使用存储器阵列的逻辑
1t1r单元构成的阵列
1t1r单元构成的阵列
一个1T1R（Transistor-Transistor Logic）单元是由一个三极管和电阻器构成的简单逻辑门。
这种单元通常用于数字逻辑电路中，实现基本的逻辑门功能。
在1T1R单元中，三极管起到开关的作用，控制电流的通断。
当三极管处于截止状态时，电流无法通过，输出为高电平（通常是VCC）；当三极管处于饱和状态时，电流可以通过，输出为低电平（通常是地线）。
1T1R单元通常用于实现基本的逻辑门功能，如与门、或门、非门等。
通过将多个1T1R单元组合起来，可以实现更复杂的逻辑功能。
例如，两个1T1R与门单元可以组合成一个与非门，三个1T1R与非门单元可以组合成一个或非门等等。
通过这些基本的逻辑门单元，可以构建出各种复杂的数字电路，实现各种不同的逻辑功能。
此外，1T1R单元还可以用于构建存储器电路。
例如，可以将多个1T1R单元交叉连接起来，形成一个交叉反接的存储器阵列。
在这种阵列中，每个交叉点都可
以存储一个二进制位，从而实现存储器的功能。
通过这种方式，可以构建出各种不同的存储器阵列，用于存储各种数据和指令。
1T1R单元是一种简单而有效的逻辑门单元，通过它可以实现各种基本的逻辑门功能和存储器功能。
在数字电路设计中，它是一种非常重要的元件，广泛应用于各种不同的数字电路中。
需要注意的是，在实际应用中，1T1R单元的电阻值和三极管的阈值电压等参数可能会受到温度、工艺和材料等因素的影响，导致逻辑门的性能不稳定。
因此，在实际应用中，通常会采用更复杂、稳定的逻辑电路来代替简单的1T1R单元。
存储器的特点和应用场合,了解存储器的主要性能指标对存
左图是浮置栅型PMOS管的结构原
理图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化
硅之中。写入时，在漏极和衬底之间
P+
P+
加足够高的反向脉冲电压把PN结击穿 ，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧
化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压
N型衬底
消失后，浮置栅中的电子无放电回路
而被保留下来。
首页
电工电子技术
浮置栅PMOS写入数据后，带电荷的浮置栅使PMOS管的源极
和漏极之间导通，当字线选中某一存储单元时，该单元位线即为
低电平；若浮置栅中无电荷(未写入)，浮置栅PMOS管截止，位
线为高电平。当用户需要改写存储单元中的内容时，要用紫外线
或X射线照射擦除，使浮置栅上注入的电荷
+UDD
形成光电流泄漏掉，EPROM可恢复原来未
写入时的状态，因此又可重新写入新信息。
字线 位 线
通常ROM中的程序和数据是事先存入的，在工作过程中 不能改变，这种事先存入的信息不会因下电而丢失，因此 ROM常用来存放计算机监控程序、基本输入输出程序等系 统程序和数据。RAM中的信息则下电就会消失，所以主要 用来存放应用程度和数据。
对存储器的读写或取出都是随机的，通常要按顺序随机 存取。按顺序随机存取有两种方式：①先进先出；②后进 先出。
存储器按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元 件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元 速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存取速 度快的场合常用双极型RAM电路，对速度要求不高场合 下，常用单极型存储器。我们主要以单极型存储器为例介 绍RAM的工作原理。
首页
电工电子技术
(1) 静态RAM存储单元
为了存入和取出的方便，必须给每个字单元以确定的标号，这
存储器系统
存储器系统：概述：计算机中的存储系统是用来保存数据和程序的。
对存储器最基本的要求就是存储容量要大、存取速度快、成本价格低.为了满足这一要求,提出了多级存储体系结构。
一般可分为高速缓冲存储器、主存、外存3个层次,有时候还包括CPU内部的寄存器以及控制存储器.◆衡量存储器的主要因素：存储器访问速度、存储容量和存储器的价格;◆存储器的介质：半导体、磁介质和光存储器.◆存储器的组成：存储芯片+控制电路(存储体+地址寄存器+数据缓冲器+时序控制）;◆存储体系结构从上层到下层离CPU越来越远、存储量越来越大、每位的价格越来越便宜，而且访问的速度越来越慢存储器系统分布在计算机各个不同部件的多种存储设备组成，位于CPU内部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。
内部存储器是可以被处理器直接存取的存储器,又称为主存储器，外部存储器需要通过I/O模块与处理器交换数据,又称为辅助存储器，弥补CPU处理器速度之间的差异还设置了CACHE，容量小但速度极快,位于CPU和主存之间，用于存放CPU 正在执行的程序段和所需数据。
整个计算机的存储器体系结构：通用寄存器堆—指令和数据缓冲栈—Cache（静态随机存储器RAM）—主存储器(动态随机存储器DRAM）—联机外部存储器（磁盘存储器)—脱机外部存储器(磁带、光盘存储器) 通常衡量主存容量大小的单位是字节或者字,而外存的容量则用字节来表示。
字是存储器组织的基本单元,一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。
信息存取方式：信息的存取方式影响到存储信息的组织，常用的有4种，◆顺序存取存储器的数据是以记录的形式进行组织，对数据的访问必须按特定的线性顺序进行.磁带存储器的存取方式就是顺序存取。
◆直接存取共享读写装置，但是每个记录都有一个唯一的地址标识，共享的读写装置可以直接移动到目的数据块所在位置进行访问。
因此存取时间也是可变的。
磁盘存储器采用的这种方式。
◆随机存取存储器的每一个可寻址单元都具有唯一地址和读写装置，系统可以在相同的时间内对任意一个存储单元的数据进行访问，而与先前的访问序列无关。
《计算机组成原理》第7章：存储系统
/webnew/
7.1 存储系统概论
所谓速度，通常用存取时间(访问时间)和存取周期 来表示。存取时间是指从启动一次存取操作到完成 该操作所经历的时间；存取周期是指对存储器进行 连续两次存取操作所需要的最小时间间隔。由于有 些存储器在一次存取操作后需要有一定的恢复时间， 所以通常存取周期大于或等于取数时间。单位容量 的价格是指每位的价格。数据传输率是指在单位时 间内可以存取的二进制信息的位数，在数值上等于 存储器总线宽度除以存取周期，所以又可称为存储 器总线带宽或频宽。除此之外，存储器件还有一个 十分重要的性能，就是它是否是挥发性的。
图7-6 2114的读/写周期波形图
/webnew/
7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
4. 静态存储器的组织 1)位扩展
图7-7 位扩展连接方式
/webnew/
/webnew/
性 能 存储信息 破坏性读出 需要刷新 行列地址 运行速度
SRAM 触发器 否 否 同时送 快 电容 是 需要 分两次送 慢
DRAM
集成度
发热量 存储成本
低
大 高
高
小 低
表7-1 静态存储器和动态存储器性能比较
/webnew/
7.2 主 存 储 器
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7
基本概念 静态MOS RAM芯片举例 动态MOS RAM 2164芯片 动态MOS RAM 4116芯片 动态RAM的刷新 只读存储器举例 主存储器与CPU的连接
/webnew/
/webnew/
7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
3. 读写时序 为了使芯片正常工作，必须按所要求的时序关系 提供地址信息、数据信息和有关控制信号，2114 的读/写周期波形图如图7-6所示。 1) 读周期 2) 写周期
磁盘阵列详解
磁盘阵列详解RAID：是一种将多块磁盘形成一个有机整体，使之能够在硬盘故障时提供数据保护的技术. RAID分级取决于三个因素：分条Striping：将数据分散到不同物理硬盘上，使读写数据时可以同时访问多块硬盘!数据镜像Mirroring：将同一数据写在两块不同硬盘上，从而产生该数据两个副本!奇偶校验Parity (Error Correction )：通过数学方法而不是单纯重复写同样数据来实现数据保护.注：独立磁盘奇偶校验:校验信息单独存在磁盘上，一旦出现磁盘损坏，用校验值减去其它磁盘上对应位臵的值，就能找回数据!RAID 0单纯依靠分条提高I/O性能，无数据保护!适用：I/O量大但不需要数据保护的应用 e.g.图像处理!RAID 1通过数据镜像提升容错性!同一数据写在不同硬盘上!可以承受一块甚至几块硬盘同时坏掉，但不优化读取性能!适用：数据安全可靠性要求非常高的应用 e.g. 人事会计系统!RAID 2带海明码的RAID!RAID 3通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容错性。
在存储普通的信息的硬盘以外，用一块专门的硬盘存储校验信息!RAID 4通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容错性!在存储普通的信息的硬盘以外，用一块专门的硬盘存储校验信息。
但允许某一数据单元（block）可以从单块磁盘中读写，而无需访问整个条带，所以数据读取的速度高!RAID 5通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容错性。
允许某一数据单元（block）可以从单块磁盘中读写，而无需访问整个条带。
校验信息分布在所有磁盘上!比RAID4写性能好，容易恢复!RAID 6基本与RAID5一样，但引入第二校验元素应对两块磁盘同时失效的情况。
写代价也因此比RAID5高，恢复也比RAID5耗时长!RAID 1＋0分条的镜像数据先被镜像，再分条，数据恢复简单，迅速。
RAID 0＋1镜像的分条数据先被分条，再镜像，一旦一块硬盘坏掉，级数下降成RAID0，恢复起来较RAID1+0麻烦。
计算机组成原理第三章课后题参考答案
第三章课后习题参考答案1．有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息（2）如果存储器由512K×8位SRAM芯片组成，需要多少芯片（3）需要多少位地址作芯片选择解：（1）∵ 220= 1M，∴该存储器能存储的信息为：1M×32/8=4MB （2）（1024K/512K）×（32/8）= 8（片）（3）需要1位地址作为芯片选择。
3．用16K×8位的DRAM芯片组成64K×32位存储器，要求：(1) 画出该存储器的组成逻辑框图。
(2) 设DRAM芯片存储体结构为128行，每行为128×8个存储元。
如单元刷新间隔不超过2ms，存储器读/写周期为μS, CPU在1μS内至少要访问一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理两次刷新的最大时间间隔是多少对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少解：（1）组成64K×32位存储器需存储芯片数为N=（64K/16K）×（32位/8位）=16（片）每4片组成16K×32位的存储区，有A13-A0作为片内地址，用A15 A14经2：4译码器产生片选信号，逻辑框图如下所示：（2）根据已知条件，CPU在1us内至少访存一次，而整个存储器的平均读/写周期为，如果采用集中刷新，有64us的死时间，肯定不行；所以采用分散式刷新方式：设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，按行刷新，刷新周期T=2ms，则分散式刷新的间隔时间为：t=2ms/128=(s) 取存储周期的整数倍s的整数倍)则两次刷新的最大时间间隔发生的示意图如下可见，两次刷新的最大时间间隔为tMAXt MAX＝×2－＝(μS)对全部存储单元刷新一遍所需时间为tRt R＝×128=64 (μS)4．有一个1024K×32位的存储器，由128K×8位DRAM芯片构成。
与或非存储阵列的存储原理
与或非存储阵列的存储原理
与或非存储阵列的存储原理是基于交叉耦合的或非门构成的锁存器。
这种锁存器有两个基本操作：置位（S）和复位（R）。
置位操作将输出值强制为
Q=1，而复位操作将Q值强制为Q=0。
由于或非门和与非门互为对偶关系，因此它们的开关特性相反。
在交叉耦合的或非门中，一个或非门的输出连接到另一个或非门的输入，反之亦然。
这种连接方式被称为“反馈网络”，因为每个门的输出都被反馈而成为另一个门的输入，这是建立能保存两个逻辑值的双稳态电路所必需的。
基于与或非存储阵列的存储原理，通过改变相应的存储元素配置，可以实现多种逻辑功能，例如实现数据存储、计算、传输等功能。
因此，与或非存储阵列在数字系统和计算机中具有重要的应用价值。
如需更多关于与或非存储阵列的信息，建议咨询相关业内人士，或查阅有关学术文献。
数字电子技术第8章存储器与可编程逻辑器件习题及答案
第8章存储器与可编程逻辑器件8.1存储器概述自测练习1．存储器中可以保存的最小数据单位是（）。
（a）位（b）字节（c）字2．指出下列存储器各有多少个基本存储单元？多少存储单元？多少字？字长多少？（a） 2K×8位（）（）（）（）（b） 256×2位（）（）（）（）（c） 1M×4位（）（）（）（）3．ROM是（）存储器。
（a）非易失性（b）易失性（c）读/写（d）以字节组织的4．数据通过（）存储在存储器中。
（a）读操作（b）启动操作（c）写操作（d）寻址操作5．RAM给定地址中存储的数据在（）情况下会丢失。
（a）电源关闭（b）数据从该地址读出（c）在该地址写入数据（d）答案（a）和（c）6．具有256个地址的存储器有（ ）地址线。
（a）２５６条（b）６条（c）8条（d）16条7．可以存储２５６字节数据的存储容量是（ ）。
（a）２５６×１位（b）２５６×８位（c）１Ｋ×４位 （d）２Ｋ×１位答案：1．a2．（a）2048×8；2048；2048；8（b）512；256；256；2（c）1024×1024×4；1024×1024；1024×1024；43．a4．c5．d6．c7．b8.2随机存取存储器（RAM）自测练习1.动态存储器（DRAM）存储单元是利用（）存储信息的，静态存储器（SRAM）存储单元是利用（）存储信息的。
2.为了不丢失信息，DRAM必须定期进行（）操作。
3.半导体存储器按读、写功能可分成（）和（）两大类。
4.RAM电路通常由（）、（）和（）三部分组成。
5.6116RAM有（）根地址线，（）根数据线，其存储容量为（）位。
答案：1．栅极电容，触发器2．刷新3．只读存储器，读/写存储器4．地址译码，存储矩阵，读/写控制电路5．11，8，2K×8位8.3 只读存储器（ROM）自测练习1．ROM可分为（）、（）、（）和（）几种类型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2:4
Decoder wordline 11 ------3------
Address—2«-
wordline 10 ------2------
01 wordline ----------1---------
00 wordline
------0------
bitline2 bitline1 bitline0
bitline2 bitline1
l VWI VI 1 1 1 1 w
-----3-------■
] .~ stored1 stored bi
bitline0
wordline 苴£=^.
「 __
I stored __
LbiL=B
2 ] stored __
I stored I
stored
wordline bit =
A, B -2-
2:4 Decoder
11
10
01
00
XY
B
实例：用ROM实现逻辑
-使用一个22 X 3-bit ROM实现如下逻辑功能:
-X = A B -Y = A + B -Z = A BA, B ຫໍສະໝຸດ 2-2:4 Decoder
—)---11 (-1
10 — —B
01 —B
XY 00
使用存储阵列的逻辑
Ml
Rom逻辑
2:4 Decoder
11 Address-2^-
10
01
00
■
Data2 Data1 Data0
Data2 = Ai ® Ao Data1 = A1 + Ao
Data0 A1A0 =
B
实例：用ROM实现逻辑
-使用一个22 X 3-bit ROM实现如下逻辑功能:
-X = A B -Y = A + B -Z = A B
Data2 - A1 ® A0 Data1 = A1 + A0 Data0 - A1A0
Data2 Data1 Data0
使用存储阵列的逻辑
-使用一个22 x 3-bit存储器阵列实现如下逻辑功能:
-X = A B -Y = A + B -Z = A B
Address—
2:4 Decoder
11
10
01 1■ stored __
wordlin^^b^=Ml 00
0] stored __
| stored |
I stored | Lb^^H
stored __
X
Y
Z
B
使用存储阵列的逻辑
•查找表lookup tables (LUTs):根据输入组合(地址)查找输出值
4-字x 1-位阵列 真值表
Y
Robert Dennard, 1932 -