第九讲(高性能主讲义存储器技术)
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计算机组成原理主存储器讲课文档
只读存储器属于非易失性(Non-volatile)存储器。
第2页，共29页。
主存储器的主要技术指标
主存储器用于暂时存储CPU当前正在使用的指令和数据。 1、存储容量 Memory Size / Capacity 主存储器容量 SM = W ·l ·m =存储器字长×每个存储体的字数×并行工作的存储体个数
第6页，共29页。
2．存储器写的时序
处理器把要访问的存储单元地址送上地址总线AB，把要写 的数据送上数据总线DB，发存储器写命令。
Address
CS
Data
存储器写周期
地址总线AB 数据总线DB
R /W
被选中的存储器芯片对地址译码，将DB上的数据写入选中的 存储单元。
第7页，共29页。
半导体存储器芯片
第17页，共29页。
解：
要求用8K×4 bit的RAM芯片和8K×8 bit的ROM芯片组成16KB的 ROM和8KB的RAM
① CPU有15条地址线， ∴地址空间=215= 32K 实存容量= ROM容量+RAM容量= 16 KB+8KB = 24KB 16KB的ROM区的地址范围是 0000H~3FFFH。 RAM区的地址范围是 6000H~7FFFH。
第11页，共29页。
（1）位扩展
例1：用64K×4的RAM芯片构成64K×8的存储器。
D0 … D3 D4 … D7
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
64K×4 RAM
A0……A15 R /W CS
I/O0 I/O1 I/O2 I/O3
64K×4 RAM
A0……A15R /W CS
R /W
A…0 A15
OE
第9页，共29页。
存储器知识的课件
绿色环保
人才培养
未来存储器技术将更加重视环保和可持续 发展，采用更环保的材料和制造工艺，降 低对环境的影响。
为了推动存储器技术的不断发展，需要加 能人才培养和引进，提高技术研发水平和 创新能力。
THANKS
感谢观看
• 现代存储器：随着半导体技术的发展，出现了多种新型的存储器，如只读光盘 （CD、DVD等）、闪存（USB闪存盘、固态硬盘等）等。这些新型的存储器 具有更高的速度、更大的容量和更低的功耗，进一步推动了计算机技术的发展 。
02
存储器基本原理
存储器结构与工作原理
要点一
存储器结构
存储器主要由存储单元、地址译码器和读写控制电路组成 。存储单元是存储器的核心，用于存储数据；地址译码器 用于将输入的地址信号转换为相应的存储单元的地址；读 写控制电路用于控制数据的读出和写入。
低功耗存储
人工智能存储
人工智能技术的不断发展对存储器提 出了新的要求，未来将采用人工智能 技术来优化存储器的性能和功能。
随着移动设备的普及，低功耗存储器 将成为未来发展的重要方向，需要采 用低功耗技术来降低能耗。
05
存储器应用领域及案例分析
计算机领域应用案例分析
01
02
03
内存条
用于临时存储CPU中的运 算数据，提高程序运行速 度。
01
随着制程技术不断进步，闪存容量持续增加，同时保持低成本
。
相变存储器（PCM）
02
利用材料在晶态和非晶态之间转换来存储数据，具有速度快、
寿命长等优点。
阻变存储器（ReRAM）
03
通过改变电阻值来存储数据，具有高密度、低功耗等优点。
存储器技术面临的挑战与解决方案
计算机内部存储器课件
存储器层次结构的原理
存储器层次结构的实现方式
01 02 03
新型存储器技术
相变存储器（PCM） 阻变存储器（RRAM） 铁电存储器（FeRAM）
存储器技术的未来发展趋势
向更高密度发展
01
向更快速度发展
02
向更低功耗发展03 Nhomakorabea存储器技术的挑战与机遇
挑战
机遇
随着云计算、大数据和人工智能等技 术的快速发展，数据存储需求呈现爆 炸式增长，为存储器技术的发展提供 了广阔的市场和应用前景。
详细描述
辅助存储器是计算机中用于长期存储数据的设备，通常包括硬盘、固态硬盘（SSD）等。与主存储器相比，辅助 存储器的访问速度较慢，但它具有较大的容量和较低的成本。辅助存储器通常用于存储操作系统、应用程序、用 户数据等。
存储器层次结构的概念
存储器层次结构的主要目的是为了解 决存储器访问速度和存储容量之间的 矛盾，通过多层次的存储器来满足不 同访问速度和容量的需求。
详细描述
高速缓存是一种特殊的存储器，通常由静态随机存取存储器（SRAM）组成。它 的访问速度比主存储器快，通常位于处理器和主存储器之间。高速缓存的作用是 存储处理器经常访问的数据或指令，以便快速访问，提高计算机性能。
主存储器
总结词
详细描述
辅助存储器
总结词
辅助存储器是计算机中用于长期存储数据的设备，如硬盘、固态硬盘等。
计算机内部存储器课件
• 计算机存储器概述 • 计算机内部存储器类型 • 存储器层次结构
存储器的定义和分类
定义 分类
存储器的发展历程
磁带存储器
。
软盘存储器
硬盘存储器 闪存存储器
存储器的性能指标
存储器的分类和主要性能指标微机原理详解
，数据线分别连接至系统数据总线的不同位上。
例如：
用4K×4位的SRAM芯片构成4K×8位的存储器。
西南大学电子信息工程学院
21 目前二十一页\总数七十一页\编于二十二点
⑵字扩展 当单片存储器的字长满足要求，而存储单元的
个数不能够时，就需要进行字扩展。
字扩展方法：
将每个芯片的地址线、数据线和读/写控制线等 按信号名称并连在一起，只将选片端分别引到地址
内存储器使用。
西南大学电子信息工程学院
3 目前三页\总数七十一页\编于二十二点
半导体存储器的分类：
按工作方式分
按制造工艺分
双极型RAM
随机存取存储器
（RAM）
金属氧化物型
（MOS）RAM
按存储机理分 静态读写存储器(SRAM) 动态读写存储器（DRAM）
只读存储器 （R0M）
ROM
PROM EPROM E2PROM
1K位/片， 如：Intel 2115A (1K×1);
16K位/片，如：MCM2167H35L(16K×1); 64K位/片，如： MCM62L67-35L(64K×1); 256K位/片，如： MCM6205NJ17(32K×8);
西南大学电子信息工程学院
8
目前八页\总数七十一页\编于二十二点
§ 6 . 2 半导体存储器件
所以该6264芯片的地址范围为3E000H～3FFFFH
西南大学电子信息工程学院
19 目前十九页\总数七十一页\编于二十二点
§6.3 SRAM、ROM与CPU的连接方法
⒈要解决的技术问题
⑴ SRAM、ROM的速度要满足CPU的读/写要求； ⑵ SRAM、ROM的字数和字长要与系统要求一致；
例如：
用4K×4位的SRAM芯片构成4K×8位的存储器。
西南大学电子信息工程学院
21 目前二十一页\总数七十一页\编于二十二点
⑵字扩展 当单片存储器的字长满足要求，而存储单元的
个数不能够时，就需要进行字扩展。
字扩展方法：
将每个芯片的地址线、数据线和读/写控制线等 按信号名称并连在一起，只将选片端分别引到地址
内存储器使用。
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3 目前三页\总数七十一页\编于二十二点
半导体存储器的分类：
按工作方式分
按制造工艺分
双极型RAM
随机存取存储器
（RAM）
金属氧化物型
（MOS）RAM
按存储机理分 静态读写存储器(SRAM) 动态读写存储器（DRAM）
只读存储器 （R0M）
ROM
PROM EPROM E2PROM
1K位/片， 如：Intel 2115A (1K×1);
16K位/片，如：MCM2167H35L(16K×1); 64K位/片，如： MCM62L67-35L(64K×1); 256K位/片，如： MCM6205NJ17(32K×8);
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目前八页\总数七十一页\编于二十二点
§ 6 . 2 半导体存储器件
所以该6264芯片的地址范围为3E000H～3FFFFH
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19 目前十九页\总数七十一页\编于二十二点
§6.3 SRAM、ROM与CPU的连接方法
⒈要解决的技术问题
⑴ SRAM、ROM的速度要满足CPU的读/写要求； ⑵ SRAM、ROM的字数和字长要与系统要求一致；
存储设备专业知识讲座共65页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
存储设备专业知识讲座
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
谢谢！
存储设备专业知识讲座
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
(精选)《主存储器》PPT课件
计算机组成原理
——第4章 主存储器
1
4.8 半导体存储器的组成与控制
1. 存储器容量扩展
位扩展 字扩展 字位扩展
2. 存储控制
集中刷新 分散刷新 异步刷新
3. 存储校验线路
2
复习（一）
❖RAM存储器芯片总结
RAM存储器芯片有多种型号，每一RAM存储器芯 片具有：
地址线Ai：引脚数与存储芯片的单元数有关； 数据线Di：引脚数与存储芯片的字长有关； 片选信号CS：只有CS有效时，芯片才被选中，
❖ 位扩展特点： 存储器的单元数不变，位数增加。
…
9
1、存储器容量扩展——字扩展
例3 使用16K×8位的RAM芯片组成一个 64K×8位的存储器。
分析： ①芯片的字数不够，需进行字扩展。 ②共需芯片数目是64K÷16K＝4。将4片RAM的地 址线、数据线、读写线一一对应并联。 ③出现地址线不够问题，如何解决？ 可以用高2位 地址作为选片端。 ④详细的连接见下图：
12
…
1、存储器容量扩展——字位扩展
❖ 实际存储器往往需要在字向、位向两个方向同时 扩展。
❖ 一个存储器的容量为M×N位，若使用L×K位的存 储芯片，则该存储器共需的芯片个数为：
M× N
L
K
❖ 需解决：芯片的选用、
…
地址分配与片选逻辑、
…
…
信号线的连接。 …
13
2114（1K×4）SRAM芯片组成容量为4K×8的存储器
10
16K×8位的RAM芯片组成一个64K×8位的存储器
10
地 CS
址 端
WE
地 CS
址 端
WE
地 CS
址 端
WE
——第4章 主存储器
1
4.8 半导体存储器的组成与控制
1. 存储器容量扩展
位扩展 字扩展 字位扩展
2. 存储控制
集中刷新 分散刷新 异步刷新
3. 存储校验线路
2
复习（一）
❖RAM存储器芯片总结
RAM存储器芯片有多种型号，每一RAM存储器芯 片具有：
地址线Ai：引脚数与存储芯片的单元数有关； 数据线Di：引脚数与存储芯片的字长有关； 片选信号CS：只有CS有效时，芯片才被选中，
❖ 位扩展特点： 存储器的单元数不变，位数增加。
…
9
1、存储器容量扩展——字扩展
例3 使用16K×8位的RAM芯片组成一个 64K×8位的存储器。
分析： ①芯片的字数不够，需进行字扩展。 ②共需芯片数目是64K÷16K＝4。将4片RAM的地 址线、数据线、读写线一一对应并联。 ③出现地址线不够问题，如何解决？ 可以用高2位 地址作为选片端。 ④详细的连接见下图：
12
…
1、存储器容量扩展——字位扩展
❖ 实际存储器往往需要在字向、位向两个方向同时 扩展。
❖ 一个存储器的容量为M×N位，若使用L×K位的存 储芯片，则该存储器共需的芯片个数为：
M× N
L
K
❖ 需解决：芯片的选用、
…
地址分配与片选逻辑、
…
…
信号线的连接。 …
13
2114（1K×4）SRAM芯片组成容量为4K×8的存储器
10
16K×8位的RAM芯片组成一个64K×8位的存储器
10
地 CS
址 端
WE
地 CS
址 端
WE
地 CS
址 端
WE
常见存储高级技术的原理和实现
一、概述存储技术是指用来保存和保留数据的技术手段。
随着科技的发展，存储技术也不断更新换代，现在已经出现了许多高级的存储技术，如闪存、云存储、分布式存储等。
本文将从原理和实现两个方面介绍常见的存储高级技术。
二、闪存技术1.原理闪存技术是一种基于固态电子存储器的技术。
它的原理是利用非易失性存储器来保存数据，主要通过改变存储单元中的电荷状态来实现数据的存储和读取。
由于它没有移动部件，因此读取速度和耐用性都很高。
2.实现闪存技术主要应用在固态硬盘和闪存卡上。
固态硬盘通过内置的闪存芯片来保存数据，具有高速读写、耐用性强等优点，因此在高性能计算机和服务器中得到广泛应用。
而闪存卡则是一种便携式存储设备，常用于数码相机、手机等设备中。
三、云存储技术1.原理云存储技术是指将数据保存在互联全球信息站的云端服务器上，通过网络来进行数据的访问和传输。
其原理是通过分布在全球各地的服务器来保存数据，用户可以通过互联网随时随地访问和管理自己的数据。
2.实现云存储技术主要通过云存储服务提供商来实现，如AWS、阿里云、微软云等。
用户可以通过这些服务商提供的管理界面来上传、下载、管理自己的数据，并且可以根据需要扩展存储空间和计算资源。
四、分布式存储技术1.原理分布式存储技术是指将数据分布存储在多台服务器上，通过数据切分和冗余备份来实现数据的高可靠性和高可用性。
其原理是将数据分散存储在多台服务器上，通过分布式算法来保证数据的一致性和完整性。
2.实现分布式存储技术主要通过分布式文件系统和分布式数据库来实现。
分布式文件系统如HDFS、NFS等，通过分布式存储和计算来处理海量数据；而分布式数据库如HBase、Cassandra等，通过数据切分和备份来实现数据的高可靠性和高可用性。
五、小结存储技术是计算机系统中非常重要的一部分，它直接影响了数据的存储、访问和传输效率。
随着科技的不断发展，越来越多的高级存储技术被提出并得到了广泛应用。
本文介绍了闪存技术、云存储技术和分布式存储技术的原理和实现，希望能对读者有所帮助。
计算机硬件_存储器
X
数据段
SS SP、BP
堆栈段
1 存储器概述
按存储介质（纪录0、1信息的物质）分类 半导体存储器：用半导体材料制成的存储器，大 多用作主存。 磁表面存储器：利用磁层来纪录信息，工作时由 磁头在磁层上的移动，来进行读或写操作。常用作 辅存，如硬盘、软磁盘、磁带等。 注意：磁介质通常要避免粉尘、高温、烟雾的影响。磁介
质的磁性会随着时间的流逝而慢慢降低，最终导致数据丢 失。一般，存储在磁介质上的数据可靠的生命是三年。
在存储数据之前， 磁表面上的颗粒 磁向是随机的 读写磁头磁化磁表 面的颗粒。颗粒的 正极指向磁头负极
读写磁头可以翻转磁表面颗粒的磁向。 磁表面颗粒的磁向排列记录了数据
光存储器： 使用激光在存储介质表面上烧蚀出数据。烧 蚀在介质表面微小的凸凹模式表示了数据。光学 介质上的数据可以永久保存。但是，使用光学介 质不像使用磁介质那样可以容易地改变它存储的 数据。光驱使用激光从光盘上读数据。
E2PROM称为可在线擦写只读存储器，它和RAM的读、
写方式完全类似，只是写操作时，需等待E2PROM内部 操作完成后再写入下一个字节，常用作计算机的BIOS芯 片。
2 存储器芯片
2.1 主存储器的基本组成
CPU
N 位 地 址 总 线 控制信号线 M 位 数 据 总 线
时序/控制 MAR 地址 寄存 器 地 址 译 码 器 读 写 驱 动 器 MDR 数据 缓冲 寄存 器
碎片磁盘 在这个有碎片的盘上，紫色、黄色和 蓝色文件存放在不连续的簇中。访问 这些文件的簇性能不高，因为它们需 要更多的移动磁头和磁盘
无碎片磁盘 当磁盘进行碎片整理后，每个文 件的簇变成连续的。由于磁头和 盘片的移动减到了最小，数据访 问的性能提高了
数据段
SS SP、BP
堆栈段
1 存储器概述
按存储介质（纪录0、1信息的物质）分类 半导体存储器：用半导体材料制成的存储器，大 多用作主存。 磁表面存储器：利用磁层来纪录信息，工作时由 磁头在磁层上的移动，来进行读或写操作。常用作 辅存，如硬盘、软磁盘、磁带等。 注意：磁介质通常要避免粉尘、高温、烟雾的影响。磁介
质的磁性会随着时间的流逝而慢慢降低，最终导致数据丢 失。一般，存储在磁介质上的数据可靠的生命是三年。
在存储数据之前， 磁表面上的颗粒 磁向是随机的 读写磁头磁化磁表 面的颗粒。颗粒的 正极指向磁头负极
读写磁头可以翻转磁表面颗粒的磁向。 磁表面颗粒的磁向排列记录了数据
光存储器： 使用激光在存储介质表面上烧蚀出数据。烧 蚀在介质表面微小的凸凹模式表示了数据。光学 介质上的数据可以永久保存。但是，使用光学介 质不像使用磁介质那样可以容易地改变它存储的 数据。光驱使用激光从光盘上读数据。
E2PROM称为可在线擦写只读存储器，它和RAM的读、
写方式完全类似，只是写操作时，需等待E2PROM内部 操作完成后再写入下一个字节，常用作计算机的BIOS芯 片。
2 存储器芯片
2.1 主存储器的基本组成
CPU
N 位 地 址 总 线 控制信号线 M 位 数 据 总 线
时序/控制 MAR 地址 寄存 器 地 址 译 码 器 读 写 驱 动 器 MDR 数据 缓冲 寄存 器
碎片磁盘 在这个有碎片的盘上，紫色、黄色和 蓝色文件存放在不连续的簇中。访问 这些文件的簇性能不高，因为它们需 要更多的移动磁头和磁盘
无碎片磁盘 当磁盘进行碎片整理后，每个文 件的簇变成连续的。由于磁头和 盘片的移动减到了最小，数据访 问的性能提高了