第8讲_主存储器

计算机组成原理Principles of Computer Organization广义双语教学课程 青岛理工大学 校级精品课程

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第4章 主 存 储 器Chapter 4 Main MemoryA word in memory is an entity of bits that move in and out of storage as a unit. A memory word is a group of 1’s and 0’s and may represent a number, an instruction code, one or more alphanumeric characters, or any other binary-coded information. A group of eight bits is called a byte.

§4.1 主存储器分类、技术指标和基本操作 现代计算机的主存储器都是半导体存储器IC。Static RAM

双极型

随机(读写)存储器 Random Access Memory (RAM)只读存储器 Read Only Memory (ROM)

MOS型

SRAM SRAM

保存信息的原理： SRAM:触发器 DRAM:MOS管 的栅极电容。

DRAMDynamic RAM

掩膜ROM PROM 可编程序只读存储器 EPROM 可擦除的可编程序只读存储器

E2PROM 电可擦除的可编程序只读存储器 Flash Memory 快闪存储器(电可擦除) 半导体RAM在断电后数据会丢失，属于易失性(Volatile)存储器 只读存储器属于非易失性(Non-volatile)存储器。

主存储器的主要技术指标 主存储器用于暂时存储CPU当前正在使用的指令和数据。 1、存储容量 Memory Size / Capacity

主存储器容量 SM = W · · l m=存储器字长×每个存储体的字数×并行工作的存储体个数 容量单位：字节Byte,字Word,位bit。 1 Byte =8 bit 1M=220 =1024K=210 K 1G=230 =1024M=210 M 1T =240 =210 G 主存储器的可寻址的最小信息单位是1个存储字(存储单元)。 存储单元 Memory Location 可寻址单元 Addressable Location 存储器的容量通常表示为：m字×k位。 例如，1个4096×32的存储器芯片的容量就是 16 KB。

地址空间 Address Space

CPU的地址线

2、存取速度 ⑴ 存取时间Ta (访问时间， Memory Access Time ) 从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 取决于存储器芯片 ⑵ 存储周期 Tm (读写周期，Memory Cycle Time) 连续启动2次独立的存储器操作所间隔的最小时间。 一般Tm > Ta ⑶ 主存带宽Bm 由系统规定

Bm是存储器被连续访问时可以提供的数据传输率(bit/s) Bm= W/Tm 当总线宽度w与存储器字长W不一致时，Bm= w / Tm 提高主存带宽的措施：

缩短存取周期，增加存储字长W,增加存储体。

主存储器的基本操作 处理器R/W

地址寄存器AR

数据寄存器DR

地址总线 数据总线 控制总线

主存储器

主存储器的读写时序 1.存储器读的时序 处理器把要访问的存储单元地址送上地址总线，发存储器读命令 存储器读周期 Address

地址总线AB

CSData

数据总线DB

R /W被选中的存储器芯片对地址译码，打开三态门将选中的单元 内容送上数据总线DB,处理器从DB读入数据。

2.存储器写的时序 处理器把

要访问的存储单元地址送上地址总线AB,把要写 的数据送上数据总线DB,发存储器写命令。 存储器写周期 Address 地址总线AB

CSData 数据总线DB

R /W被选中的存储器芯片对地址译码，将DB上的数据写入选中的 存储单元。

半导体存储器芯片 存储器芯片内部： 地址线条数N, 可寻址2N单元 Row Address A1 A1 A0 4×4 存储矩阵00 01 10 11 11 10 01 00

地 址 译 码 器

Y0 Y1 Y2 Y3

存储单元00

存储单元01存储单元10 存储单元11

A0

行 地 址 译 码

读 写 控 制 列地址译码 A3 A2

三 态 输 出

I/O

Column Address

CS R / W

存储器芯片外部：(符号，引脚) SRAM芯片：

A0……A191M×4 RAM

CS

常见：×8,×4

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 R / WROM(PROM,EPROM,E2PROM)芯片： A0……A10 2K×8 ROM D0 …… D7CS

常见：×8

OE

§4.4 存储器的组成与控制 单个存储器芯片的容量往往不能满足需要，用存储器容量的 扩展技术实现所要求容量的存储器。

(1)位扩展存储器芯片的位数K小于所设计的存储器的位数N。 用L字×K位的存储器芯片构成L字×N位的存储器， 存储器芯片数 = N/K (2)字扩展 存储器芯片的字数小于所设计的存储器的要求。 用L字×K位的存储器芯片构成M字×K位的存储器，

存储器芯片数= M/L

存储器容量的扩展 (3)字位扩展 存储器芯片的字数和位数都小于所设计的存储器的要求。 用L字×K位的存储器芯片构成M字×N位的存储器， 需要(M/L)×(N/K)个存储器芯片。 (4)与处理器连接 ① 存储系统一定是既有RAM又有ROM。

② 如果处理器有 MREQ等控制线，在产生片选信号时必须用到。③ 要连接处理器的全部地址线和数据线。 The main memory is the central storage unit in a computer system.

(1)位扩展 例1:用64K×4的RAM芯片构成64K×8的存储器。D0 … D3 D4 … D7

I/O0 I/O1 I/O2 I/O364K×4 RAM

I/O0 I/O1 I/O2 I/O364K×4 RAM

A0……A15 R / W CSR /WA0 … A15

A0……A15R / W CS

CS

存储器芯片的地址线、片选线、读写控制线并联，数据线分别引出

(2)字扩展 例2:用512×4位的RAM芯片构成2k×4位的存储器。 将各个存储器芯片的地址线、数据线、读写控制线并联

D3 … D0

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3

512×4 RAM

512 ×4 RAM

512 ×4 RAM

512 ×4 RAM

R /WA0 A8 A9 A10 …

A0…A8 R / W CS …A0 2 器 A1

A0…A8 R / W CS A0…A8 R / W CS A0…A8 R / W CS …

S

4 译 Y 2 码 …… 此处隐藏：3381字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……