第六章存储器D讲义资料

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2024年度第6章存储器ppt教案

在分段系统的基础上，增加了请求调段和段置换功能。当需要访问的段不在内存中时，会产生缺段中断，系统将外存中相应的段调入内存。
请求段页式系统
结合了请求分页和请求分段两种系统的优点，既具有分页系统的内存管理效率，又具有分段系统的灵活性和便于共享的优点。
21
虚拟存储器的性能分析
• 命中率：指访问内存时能够直接命中的概率，即所需页面已经在内存中的概率。命中率越高，虚拟存储器的性能越好。
才能访问该单元。
25
内存扩充技术
2024/3/24
覆盖技术
将程序分为多个段，常用的段常驻内存，不常用的段在需要时调入内存。
交换技术
将内存中暂时不能运行的进程或暂时不用的程序和数据换出到外存上，以腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程或进程所需的程序和数据换入内存。
虚拟存储技术
利用大容量的外存来扩充内存，产生一个比实际内存空间大得多的虚拟内存空间。
2024/3/24
4
存储器的层次结构
01
02
03
主存储器
也称为内存，用于暂时存放CPU中的运算数据，与硬盘等外部存储器交换的数据。
2024/3/24
辅助存储器
也称为外存，是主存储器的扩充，用于存放系统文件和大型文件。
缓冲存储器
位于主存储器和CPU之间，用于缓解主存储器和 CPU之间速度不匹配的矛盾。
包括硬盘、软盘等，具有存储容量大、价格相对较低、数据可长期保存等特点。
包括存储容量、数据传输速率、寻道时间、旋转延迟时间等。
磁盘存储器的读写原理
通过磁头在磁盘表面读写数据，利用磁性材料的磁化状态来记录二进制信息。
2024/3/24

第6章讲义存储器

第六章存储器
1．存储矩阵
RAM的存储矩阵由许多存储单元构成，每个存储单元存放一位二进制码，“0”或“1”。与ROM 存储单元不同的是，RAM存储单元的数据不是预先固定的，而是由外部信息决定的。要存储这些信息，RAM存储单元必须由具有记忆功能的电路，如触发器等电路构成。（1）静态随机存储器的存储矩阵（以六管静态存储单元为例）
后经写入刷新控制电路对存储单元刷新。此时，Xi有效，整个一行存储单元被刷新。由于列选择线Yj无效，因此为行地址译码器和列地址译码器两部分。行地址译码器将输入地址代码的若干位A0～Ai译成某一条字线的输出高、低电平信号，从存储矩阵中选中一行存储单元；列地址译码器将输入地址代码的其余几位Ai+1～An1译成某一根输出线上的高、低电平信号，从字线选中的一行存储单元中再选1位（或几位），使这些被选中的单元经读/写控制电路与输入/输出接通，以便对这些单元进行读、写操作。地址译码器可分为单译码和双译码。所谓单译码是指n位地址构成2n条地址线。若n=10，则有1024 条地址线。而双译码地址线是指将地址分成两部分，分别由行译码器和列译码器共同译码，其输出为存储矩阵的行列选择线，由它们共同确定欲选择的地址单元。
① 写入数据第六章存储器
（2）动态随机存储器的存储矩阵（以三管和单管动态存储单元为例）
动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理制成的。由于存储单元的结构能做得非常简单，所以在大容量、高集成度的RAM中得到广泛应用。如图6.3所示是三管动态存储单元。 ① 写入数据
R /W 0 ，G1导通，G2截止。当Xi=Yj=1时，输入数据DI经G3反相，被存入电容C中。此时，T1、T3、T4、T5均导通，可以对存储单元进行存取操作。若DI=0，电容充电；若DI=1，电容放电。当Xi=Yj=0时，写入的数据由C保存。

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。

第 6 章主存储器

最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上: ① 最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上机房只能装下不超过百一间的机房只能装下不超过百k字节左右的容量一间的机房只能装下不超过百字节左右的容量内存芯片: ② 内存芯片焊接在主板上集成内存芯片 256K×1bit、1M×4bit × 、 × 无法拆卸更换
6.1.1 RAM的种类的种类
两大类。在RAM中，又可以分为双极型中又可以分为双极型(Bipolar)和MOS RAM两大类。和两大类 1. 双极型双极型RAM的特点的特点存取速度高； ① 存取速度高；集成度较低(与相比)； ② 集成度较低与MOS相比；相比功耗大； ③ 功耗大；成本高。 ④ 成本高。所以，双极型RAM主要用在速度要求较高微型计算机或大型机所以，双极型主要用在速度要求较高微型计算机或大型机
(2) 动态动态RAM的特点的特点基本存储电路用单管线路组成(靠电容存储电荷靠电容存储电荷)； ① 基本存储电路用单管线路组成靠电容存储电荷；集成度高； ② 集成度高；比静态RAM的功耗更低； ③ 比静态的功耗更便宜； ④ 价格比静态便宜；因动态存储器靠电容来存储信息， ⑤ 因动态存储器靠电容来存储信息，由于总是存在有泄漏电流，故要求刷新再生)。典型的是要求每隔1ms刷新一遍。刷新(再生刷新一遍。漏电流，故要求刷新再生。典型的是要求每隔刷新一遍
第 6 章主存储器
本章讲述：本章讲述： 6.1 半导体存储器的分类 6.2 读写存储器（RAM）读写存储器（） 6.3 现代现代RAM 6.4 只读存储器（ROM）只读存储器（）
转移
MOV AL,28H MOV [BX],28H
存储器是信息存放的载体，存储器是信息存放的载体，是计算机系统的重要组成部载体有了存储器计算机才有记忆功能，分。有了存储器计算机才有记忆功能，才能把要计算和处理的数据以及程序存入计算机，的数据以及程序存入计算机，使计算机能够脱离人的直接干预，自动地工作。自动地工作。显然，存储器的容量越大，存放的信息就越多，显然，存储器的容量越大，存放的信息就越多，计算机系统的功能也就越强。在计算机中，大量的操作是CPU与存系统的功能也就越强。在计算机中，大量的操作是与存储器交换信息。但是，存储器的工作速度相对于CPU总是要储器交换信息。但是，存储器的工作速度相对于总是要低1至2个数量级。因此，存储器的工作速度又是影响计算机至个数量级。因此，个数量级系统数据处理速度的主要因素。系统数据处理速度的主要因素。

《存储器课件》课件

可穿戴设备：如智能手表、健身追踪器等，需要存储器来保存用户数据、
运动记录等
嵌入式系统中的应用
嵌入式系统中常用的存储器类型
存储器在嵌入式系统中的作用
存储器在嵌入式系统中的选型依据
嵌入式系统中存储器的应用案例
大容量存储系统中的应用
服务器存储系统：利用存储器构成高可靠性的服务器存储系统，提供数据存储、备份和迁移等服务。
存储程序和数据单击此处输入你的正文，请阐述观点
辅助CPU完成各种运算任务单击此处输入你的正文，请阐述观点
它可以分为内存储器和外存储器两种单击此处输入你的正文，请阐述观点
外存储器则是通过接口与计算机连接，用于长期或永久性存储数据的设备存储器的作用存储器的作用
实现计算机内部各个部件之间的数据传输单击此处输入你的正文，请阐述观点
特点：速度快，性能稳定，功耗低，集成度高
应用：常用于高速缓冲存储器（Cache）和寄存器中
ROM（只读存储器）
添加标题
定义：ROM是一种只能读取而不能写入数据的存储器。
添加标题
优点：由于数据是永久保存的，因此ROM 具有非易失性，即使在关闭电源后也能保留数据。此外，由于数据是预先写入且不可更改的，因此ROM的访问速度非常快。
特点：高密度、低功耗、快速读写、长寿命等
应用：U盘、USB闪存驱动器、固态硬盘（SSD）、数码相机、手机等
工作原理：通过电荷存储在浮栅中实现数据的存储，读写时通过电荷的移动实现数据的读写
05 存储器的应用
计算机系统中的应用
存储器在计算机系统中的作用
存储器的分类及特点
存储器在计算机系统中的具体应用
06 存储器的技术发展趋势

组成原理课件-存储器

编址范围为多大？
§ 7·2 半导体存储器一、概述
1、半导体存储器芯片的组成
地址线片选线
译
码
存
读
驱动
储
写电
电
体
路
路
数据线线读/写控制线
译存读码储写驱体电动：路电由：信路大完息量成：。元电的对把的路存存AB选完储储送单单择成来元元信对的构的号选地成读，中址的写再存信阵操经储号列作过单翻组。驱元译成动的成，电读对用路写应于和操存存读作储储写。单
练习：已知CPU共有16条地址线、8条数据线，用MREQ*（低电平有效）作为访存控制信号，用R/W*作为读写命令信号。现有存储芯片：ROM 有2K×8和8K ×8两种，RAM有1K×4、2K ×8和16K ×1及 74LS138译码器和其它门电路。试从上述规格中选用合适芯片，画出主存和CPU连接图。要求主存地址空间分配如下：最小4K空间为系统程序区，4096~16383为用户程序区。并说明选用哪类储存芯片？选几片？
动态RAM是用靠电容存储电荷（有电荷为“1”、无电荷为“0”）来寄存信息的。电容上的电荷只能维持1~2ms，所以存储的信息会自动消失，必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态。
其刷新过程就是先将原存信息读出，再利用刷新放大器形成原信息并重新写入原单元。
Vdd P 控制端
TC
TB
刷新放大器 TA
A0
W/R
WE
1#
CS
D7~D0 A9~A0
WE 2# CS
D7~D0 A9~A0
D7~D0 A10~A1
A12～A0
A1
3
8K×8 a
8K×8 b
8K×8 c

第六章、存储器-PPT精品文档

字选线
SRAM存储单元电路工作原理
Vcc
写入
A 稳定状态：
T5 T3 T4
B
T6
“ 1” ：T1 截止，T2 导通
“0” ：T2 截止，T1 导通
T1 T2
保持状态：。ຫໍສະໝຸດ 字选线字选线低电平，T5 和 T6截止，内部保持稳定 D D
SRAM存储单元电路工作原理
Vcc
写入
T5
A
T3
T4
B
T6
T1
T2
字选线

Intel 2114 SRAM的写时序
TWC：写周期
TAW：写周期滞后时间； TW：写入时间； TWR：写恢复时间
TDW：从写入数据有效到写信号撤销所需的时间 TDH：从写信号撤销到写入数据维持所需的时间（ TWR> TDH） TDTW：从写信号有效到输出数据（上一次读出）失效的时间
4、 SRAM芯片与系统的连接
（7）存储容量一个存储器中存储单元的总数
（8）存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间
2、存储器的分类（1）按存储介质分类存储器
半导体存储器磁介质存储器光盘存储器
（2）按访问方式分类随机访问存储器（RAM）只读存储器
存储器
（ROM）
顺序访问存储器（TAPE）
写入：字选线高电平
D D
SRAM存储单元电路工作原理
Vcc
写入
T5
A
T3
T4
B
T6
T1
T2
字选线
写 1：D线高电平，D 线低电平
D
写 0：D线低电平，D 线高电平
D
2、 SRAM的典型芯片 2114 6116 1K×4 2K×8

第06章存储器 69页 0.5M PPT版

可靠性以平均无故障时间（MTBF）来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。
性能/价格比衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等的一个综合指标
返回
6.1.3 半导体存储芯片的组成
存储体地址译码器控制逻辑电路数据缓冲器
半导体存储芯片的组成
说明
（1）随机存取存储器RAM 信息可以随时写入或读出关闭电源后所存信息将全部丢失静态RAM采用双稳电路存储信息，而动态RAM是以电容上的电荷
存储信息。静态RAM速度更快，而动态RAM的集成度更高、功耗和价格更低，
动态RAM必须定时刷新。
（2）只读存储器ROM ROM是一种在工作过程中只能读不能写的非易失性存储器掉电后所存信息不会丢失
表6-4 Intel 2716芯片工作方式的选择
返回
6.3.2 E2PROM
芯片特性工作方式
E2PROM的典型芯片有2K×8的Intel 2816/2817、2816A/2817A和8K×8的2864A。 2816A/2817A
1．芯片特性（8K×8的2864A ）
R/B A12
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
写（或读）允许
电源（-5V）
电源（＋5V）
电源（+12V）
地
（2） Intel 2116内部结构
RAS
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6
A0 A1
行地址锁存及
译码器
A6
A7 列地址 A8 锁存及
译码器 A1
CAS
1/128
128×128 存储矩阵（16K×1）
128个列放大器 1/128

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A8
1023
A9
CE
OE
读写控制电路
WE
D(I/O)
A0 A1 A2 A3 A4
行 X0
0-0
译
码
器 X31
0-31
31-0
31-31
D(I/O) 读写控制电路
CE OE WE
Y0
Y31
列译码器
A5 A6 A7 A8 A9
（2）I/O控制电路
0 选中芯片
i.接收片选信号（CE或CS） 1 未选中
当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。
PROM基本存储电路
PROM的写入要由专用的电路（大电流、高电压）和程序完成。
2020/9/22
6.3.2 可擦除的PROM 一、EPROM（紫外线可擦除） 1. 基本存储电路
2020/9/22
GD S
（1）由浮栅雪崩注入的 FAMOS器件构成。
✓随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失 ✓只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失
2020/9/22
6.1.1 半导体存储器的分类
从应用角度可分为两大类：
随机存取存储器（RAM）
静态RAM（SRAM）常用于Cache 动态RAM（DRAM）常用于内存条
半导体存储器（Memory）
只读存储器（ROM）
动、静RAM比较：动：容量大，速度慢，功耗低，刷新电路复杂。静：容量小，速度快，功耗大，无刷新电路。
2020/9/22
2020/9/22
二、PROM（Programmable ROM）
典型的PROM基本存储电路如下图所示。芯片出厂时，开关管T1与位线（数据线）之间以熔丝相连。用户可对其进行一次性编程（熔断或保留熔丝以区分“1/0”）：
1GB=210MB=1024MB；1TB=210GB=1024GB。
2. 最大存取时间： ——访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所需要的时间，
这个时间的上限值即最大存取时间，一般为十几ns到几百ns。从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需要的时间
3. 其他指标：功耗，工作电源，可靠性，集成度，价格等。
存储芯片内部构成示意图
地址译码器：
接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择信号，实现对片内存储单元的选址。
控制逻辑电路：
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号，控制数据的读出和写入。
数据缓冲器：
寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
存储体：
存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。
D N-1
2020（DRAM）
一、单管动态基本存储电路（1或0由电容C上有无电荷决定）
字选线 “1”
G
S
D
C
T1
① 设 T1导通时（字选线＝1），将
D＝1 写入，则C上有电荷。
② 字选线撤消，T1截止。
③ T1导通（字选线＝1）才能读。
读时：D本为0，CD无电荷。
2020/9/22
6.2 随机存取存储器(RAM)
6.2.1 静态RAM（SRAM）
一、RAM原理构成存储体（R-S触发器构成的存储矩阵）外围电路译码电路、缓冲器 I/O控制电路
0
0
地
1
1
数
址
存储
据
n位译
矩阵
缓
地址码 2n-1
m
冲
器
器
m位数据
CS 2020/9/22 R/W
控制逻辑
较小； ➢外部存储器
用于存储CPU暂不处理的信息，其容量很大,故称为海量存储器。外存要配置专门的接口和驱动设备才能实现访问,存取速度也较内存慢得多。当其信息需要处理时，要先调入内存，再由CPU处理。
2020/9/22
2. 按存储载体材料分类 ✓半导体材料 — 半导体存储器：TTL型、MOS型、ECL型、I2L型 ✓磁性材料 — 磁带存储器、软磁盘存储器和硬磁盘存储器等； ✓光介质材料 — CD-ROM、DVD等。 3. 按存储器的使用属性来分类
导通时C上电荷转移到
CD 上，所以D为1；
CD
若C上原无电荷，则D为0；
ES(－)
ES(－)
数据线D”1”
2020/9/22
电容C通常小于数据线上的分布电容 CD，每个数据读出后，C上的电荷经 CD释放，信息被破坏。所以需要刷新——周期性不断充电。刷新时间 2ms—8ms。（刷新即在数据线上加电压，给C充电，然后关断T。）
2020/9/22
6.1.2 半导体存储器的性能指标
1. 容量：指一个存储器芯片能存储的二进制信息。
存储器芯片容量=存储单元数×每单元的数据位数
例：6264
8KB = 8K × 8bit
6116
2KB = 2K × 8bit
1字节=8 bit；1KB=210字节=1024字节；1MB=210KB=1024KB；
常用RAM有： 6116 6264
0 写有效 ii.接收R/W信号 1 读有效
APA P+1 … AK
Y译码
A0
X
I/O
A1
译
存储体
缓
A P-1
码
冲
存储器控 R/W
制逻辑 CE
62256
例：一片62256 为32K*8的RAM
地址线15根，数据线8根， RAM的控制信
D0 号为3根 D1 （WE,OE,CE）。
2020/9/22
2. 外围电路（1）地址译码器
——对外部地址信号译码，用以选择要访问的单元。
若要构成1K×1b个存储单元，需10根地址线，1根数据线。 ① 单地址译码（右图1）：
② 双地址译码（右图2）：
2020/9/22
A0 A1
Y0 Y1
0
A2
地
A3
址
1
A4
译
A5
码
A6 A7
器 Y1023
掩膜ROM
可编程ROM（PROM）紫外线可擦除的PROM（EPROM）电可擦除的PROM（EEPROM）快擦写存储器（Flash Memory）
RAM具有易失性，可读，可写，常用于存放数据、中间结果等。 ROM在程序执行时只能读不能写。常用于存放程序或不易变的数据。掩膜ROM不可改写。可编程PROM、EPROM、E2PROM及FLASH在一定条件下可改写。
第6章存储器
6.1 存储器概述 6.2 随机存储器（RAM） 6.3 只读存储器（ROM） 6.4 存储器连接与扩展
2020/9/22
6.1 存储器概述
作用：存放待加工的原始数据和中间计算结果以及系统或用户程序等。
6.1.1 存储器分类 1. 按用途分类
➢内部存储器用于存储当前与CPU频繁交换的信息，其工作速度快，但容量