T1导通而T2截止，这是另一个稳定状态，因此可用T1管的两种状态表示“1”或“0”。显然，仅仅能保持这两个状态是不够的，还要对状态进行控制，于是加上了控制管T5、T6。 11.2.2 RAM 当地址译码器的某一个输出线送出高电平到T5、T6控制管的栅极时，T5、T6导通，于是A点与数据线D线相连，B点与数据非线D#线相连。此时如果要写“1”，则D线为“1”，D#线为“0”。它们分别通过T5、T6与A、B点相连，即A=“1”，B=“0”，使T1截止，T2导通。 对所存的内容读出时，仍需地址译码器的某一输出线送出高电平到T5、T6的栅极，即此存储单元被选中，此时T5、T6导通，于是T1、T2的状态被分