存储器
存储器
AP AP＋1 AK
Y译码 A0 A1 X 译 码
存储体 …
AP－1
存储器控 制逻辑
R/W CE RAM的基本组成框图
…
…
I/O 缓 冲 … … … …
D0 D1 DN－1
二、静态RAM的例子
典型的静态RAM芯片如： 2114（1k×4位）
6116 （2k×8位）
A12 A11~A8 A7 ~ A4 A3~A0 0000000000000至1111111111111 0000000000000至1111111111111 0000000000000至1111111111111 8k×16B 0000000000000至1111111111111
地址范围（空间） 0000H-1FFFH 2000H-3FFFH 4000H-5FFFH 6000H-7FFFH
单元数扩充：8K × 8 32K ×8
A0-A12 00 A13
Y0 A Y1 01 Y2 10 B 11 Y3 G
A14
C S1 CS2 A0-A12
C S1 CS2 A0-A12
C S1 CS2 A0-A12
C S1 CS2 A0-A12
C S1 CS2
D0-D7
OE
WE
3#
D0-D7
OE
WE
全译码的优点是每个芯片的地址范围 唯一确定，而且各片之间是连续的。 缺点是译码电路比较复杂
二、PROM(可编程的ROM)
三、EPROM(可擦除的 PROM) 四、EEPROM(电子式可清除的PROM)
5.4
存储器连接与扩充
一、存储器芯片选择
静态RAM在与微处理器接口时，一般不需要外围电路，连接比较简 单，故在智能仪器仪表、小型控制系统中，一般采用静态RAM。 动态RAM集成度高，但需要专门的刷新电路，因此与微处理器的接 口设计较为复杂，在需要较大存储器容量的计算机产品中广泛使用。 ROM中的内容掉电不易失，但不能随机写入，故一般用于存储系统 程序（监控程序）和无须在线修改的参数等。其中，掩膜ROM用于 大批量生产的微电子产品或计算机产品中，非批量使用时可用 PROM。在产品研制和小批量生产时，宜选用EPROM等芯片。 EEPROM多用于保存这样一些数据或参数：他们在系统工作过程中 被写入而又需要掉电保护。
什么是存储器(存储器是计算机用来存储数据和指令的设备包括内存和外存)
什么是存储器（存储器是计算机用来存储数据和指令的设备包括内存和外存）在计算机领域中，存储器是一种用于存储数据和指令的设备，它包括内存和外存。
存储器在计算机系统中扮演着重要的角色，它们负责存储和管理计算机使用到的数据和程序，为计算机的正常运行提供必要的支持和保障。
一、内存的概念和作用内存是计算机系统中的一种重要组成部分，它主要用于存储计算机运行时所需要的数据和指令。
内存是计算机的临时存储器，它具备存取速度快、容量较小的特点。
在计算机启动时，操作系统和各种应用程序会加载到内存中，当计算机需要执行某个程序时，它会从内存中读取相应的指令执行。
内存的速度非常快，能够满足计算机对数据和指令的高速读写需求。
二、内存的分类内存按照存储介质和特性可以分为主存和高速缓存。
1. 主存主存是计算机中的主要存储器，也是计算机系统的核心组成部分。
主存储器以芯片的形式集成在计算机主板上，其容量通常以字节为单位。
主存有两个重要的特性，一是易失性，也就是说当计算机断电时，其中的数据将会丢失；二是可读写，在计算机运行时，可以通过读取和写入的方式对其进行操作。
2. 高速缓存高速缓存是主存的一种扩展，其作用是提高计算机的运行效率。
高速缓存的容量相对于主存要小得多，但其读写速度更快。
高速缓存通过存储计算机经常使用的数据和指令，以减少对主存的访问次数，从而提高计算机的运行速度。
高速缓存分为一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和三级缓存（L3 Cache）等多级缓存，根据其与主存和处理器之间的距离和速度差异，也有不同的命名方式。
三、外存的概念和作用外存是计算机系统中的一种辅助存储设备，主要用于长期存储数据和程序。
与内存相比，外存的容量较大，但存取速度相对较慢。
外存的代表设备是硬盘，它能够稳定地存储大量的数据和程序，而且可以长期保存。
当计算机需要使用外存中的数据和程序时，它们将会被加载到内存中进行处理。
四、内存与外存的比较内存和外存在计算机系统中有不同的作用和特点，它们各自适用于不同的存储需求。
存储器的基本概念及分类
存储器的基本概念及分类
存储器（Memory）是计算机中用于存储和读取数据的一种硬件设备，是数据和程序的载体。
存储器分为内存和外存，其中内存又可分为读写存储器和只读存储器。
1. 读写存储器（RAM）
读写存储器（Random Access Memory，RAM）是计算机中内存的一种，能够进行随机读写操作，数据可被任意读取。
RAM分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）两类。
- 静态随机存取存储器（SRAM）：采用Flip-Flop触发器存储数据，速度快，但容量小。
- 动态随机存取存储器（DRAM）：采用电容存储数据，速度慢，但容量大，常用于主存储器。
2. 只读存储器（ROM）
只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是计算机中用于存放固定数据和程序的一种存储器，数据无法被改变。
ROM分为可编程只读存储器（PROM）、擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）和闪存等。
- 可编程只读存储器（PROM）：可以根据需要编程，但只能进行一次，不可擦除重写。
- 擦除可编程只读存储器（EPROM）：需要使用紫外线灯进行擦除，可以被重新编程，但擦除次数有限。
- 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）：可以通过电信号进行擦除，可重复擦写。
- 闪存：一种快速可擦写非易失性存储器，常用于存储固件和操作系统。
3. 外部存储器
外部存储器（External Storage）用于长时间存放数据，分为磁盘存储器、光盘存储器、固态硬盘等。
它们的特点是容量大，但读写速度较内存慢。
常用于备份数据、扩展存储等方面。
计算机存储器的分类及特点
计算机存储器的分类及特点1.主存储器主存储器也被称为内存，是计算机系统中最重要的存储设备之一、主存储器通常由半导体材料制成，可以随机访问任意地址。
主存储器是计算机系统中CPU和其他设备进行数据交换的地方，速度快、容量大。
主存储器主要分为两种类型：-随机存取存储器（RAM）：RAM是指容量大小可任意存取的存储器。
它是计算机系统中临时存储数据和程序的地方，以供CPU进行处理。
RAM主要包括静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。
SRAM速度快、易于控制，但价格高；DRAM价格较便宜，但速度较慢、容易失去数据。
-只读存储器（ROM）：ROM是指只读存储器，其中的数据一旦存储就无法更改。
ROM中存储了计算机系统的固件和初始化程序，如BIOS。
ROM不需要外部电源即可保存数据，具有非易失性的特点。
主存储器是计算机系统中数据存取最快的存储设备，但容量相对较小且价格较高。
2.辅助存储器辅助存储器是计算机系统中用于长期存储数据和程序的设备。
辅助存储器通常容量较大，但访问速度较慢。
辅助存储器主要有以下几种类型：-磁盘存储器：磁盘存储器是目前最常见的辅助存储器，如硬盘、软盘等。
磁盘存储器使用磁性材料来存储数据，具有容量大、价格低廉的特点。
但磁盘存储器的读写速度相对较慢，需要通过磁头来移动和定位数据。
-光盘存储器：光盘存储器使用激光来读取和写入数据，主要有CD、DVD和蓝光光盘等。
光盘存储器具有高容量、便携性好等特点，但读写速度比磁盘存储器略慢。
-闪存存储器：闪存存储器是一种基于固态存储技术的非易失性存储设备，如USB闪存盘、固态硬盘等。
闪存存储器具有读写速度快、功耗低、抗震动等特点，但价格相对较高。
-磁带存储器：磁带存储器是一种适合大容量数据备份和存储的辅助存储器。
磁带存储器的读写速度较慢，主要用于长期存储备份数据。
辅助存储器容量大、价格相对较低，可以长期保存数据和程序，但访问速度较慢。
3.缓存存储器缓存存储器是位于CPU内部的一种高速缓存，用来提高CPU与主存储器之间数据传输的效率。
计算机的存储器
为了满足云计算和大数据的需求，存储器技术将不断进行创新和发 展，如采用新型存储器技术提高存储密度、降低功耗等。
存储与计算的融合
云计算和大数据技术的发展将推动存储与计算的融合，实现更高效 的数据处理和存储。
固态硬盘取代传统硬盘的趋势
性能优势
固态硬盘（SSD）具有更高的读写速度、更低的延迟和更高的耐 用性等优势，能够显著提升计算机性能。
寄存器（Register）
01
定义
寄存器是计算机中用于临时存储数据的内部存储器，是CPU的重要组成
部分之一。
02
特点
寄存器的存取速度非常快，几乎与CPU的速度相当，它可以用于保存变
量、保存运算结果等。寄存器的大小通常受到CPU的设计限制。 Nhomakorabea03
应用
在计算机中，寄存器被广泛应用于数据的运算和操作，例如算术运算、
02
随机访问存储器（RAM）
定义
随机访问存储器，也称为读写存 储器，是计算机中常用的存储器 类型之一。它允许数据在任何位
置都可随机读取或写入。
特点
RAM的主要特点是存取速度快， 读写操作十分方便，而且可以随 时读写数据，不受断电的影响。 但一旦断电，保存在RAM中的数
据就会丢失。
应用
在计算机中，RAM被广泛用于临 时存储程序、数据、中间结果等
计算机的存储器
2023-11-10
目 录
• 存储器概述 • 内存储器 • 外存储器 • 内存储器与外存储器的比较 • 存储器的未来趋势
存储器概述
01
定义与分类
定义
存储器是计算机系统中的一种设备，用于存储数据和程序。
分类
存储器可以分为内存储器和外存储器两类。内存储器包括随机存取存储器（ RAM）和只读存储器（ROM），外存储器包括硬盘、光盘、U盘等。
什么是计算机存储器常见的计算机存储器有哪些
什么是计算机存储器常见的计算机存储器有哪些计算机存储器是一种用来存储数据和指令的设备，是计算机系统的一个重要组成部分。
计算机存储器一般分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器：主存储器是计算机中用来存储数据和指令的地方，也被称为内存。
主存储器是在计算机运行时被CPU直接访问的一种存储设备，主要用来存储当前正在执行的程序和数据。
主存储器的速度比较快，但容量有限。
主存储器的存取速度取决于存储介质的类型，常见的主存储器包括动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）。
1. DRAM（Dynamic Random Access Memory）：动态随机存取存储器是一种常见的主存储器，使用电容和晶体管来存储数据。
DRAM需要不断地刷新存储的数据，因此速度比较慢，但成本低廉，容量大。
DRAM广泛应用于个人电脑和其他计算设备上。
2. SRAM（Static Random Access Memory）：静态随机存取存储器也是一种常见的主存储器，使用触发器来存储数据。
相比于DRAM，SRAM的读写速度更快，但成本更高，容量较小。
SRAM通常用于缓存和高性能计算机系统中。
辅助存储器：辅助存储器是计算机中用来存储数据和程序的一种永久性存储设备，主要是用来存储不常用的数据和程序。
辅助存储器通常比主存储器容量更大，但速度较慢。
1. 硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）：硬盘驱动器是一种机械存储设备，使用磁性记录技术来存储数据。
硬盘驱动器容量大，价格便宜，但读写速度较慢。
硬盘驱动器广泛用于个人电脑和服务器上。
2. 固态硬盘（Solid State Drive，SSD）：固态硬盘是一种电子存储设备，使用闪存芯片来存储数据。
固态硬盘读写速度快，耐用性强，但价格相对较高。
固态硬盘逐渐取代了传统的硬盘驱动器，成为计算机存储器的主要形式之一3.光盘和闪存盘（CD-ROM、DVD-ROM、USB闪存盘）：光盘和闪存盘是一种便携式存储设备，用来存储数据和程序。
存储器概述
EEPROM芯片2864A
N13根地址线A12～A0 8 根 数 据 线 I/O7 ～
I/O0 片选CE*
读写OE*、WE*
A12 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 I/O0 11 I/O1 12 I/O2 13 GND 14
动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164
1 静态RAM
SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵
SRAM芯片6264 NC 1 A12 2
A7 3
存储容量为8K×8
A6 4 A5 5
28个引脚：
A4 6
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0
Infineon(英飞菱)的内存条结构剖析
1、PCB板 下图是Infineon原装256MB DDR266，采用单面8颗粒TSOP封装。
2、金手指 这一根根黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分，数据就是靠它们来传输的，通
常称为金手指。
3、内存芯片（颗粒）内存的芯片就是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内 存芯片决定的。
只读存储器ROM
掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改 PROM：允许一次编程，此后不可更改 EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；
并允许用户多次擦除和编程 EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在
线进行擦除和编程，也可多次擦写 Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的
EEPROM，但只能按块（Block）擦除
28 Vcc 27 A14 26 A13 25 A8
24 A9 23 A11 22 OE 21 A10 20 CE 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
微型计算机原理 第六章 存储器
3、存储器带宽 单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒
4、功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”。 与计算机的电源容量和机箱内的散热有直接的联系 保证速度的情况下，减小功耗
5、可靠性 可靠性一般是指存储器（焊接、插件板的接触、存储器模块的复杂性）抗外界电磁场、温度等因变化干扰的能力。在出厂时经过全
28系列的E2PROM
① +5V供电，维持电流60mA，最大工作电流160mA ② 读出时间250ns ③ 28引脚 DIP封装 ④ 页写入与查询的做法： 当用户启动写入后，应以（3至20）微秒/B的速度，连续向有关地 址写入16个字节的数据，其中，页内字节由A3至A0确定，页地址 由A12至A4确定，整个芯片有512个页，页加载 如果芯片在规定的20微秒的窗口时间内，用户不再进行写入，则芯 片将会自动把页缓冲器内的数据转存到指定的存储单元，这个过程 称为页存储，在页存储期间芯片将不再接收外部数据。CPU可以通 过读出最后一个字节来查询写入是否完成，若读出数据的最高位与 写入前相反，说明写入还没完成，否则，写入已经完成。
3）R/W（Read/Write）读/写控制引线端。
4）WE写开放引线端，低电平有效时，数据总线上的数据被写入 被寻址的单元。 4、三态双向缓冲器 使组成半导体RAM的各个存储芯片很方便地与系统数据总线相
连接。
6.2.2 静态RAM
1、静态基本存储单元电路
基本单元电路多为静态存储器半导体双稳态触发器结构， NMOS\COMS\TTL\ECL等制造工艺而成。 NMOS工艺制作的静态RAM具有集成度高、功耗价格便宜等优点，
6.2.4
RAM存储容量的扩展方法
1、位扩展方式：16Kx1扩充为16Kx8
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1＃
1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 0 1
0 1 0 1
0 1 0 1
2＃
1
2）全译码法
AB
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
片内地址线
31＃
5:32
30＃
译 码 器
用作各存 储器芯片 (组)的片 选信号
3＃ 2＃ 1＃
3）部分译码法
3、控制线的连接
74LS138 G1 G2A
Y4
MREQ A15 A14 A13 A12 A11
Y7
扩展用
2000~27FFH 1800~1FFFH 1000~17FFH 0800~0FFFH
G2B
C B A Y0
Z80 CPU
00~07FFH
A10~A0
A10~A0
0 0 0 0
0 0 0 0
2、内存储器的基本结构
A0 地
址 寄 存 Ap-1器 地 址 译 码 器 读 写 电 路 数 D0 据 寄 存 器 DN-1
|
存储体 M
|
控制逻辑
(1) 存储容量 M： M=字数×字长= bit),通常 通常N M=字数×字长= 2P×N (bit),通常N＝1,2,4,8 字数 地址选择线： (2) 地址选择线：A0~AP－1 数据I/O I/O线 (3) 数据I/O线： D0~DN－1
若存储系统的存储容量为4096个字， 4096个字 例：若存储系统的存储容量为4096个字，即按字 16位计算 长16位计算 存储容量＝4096×16 bit 存储容量＝4096× 若以字节(Byte 简称B)为单位计算， (Byte， B)为单位计算 若以字节(Byte，简称B)为单位计算，则 存储容量＝4096× 存储容量＝4096×2×8 bit 8192字节 字节＝ ＝8192字节＝8KB 目前， 目前，微机系统中均按字节为单位编排存储单 元的地址， 元的地址，存储器系统的容量也以字节为单位 (KB、MB；GB、TB)。 (KB、MB；GB、TB)。
G2B
C B A Y0
0000~07FFH
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
G2A
Y0 Y1 Y2 Y3
G2B 0 0 0 0
C
B 0 0 1 1
A A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 1 0 1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1
第5章 存储器
一、概述 二、半导体存储器的分类 半导体存储器与CPU的连接（重点） CPU的连接 三、半导体存储器与CPU的连接（重点）
一、 概述
处理器 CPU 芯片内
寄存器 联机 存储
Cache 主机内 主存 SRAM、 DRAM
外围 设备
联机 文件 辅存（磁盘存储器等） 大容量存储器 光盘、磁带等 可卸 存储
D0
片内地址线： 1K=210
D7 A0
1K×4
A9
片选信号由高位 地址译码产生 CS
1K×4
芯片组容量： (1K×4)×2＝1KB
CPU读写控制信号 WE
3 .存储器与芯片组的连接(续) 存储器与CPU的连接 单片容量 片/芯片组 存储容量
1K×4 × 2 (1K×4)×2bit=1KB × × 2K×8 1 2K×8bit=2KB × × 16K×1 8 (16K×1)×8bit=16KB × × × 存储器系统容量： 存储器系统容量： • 8片1K×4的芯片 的芯片—(1K×4)×2)×4=4KB 片 × 的芯片 × × × • 8片2K×8的芯片 的芯片—(2K×8)×8=16KB 片 × 的芯片 × × • 8片16K×1的芯片 的芯片—16K×8)=16KB 片 × 的芯片 ×
三、半导体存储器与CPU的连接（重点） 半导体存储器与CPU的连接（重点） CPU的连接
芯片组的概念 1、芯片组的概念 当存储器芯片的I/O数据线少于8位时， I/O数据线少于 当存储器芯片的I/O数据线少于8位时，可 通过由若干个同类芯片组成8位数据线后， 通过由若干个同类芯片组成8位数据线后， 再与CPU的数据总线相连， CPU的数据总线相连 再与CPU的数据总线相连，而将这一组芯 片称为芯片组 芯片组。 片称为芯片组。 • 当芯片存储容量为2P×8 (bit)时,单片即可组成 当芯片存储容量为2 bit)时
3、存储器芯片的片选信号编址方法 1）线选法
AB
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
片内地址线(6116=2K×8)
片选
5＃ 4＃ 3＃ 2＃ 1＃ A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 F000H F7FFH E800H EFFFH
微机存储器系统的体系结构
1、半导体存储器的分类
读写存储器RAM RAM： （1）读写存储器RAM：
双极型、MOS型 静态、动态） 双极型、MOS型（静态、动态）
（2）只读存储器
掩膜ROM 掩膜ROM 可编程ROM PROM） ROM（ 可编程ROM（PROM） 可擦去的ROM ERPOM） ROM（ 可擦去的ROM（ERPOM） 2 可电擦去的ROM ROM（ RPOM） 可电擦去的ROM（E RPOM）
CE
RD WR
OE WE
6116 6116 1# 6116 2# 3#
6116
6116 5#
4#
D0~D7
D0~D7
74LS138地址译码： 74LS138地址译码： 地址译码
访问存 储器 MREQ A15 A14 A13
A12 A11
74LS138 G1 G2A
Y4 Y7
扩展用
2000~27FFH 1800~1FFFH 1000~17FFH 0800~0FFFH
两种存储层次： 两种存储层次： 主存与辅存： （1）主存与辅存： 通过软硬件结合， 通过软硬件结合， 形成主存和辅存 统一的存储器系 统。 （2）高速缓存储 存器(Cache) (Cache)与主 存器(Cache)与主 存完全由硬件实 Cache-主存” 现“Cache-主存” 地址变换和调度， 地址变换和调度， 解决了存储速度 与成本之间的矛 盾。
一个芯片组(p.74，Intel 6116 一个芯片组(p.74， (p.74 2K×8 bit)； 2K× bit)； • 当芯片存储容量为2P×N (<8)时, 一个芯片组的 当芯片存储容量为2 (<8)时 n=8÷ (p.16： 芯片数 n=8÷N。 (p.16：16K×1，64K ×1)
存储器芯片组与CPU的连接 存储器芯片组与CPU的连接 CPU
地址线的连接——选片与选址 2、地址线的连接 选片与选址
对于较大的存储器系统， 对于较大的存储器系统，其地址空间可由若干存 储器模块组成。这时，地址线的编排原则是： 储器模块组成。这时，地址线的编排原则是：
——低位选址、高位选片 低位选址、 低位选址 • 低位选址 低位选址——由低位地址线满足每个芯片 由低位地址线满足每个芯片 组内的选址需要。 组内的选址需要。 • 高位选片 高位选片——由剩余的高位地址线用于各 由剩余的高位地址线用于各 个芯片组的选择。 个芯片组的选择。