存储器

为了扩充Cache存储器容量，就在片外又设计了 二级Cache（二级缓存）、三级Cache（三级缓 存） 。
•如英特尔® 酷睿™ 双核处理器I3 •一级缓存 2×64K •二级缓存 2×256K •三级缓存 4MB
第五节存储器接口技术 存储器接口也和其它接 口一样，主要完成三大总 线的连接任务，即实现与 地址总线、控制总线和数 据总线的连接。
ROM是一种只能读出而不能写入的存 储器，通常用来存放那些固定不变、不需 要修改的程序。例如IBM PC中的BIOS （基本输入输出系统），Basic解释程序等。 ROM必须在电源电压正常时才能工作，但 断电之后，其中存放的信息并不丢失，一 旦通电，它又能正常工作，提供信息。
1、掩膜ROM（MROM） 固定掩膜ROM的芯片在制做掩膜板 的同时，将所存的信息编排在内； 一旦掩膜做好，其存储的信息就固 定了。 2、可编程的只读存储器（PROM） PROM是一种可编程只读存储器， 便于用户根据自己的需要来写入信 息，内容一旦写入，就不能修改。
常用的EPPROM （1）EPPROM 2864
2864A管脚与SRAM6264A完全兼容。 AO～A12—13位地址线，可寻址8k字节； I/O0～I／O7——8位双向数据线； -----片选信号； ----输出允许信号； -----写允许信号； NC-----空脚； VCC——电源（＋5V）； GND------地。
（1）线选法
当存储器容量不大，所使用的存 储芯片数量不多，而CPU寻址空间 远远大于存储器容量时，可用高位 地址线直接作为存储芯片选信号， 每一根地址线选通一块芯片，这种 方法称为线选法。
例如，假定某微机系统的存储容量为4KB， CPU寻址空间为64KB（即地址总线为16 位），所用芯片容量为1KB（即片内地址为 10位）。
DIN
A7～ A0 CAS RAS WE VDD VSS
Байду номын сангаас
DOUT WE
地址输入 列地址选通 行地址选通 写允许 +5V 地
DRAM的使用方法如图5－6所示。当CPU对存储器进行 读写时，首先在地址总线上给出地址信号，然后发出相应 的读写控制信号，最后在数据总线上进行数据操作。
二、只读存储器ROM
例如，当CPU地址总线为16位，存储器 由10片容量为2KB的芯片构成时，可用 混合译码法实现片选控制
第四章 存储器
第一节 微型计算机存储器
一、存储器的分类
•用途和工作方式不同，可分为主存储器和辅 助存储器两大类。 •直接与CPU交换数据，称为内部存储器；不 能直接与CPU交换数据，称为外部存储器。
•存储器按物理介质不同，可分为磁表面存储 器、光盘存储器和半导体存储器三大类
二、微型计算机存储器系统
线选法的优点是连线简单，片 选控制无需专门的译码电路。但 该方法有两个缺点，一是当存在 空闲地址线时，由于空闲地址线 可随意取值0或1，放将导致地址 重叠。二是整个存储器地址分布 不连续，使可寻址范围减小。这 两点均给编程带来麻烦，使用时 应特别注意。
（2）全译码法
全译码法除了将低位地 址总线直接与各芯片的地址线 相连接之外，其余高位地址总 线全部经译码后作为各芯片的 片选信号 。
2、动态存储器DRAM DRAM是一种以电荷形式来存储 信息的半导体存储器。DRAM需要动 态刷新。
引脚说明如下： AO～An多路开关地址输入,例如，1MB DRAM时 为AO～A9。 Din／Dout（或I／O）数据输入／输出脚。 行地址选通控制脚。 列地址选通控制脚。 写入允许。 输入允许。
例如，CPU地址总线为16位，存储芯 片容量为8KB。采用全译码方式寻址 64KB容量存储器
（3）部分译码法
部分译码法是将高位地址线 中的一部分进行译码，产生片 选信号。
例如，CPU地址总线为16位，存储 器由4片容量为8KB的芯片构成
（4）混合译码法
混合译码法是将线选法与部 分译码法相结合的一种方法。
三、存储器的主要技术指标
1．存储容量 存储容量是存储器所容纳的二进 制位的总容量，或存储器所包含 的存储单元的总位数。
存储容量=存储单元数*存储单位的位数
2．存取周期 3．存储器的可靠性 4．性能／价格比
第二节半导体存储器
微型计算机机中主存储器由 半导体存储器芯片组成。半导体 存储器分双极型和单极型MOS电 路两类。半导体存储器具有体积 小、功耗低、价格便宜等优点。
当存储器不能满足CPU速度 要求时，则在T3周期开始前通过 READY向CPU发出等待请求信 号，CPU在T3周期前沿采样该信 号，若有等待请求（READ为 低），则在T3和T4之间插入一 个或多个等待周期TW（又称为 等待状态）。
二、存储器地址译码方法
1．片选控制的译码方法
常用的片选控制译码方法有线选法、 全译码法、部分译码法和混合译码法 等。
（1）2716EPROM
A10～A0——11位地址线，可寻址2k字节； D0～D7——8位数据线； -----片选信号／编程控制信号； -----输出允许信号； VPP ——编程电源； VCC ——电源（＋5V）； GND -----地。
（2）2732 EPROM
A0～A11—12位地址线,可寻址4k字节； D0～D7——8位数据线； -----片选信号； -----输出允许信号； VPP ——编程电源； VCC ——电源（＋5V）； GND -----地。
SRAM在结构上比较复杂，集成 度低。由于RAM的基本存储单元是 双稳态触发器，每一个单元存放1位 二进制信息，故所存信息不需要进 行刷新。但SRAM的存取速度很快， 多用于要求高速存取的场合，例如 高速缓冲存储器。
n 静态RAM的存储单元数=2
n是地址线的位数
常用的静态RAM （1）静态 RAM6116
2164A动态RAM芯片
2164A动态RAM芯片
NC DIN WE RAS A0 A2 A1 VDD 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9
VSS CAS DOUT A6 A3 A4 A5 A7
A7 A0 RAS CAS
DIN
A7～ A0 CAS RAS WE VDD VSS
A0～A10——11位地址线，可寻址2k字节； D0～D7——8位双向数据线； ——片选信号； -----输出允许信号； -----写允许信号； VCC——电源（＋5V）； GND 地。
（2）静态RAM6264
A12～A0——13位地址线，可寻址8k字节； D7～D0——8位双向数据线； ——片选信号； CE2——片选信号； ----数据输出允许信号； ——写允许信号； VCC——电源（＋5V）；
现代微型计算机中的Cache存储器一般分成 两部分，它们的功能基本相同。其中的第一部分 直接集成在CPU内部，称为一级Cache（或一级 缓存）。一级Cache由于在芯片内部，离CPU近， 数据位宽大，存取速度更快；但由于片内集成 SRAM的成本高等原因所限，芯片内部的Cache存 储器不可能做得很大。
DOUT WE
地址输入 列地址选通 行地址选通 写允许 +5V 地
2164A动态RAM芯片
NC DIN WE RAS A0 A2 A1 VDD 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9
VSS CAS DOUT A6 A3 A4 A5 A7
A7 A0 RAS CAS
第三节 Cache高速缓冲存储器 （Cache Memory）技术
微型计算机中的高速缓冲存 储器是一种介于CPU和主存储器 之间的存储容量较小而存取速度却 较高的一种存储器。Cache技术解 决了高的CPU处理速度和较低的 内存读取速度之间的矛盾。
Cache存储器是用静态RAM做的，不需要刷新， 存取速度快。CPU存取指令和数据时，先访问 Cache，如果欲存取的内容已在Cache中（称为 命中），CPU直接从Cache中读取这个内容；否 则就称为非命中，CPU再到主存（DRAM）中读 取并同时将读取信息存入Cache。
三、EPROM 这种存储器在特殊条件下写 入的信息可以长久保存，程序需 要更改时，又可以采用特殊的方 法将其全部擦除。如此可以多次 反复使用。
n ROM的存储单元数=2
n是地址线的位数
常用的EPROM程序存储器
常用的有Intel公司的27XXX系列 EPROM芯片：2716（2kX8）、 2732A（4kX8）、2764（8kX8）、 27128（16Kx8）27256（32kX8）和 27512（64kX8）等。
它主要由主存储器、高 速缓冲存储器、辅助存储器以 及管理这些存储器的硬件和软 件组成。
•虚拟存储技术 在高档微机中，由于主存空间容 量有限，为了扩大CPU处理当前事务 的能力，均采用虚拟存储技术。虚拟 存储技术是在主存和辅存之间，增加 部分硬件和软件支持，使主存和辅存 形成一个整体，外存可以看是内存的 一部分，经常进行内存与外存的成批 的数据交换。这种概念的存储器称为 虚拟存储器。
（3）2764 EPROM
A0～A12—13位地址线，可寻址8k字节； D0～D7——8位数据线； ------片选信号； ------输出允许信号 PGM-----编程脉冲输入端； VPP——编程电源； VCC——电源（＋5V）； GND-----地。
（4）27128 EPROM
（6）27512 EPROM
半导体存储器根据其基本功能 的不同分为只读存储器（ROM）和 随机存取存储器（RAM）。 RAM又依存储单元电路的构成 原理及是否需要刷新分为静态 RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。
一、随机存储器RAM
RAM是一种既能写入又能读出的存储器。 RAM只能在电源电压正常时工作，一旦断电， RAM内的信息便完全丢失。 1、SRAM（静态RAM） SRAM的基本存储电路是利用双稳态电路的 某一种稳定状态表示二进制信息的。双稳态电路 是一种平衡的电路结构，不管处于什么状态，只 要不给它加入新的触发，不断电，它的这个稳定 状态就将保持下去。