第六章存储器
计算机外存储设备
5英寸软盘容量为：2×80×15×512=1228800B≈1.2MB
6、寻址时间：磁头从启动位置到达读写位置所经历
的全部时间，包括寻道时间和平均等待时间(磁盘 旋转半周所需时间)。3寸软驱寻址时间约为144ms。 7、数据传输速率：指磁头在磁盘上找到相应的地址 后，每秒读写的字节数。可通过下述方法计算： 传输速率=每磁道上全部字节数/旋转一周时间 传输速率=每扇区字节数×扇区数/旋转一周时间 5寸盘数据传输速率约为45KB/S，3寸盘约为54KB/S
三、硬盘区域的划分
格式化后的硬盘，由格式化软件把硬盘划分为四 个区域：即主引导记录区、DOS引导记录区、文件分配 表和文件目录区，其中： 主引导记录区位于0柱面0磁头1扇区，存放硬盘的 主引导程序和硬盘分区表；DOS引导记录区位于0柱面1 磁头1扇区，存放DOS的引导程序和硬盘格式化后的若 干重要参数以及文件分配表和文件目录的存放位置。 病毒感染破坏了这两个区域数据，计算机即瘫痪。 其他两个区域存放的都是有关文件的重要数据。 计算机中，一个物理的硬盘驱动器可以经格式化 划分为多个逻辑驱动器，使计算机可以有C、D、E、F 等多个逻辑硬盘，方便使用和文件管理。但多个逻辑 硬盘中，只有C盘能够启动计算机操作系统。
硬盘驱动器1
系统 总线 EIDE接口 硬盘驱动器 硬盘驱动器2 光盘驱动器
6.4 磁盘阵列存储器
1、什么是磁盘阵列？将多个独立的磁盘组成一个独立 的逻辑盘，通过数据在多个物理盘上的分割交叉存储 和并行访问得到较高的逻辑性能。 2、磁盘阵列存储器的特点 – 小盘径磁盘驱动器阵列比单一的大型驱动器成本 低、功耗低、误码率低，可靠性高且能连续工作； – 由于采用数据分块和交叉存储技术，磁盘阵列具 有高传输速率和I/O吞吐率，可实现数据并行处理； – 磁盘阵列具有海量存储能力，1024GB已属平常； – 访问负载均匀分布在所有磁盘，延长磁盘使用期； – 阵列的控制、数据的分块和拼接、磁盘阵列的并 行调度等阵列控制功能全部固化在阵列控制卡上。
微机原理-第6章(2)
四.扩展存储器设计
Note:8086 CPU同8088 CPU一样，也有20条地址总线，其寻 8086 CPU同 CPU一样 也有20条地址总线， 一样， 20条地址总线 址能力达1MB。不同之处是8086 数据总线是16位的， 16位的 址能力达1MB。不同之处是8086 CPU 数据总线是16位的， 与8086 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 288 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 对应的 存储空间可分为两个512 B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) 的存储体 奇地址的存储单元 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 偶地址的存储单元 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。
≈
0
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0
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0
0
0 1…1
作片外寻址的高位不变地址线全部 参加了译码，这种译码方法称为全 参加了译码，这种译码方法称为全 地址译码方法 方法。 地址译码方法。
片外寻址
四.扩展存储器设计
A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9~A0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0…0
4KB 00000H 00FFFH
≈
●
模块1 模块
存储器接口 (2)
地把双端口RAM看作是本地RAM一样进行访问，不 仅方便了软件设计,还大大地提高了系统的工作 效率。
二、半导体存储器的主要性能指标 主要从一下几方面考察： 1、存储容量 2、速度 3、功耗 4、集成度 5、可靠性
三、存储芯片的组成
1、地址译码器：接收来自CPU的N位地址信息， 经译码后产生2的N次方个地址选择信号对片内 寻址。
/CS=0,/OE=0时为读; /CS=0,/WE=0时为写。 /WE和/OE分别接CPU的/WR和/RD信号。
2、存储器与CPU数据总线的连接 根据存储器结构选择连接CPU的数据总线。
6.3 主存储器接口
主存储器的类型不同，则接口不同。以 EPROM、SRAM、DRAM为例分别介绍。
一、EPROM与CPU的接口 目前广泛使用的典型EPROM芯片有Intel公
（1）Tc=总容量/N×8/M＝128K/8K×8/8 ＝16片
（2）Tc＝128K/8K×16/8＝32片
6.2存储器接口技术
一、存储器接口中应考虑的问题
1、存储器与CPU的时序配合
几个问题： （1）什么是总线周期？（2）什么 是时钟周期？（3）什么是T状态？（4）如何实 现二者之间的时序配合？（5）设计产生等待信 号电路应注意那些问题？（见图6－3）
2、如何完成寻址功能？
要完成寻址功能必须具备两种选择：
（1）片选：即首先要从众多存储器中，选中要 进行数据传输的某一存储器芯片，称为片选。一 般由接口电路中的端口译码产生。
（2）字选：然后从该芯片内选择出某一存储单 元，称为字选。由存储器内部的译码电路完成。
3、片选控制的译码方法
常用方法有：线选法、全译码法、部分译码法、 混合译码法等。
或列出地址分配表； ③根据地址分配图或分配表确定译码方法并画出
计算机组成原理习题答案第六章
１．如何区别存储器和寄存器？两者是一回事的说法对吗？解：存储器和寄存器不是一回事。
存储器在CPU 的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。
寄存器属于CPU 的一部分，访问寄存器的速度很快。
２．存储器的主要功能是什么？为什么要把存储系统分成若干个不同层次？主要有哪些层次？解：存储器的主要功能是用来保存程序和数据。
存储系统是由几个容量、速度和价存储系统和结构各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。
把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache －主存存储层次（Cache 存储系统）；主存和辅存间称为主存—辅存存储层次（虚拟存储系统）。
３．什么是半导体存储器？它有什么特点？解：采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。
半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。
４．SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么？它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点？解：SRAM 记忆单元由６个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。
DRAM 记忆单元可以由４个和单个MOS管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。
５．动态RAM 为什么要刷新？一般有几种刷新方式？各有什么优缺点？解：DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式３种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高；但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。
分散方式的特点是没有死区；但它加长了系统的存取周期，降低了整机的速度，且刷新过于频繁，没有充分利用所允许的最大刷新间隔。
第6章半导体存储器
（a）
图6-8
（b）
3．快闪存储器(Flash Memory)
而且浮置栅一源区间的电容要比浮置栅一控制栅间的电容小得多 。 当控制栅和源极间加上电压时,大部分电压都将降在浮置栅与源极 之间的电容上。 快闪存储器的存储单元就是用这样一只单管组成的，如图6-8(b)所 示。
（a）
图6-8
（b）
半导体存储器的技术指标
存取容量：表示存储器存放二进制信息的多少。二值 信息以字的形式出现。一个字包含若干位。一个字的 位数称做字长。
例如，16位构成一个字，那么该字的字长为16位。一个存储 单元只能存放一个一位二值代码，即只能存一个0或者一个1。 这样，要存储字长为16的一个字，就需要16个存储单元。若 存储器能够存储1024个字，就得有1024×16个存储单元。 通常，用存储器的存储单元个数表示存储器的存储容量，即 存储容量表示存储器存放二进制信息的多少。存储容量应表 示为字数乘以位数。 例如，某存储器能存储1024个字 ，每个字4位，那它的存储容 量就为1024×4=4096，即该存储器有4096个存储单元。 存储器写入（存）或者读出（取）时，每次只能写入或读出 一个字。若字长为8位，每次必须选中8个存储单元。 选中哪些存储单元，由地址译码器的输出来决定。即由地址 码来决定。地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的关系。 如果某存储器有十个地址输入端，那它就能存210=1024个字。
[例6-1]
[例6-1]
根据表6-2可以写出Y的表达式： Y7=∑（12，13，14，15） Y6=∑（8，9，10，11，14，15） Y5=∑（6，7，10，11，13，15） Y4=∑（4，5，7，9，11，12） Y3=∑（3，5，11，13） Y2=∑（2，6，10，14） Y1=0 Y0=∑（1，3，5，7，9，11，13，15 ） 根据上述表达式可画出ROM存储点阵如图6-9所示。
第6章存储器教案
第6章存储器教案教案：第6章存储器一、教学内容本章主要介绍存储器的概念、类型和作用。
教材内容涵盖：存储器的定义、存储器的分类、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬盘、固态硬盘等。
二、教学目标1. 了解存储器的概念和作用，能正确区分不同类型的存储器。
2. 掌握存储器的英文缩写和基本工作原理。
3. 能够运用存储器的相关知识解决实际问题。
三、教学难点与重点1. 存储器的分类和作用。
2. 随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的区别。
3. 硬盘和固态硬盘的优缺点。
四、教具与学具准备1. 计算机一台，用于展示存储器的实际应用。
2. PPT课件，包含存储器的图片、原理图和实例。
3. 存储器实物模型，用于直观展示存储器的内部结构。
五、教学过程1. 实践情景引入：让学生观察计算机的内部结构，引导学生发现存储器的存在，并提问：“你们知道这是什么吗？它有什么作用？”2. 知识讲解：通过PPT课件，介绍存储器的概念、分类和作用。
讲解随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的区别，以及硬盘和固态硬盘的优缺点。
3. 例题讲解：以计算机组装为例，讲解存储器在计算机中的地位和作用。
4. 随堂练习：让学生结合所学内容，分析现实生活中存储器的应用实例，如手机、平板电脑等。
5. 知识巩固：通过存储器实物模型，让学生直观地了解存储器的内部结构，加深对存储器的认识。
六、板书设计板书设计如下：存储器概念：用于存储数据的设备分类：随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）硬盘固态硬盘作用：存储和读取数据七、作业设计1. 请简述存储器的概念和作用。
2. 请列举至少三种存储器，并简要介绍它们的特点。
3. 请分析日常生活中，存储器是如何应用在各种设备中的。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过观察实物、讲解知识和随堂练习，使学生对存储器有了更深入的了解。
但在课堂互动方面，可以进一步加强学生的参与度，提高课堂氛围。
2. 拓展延伸：未来存储器技术的发展趋势，如量子存储器、新型固态存储器等。
微机接口ppt课件第6章微型计算机中的存储器
程写入。 2021/8/17
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电可擦除可编程只读存储器EEPROM （Electrically EPROM）：与EPROM类似， 只是使用电信号进行擦除，比EPROM更为 方便。
闪速存储器（Flash Memory）：新型的 半导体存储器，具有非易失性、电擦除 性和高可靠性。
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计算地址范围的方法是： 译码器的输入信号（A19~A13）为0011111
（高7位地址）， 低13位地址（A12~A0）可以是全0到全1之间。
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图6-4 6264的全地址译码连接
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只将系统总线的部分高位地址线作为译码器 的输入，从而得到存储器芯片地址范围的译 码连接方式称为部分地址译码连接。
每个存储矩阵由7条行地址线和7条列地址线 选择相应的存储单元。
7条行地址线经过译码器产生128条行选择线， 可选择128行；
7条列地址线经过译码器产生128条列选择线， 可选择128列。
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2．动态RAM 2164的工作过程
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1．2164的引脚及内部结构
2164是一个64K×1位的动态RAM芯片 其引脚包含8条地址线A0~A7 数据输入端DIN，数据输出端DOUT 行地址选通RAS，列地址选通CAS 写允许端WE（高电平时为数据读出，低
电平时为数据写入），如图6-6所示。
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由于16K=214，故每个芯片有14位地址线，8 条数据线。
计算机原理存储器
计算机原理存储器
计算机原理中，存储器是指计算机用来存储数据和程序的部件。
存储器一般分为内存和外存两种类型。
内存是计算机中用于存储当前运行程序和数据的存储器。
它分为主存和辅存两部分。
主存是计算机中最主要的存储器，由半导体存储芯片构成，通常包括随机访问存储器（RAM）和只
读存储器（ROM）。
RAM具有读写功能，用于临时存储运行
程序和数据，数据可以快速读取和写入。
而ROM是只读存储器，其中的数据是固化的，无法进行修改。
主存的容量通常较小，但速度快。
外存主要是指硬盘、光盘等可以作为辅助存储器使用的设备。
相比主存，外存容量大，但速度较慢。
外存被用于长期存储程序和数据，能够持久保存。
计算机在运行过程中，通常需要将外存中的数据加载到主存中进行操作。
存储器在计算机中起到了至关重要的作用，它直接影响到计算机的性能和数据的处理速度。
不同类型的存储器在容量、速度和价格等方面有所差异，计算机系统需要根据不同的需求来选择合适的存储器组合。
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PC机中存储器的使用——UMB PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——UMB
PC机中存储器的使用——XMS PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——XMS
XMS,扩展存储器 ,
除了常规内存, 除了常规内存,UMB之外的所有存储区域 之外的所有存储区域 HIMEM.SYS使HMA可用 使 可用
第六章 存储器
本章内容
存储器概述 随机存取存储器 只读存储器 CPU与存储器的连接 与存储器的连接 存储器空间的分配和使用
存储器概述
计算机中用来存储程序和数据的部件 表征计算机的记忆能力 存储器用途可分为
内存储器 外存储器
存储器概述
RAM
SRAM DRAM
ROM
MROM PROM EPROM EEPROM
存储器空间的分配和使用
V86模式 模式
80386以上的 以上的CPU,是保护模式的子模式 以上的 , 提供多个独立的8086实模式存储空间 提供多个独立的 实模式存储空间 多空间之间相互隔离
IBM PC/XT机中的存储空间分配 PC/XT机中的存储空间分配
CPU:8088 : 寻址范围: 寻址范围:1MB DOS:640KB : 充分利用剩余的384KB 充分利用剩余的
DRAM
S=0:A路 : 路 S=1:B路 : 路
ROM
非易失性存储器, 非易失性存储器,主要存放不经常修改 的数据, 的数据,程序等 往往以字节为基本单元
EPROM——2716(2K× EPROM——2716(2K×8)
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
数据线——根据单元宽度连接 根据单元宽度连接 数据线 地址线
存储器空间的分配和使用
分段:最大为 的段, 分段:最大为4GB的段,共64TB 的段 分页:页号: 分页:页号:页内地址 物理地址:页帧号: 物理地址:页帧号:页内地址
存储器空间的分配和使用
保护机制
给每个任务分配不同的虚拟地址空间, 给每个任务分配不同的虚拟地址空间,进 行隔离 任务内部的保护机制, 任务内部的保护机制,保护操作系统存储 段及特别的寄存器, 段及特别的寄存器,不被其他应用程序所 破坏
存储器空间的分配和使用
MSDOS支持 支持640KB主存储器,成为阻碍 主存储器, 支持 主存储器 计算机发展的瓶颈 引入存储管理的理念 三大模式
实模式 保护模式 V86模式 模式
存储器空间的分配和使用
存储器空间的分配和使用
实模式
8086的工作模式,20条地址线能寻址 的工作模式, 条地址线能寻址 条地址线能寻址1MB 的工作模式 的空间 逻辑地址——段地址:偏移地址 段地址: 逻辑地址 段地址 实际地址——段地址×16+偏移地址 实际地址 段地址× 偏移地址 段地址
1K个存储单元,每单元4位 个存储单元,每单元 位 个存储单元 需要10条地址线 条地址线, 条数据线 需要 条地址线,4条数据线 直接与地址, 直接与地址,数据线相连
DRAM
内部结构——Intel2164(64K×1) × 内部结构
DRAM
Intel2164(64K×1位) × 位
行,列地址复用,只有一半的地址引脚 列地址复用, 利用RAS,CAS进行控制 利用 , 进行控制 需要刷新(典型为2ms~4ms) 需要刷新(典型为 ) 可通过双路复用器电路( 可通过双路复用器电路(74LS157)与地址 ) 线相连
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
部分译码
部分片外地址参与译码 线路较简单 地址有重叠
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
线选
个别片外地址线直接连至存储芯片的片选 输入端 有大量的地址重叠 只适用于小存储容量需求的场合 书,page234
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
16位系统的连接 位系统的连接
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
#1~#8,SRAM6116(2K×8) , × #9~#16,EPROM2732(4K×8) ×
片内地址——选择片内的单元 选择片内的单元 片内地址 片外地址——参与地址译码,确定被选中 片外地址 参与地址译码, 参与地址译码 的存储芯片
存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接
全译码
所有的片外地址均参与译码, 所有的片外地址均参与译码,地址空间无 浪费 74LS138/74LS139
PC机中存储器的使用——EMS PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——EMS
PC机中存储器的使用——小结 PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——小结
PC机中存储器的使用——小结 PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——小结
�
IBM PC/XT机中的存储空间分配 PC/XT机中的存储空间分配
VRAM供显示卡之用 供显示卡之用 ROM BASIC BIOS 总称为UMB,上位 总称为 , 存储器
IBM PC/AT机中的存储空间分配 PC/AT机中的存储空间分配
CPU:80286 : 640KB~1024KB之 之 间是UMB 间是 超过1MB部分有 超过 部分有 64KB的HMA(高 的 ( 位存储器) 位存储器) 具有1MB以上的存 具有 以上的存 储器区域XMS 储器区域
PC机中存储器的使用——XMS PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——XMS
PC机中存储器的使用——EMS PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——EMS
XMS,扩充存储器 ,
将扩充存储器分为若干个16KB的数据页, 的数据页, 将扩充存储器分为若干个 的数据页 同一时刻可将四页COPY至UMB中的页框内 同一时刻可将四页 至 中的页框内 进行处理 利用EMM386.EXE,将扩展存储器模拟成 利用 , 扩充存储器使用 速度相对较慢
IBM PC/AT机中的存储空间分配 PC/AT机中的存储空间分配
实模式只能访问1MB及以上 及以上HMA(64KB) 实模式只能访问 及以上 保护模式下可以访问整个空间
PC机中存储器的使用——主存 PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——主存
主存储器
640KB 常规内存
PC机中存储器的使用——UMB PC机中存储器的使用 机中存储器的使用——UMB
存储器概述
存储器的引脚特征
地址线 数据线 片选 输出允许 读/写控制 写控制
随机存取存储器RAM 随机存取存储器RAM
在正常环境下可根据需要进行数据的读 出和写入 易失性存储器,需要DC的支持 易失性存储器,需要 的支持 SRAM/DRAM
SRAM
内部结构
SRAM
例:SRAM2114(1K×4位) ( × 位
所有的系统开机后首先进入实模式
存储器空间的分配和使用
保护模式
80286以上的 以上的CPU具有 位以上的地址总线 具有20位以上的地址总线 以上的 具有 超过1MB的寻址能力) 的寻址能力) (超过 的寻址能力 保护模式下, 保护模式下,能访问整个存储区域 支持分页(4KB/页),适于多线程环境 支持分页( 页),适于多线程环境 逻辑地址——选择子:偏移地址 选择子: 逻辑地址 选择子 实际地址——线性地址或物理地址,二级 线性地址或物理地址, 实际地址 线性地址或物理地址 转换