第三章内部存储器

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数字逻辑与计算机组成原理：第三章存储器系统(1)

A3 0
字线
地0 A2 0 址
译
A1
0码器
A0 0
15
读 / 写选通
… …
…
0,0 … 0,7
16×8矩阵
15,0 … 15,7
0
…
7 位线
读/写控制电路
D0
… D7
(2) 重合法（双译码方式）
0 A4
0,00
…
0 A3
阵
A2
译
0码
31,0
…
A1
器 X 31
0 A0
… …
或低表示存储的是1或0。 T5和T6是两个门控管，读写操作时，两管需导通。
六管存储单元
保持
字驱动线处于低电位时，T5、T6 截止，切断了两根位线与触发器之间的联系。
六管存储单元
单译码方式
读出时: 字线接通 1)位线1和位线2上加高电平; 2)若存储元原存0，A点为低电
平，B点为高电平，位线2无电流，读出0。
3)若存储元原存1，A点为高电平，B点为低电平，位线2有电
流，读出1。
静态 RAM 基本电路的读操作（双译码方式）
位线A1
A T1 ~ T4 B
位线2
T5
行地址选择
T6
行选
T5、T6 开
列选
T7、T8 开
T7
T8
读选择有效
列地址选择写放大器
写放大器
VA
T6
读放
读放
DOUT
T8 DOUT
DIN
1．主存与CPU的连接
是由总线支持的; 总线包括数据总线、地址总线和控制总线; CPU通过使用MAR（存储器地址寄存器）和MDR（存储

计算机组成原理第三章第2讲 SRAM存储器

SRAM存储器
3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根
据信息存储的机理不同可以分为两类：
相对而言静态读写存储器(SRAM)：
• 存取速度快，一般用作Cache

动态读写存储器(DRAM)：
• 存储容量大，一般用作主存
3.2 SRAM存储器
一、基本的静态存储元阵列 1、存储元：
例1：图3.5(a)是SRAM的写入时序图。其中R/W是读/写命令控制线，当R/W 线为低电平时，存储器按给定地址把数据线上的数据写入存储器。请指出图3.5(a)写入时序中的错误，并画出正确的写入时序图。
3.2 SRAM存储器
3.2 SRAM存储器
写使能信号
3.2 SRAM存储器
三、存储器的读写周期读周期

读出时间Taq 读周期时间Trc 写周期时间Twc 写时间Twd 读周期时间Trc=写时间Twd
写周期

存取周期

3.2 SRAM存储器
片选读使能
3.2 SRAM存储器
片选写使能
3.2 SRAM存储器
教材P69
用锁存器实现。需要加电，无限期保持0或者1状态。
3.2 SRAM存储器
回顾译码器
可参考CAI动画
63
3.2 SRAM存储器
2、三组信号线

地址线：A0-A5，可指定26=64个存储单元数据线：I/O0，I/O1 ，I/O2 ，I/O3
• 行线，列线 • 存储器的字长4位

控制线：读或写存储位元、存储单元、字存储单元、最小寻址单位、最小编址单位。

写入数据：

计算机组成原理第三章

1TB=230B
• 存取时间（存储的时间。
• 存储周期：是指连续启动两次读操作所需要间隔的最小时间。 • 存储器的带宽（数据传输速率）：是单位时间里存储器所存取的信息量。通常以位/秒或字节/秒来表示。
3.2 SRAM存储器
通常使用的半导体存储器分为随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，ROM）。它们各自又有许多不同的类型。
相连。
A15 A14
2:4 译码器
CPU
A0 A13
11 10 01 00 CE 16K×8
CE … 16K×8 WE
CE 16K×8
WE
CE 16K×8
WE
WE
WE
D0~D7 16K×8字扩展法组成64K×8 RAM
• 字位同时扩展：既增加存储单元的数量，也加长
各单元的位数
• 实际的存储器往往需要对字和位同时扩展，如
I/O1 ….. I/O4
WE 2114 CS A0 …. A9
CPU
A0 A9
WE 2114 CS A0 …. A9
A10 A11
wE
2:4 译码器
用16K×8位的芯片采用字扩展法组成64K×8位的存储器连接图。图中4个芯片的数据端与数据总线D0—D7相连，地址总线低位地址A0—A13与各芯片的14位地址端相连，而两位高位地址A14 ，A15 经译码器和4个片选端
CPU
A0
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A 8 A9
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
A9 CS
假定使用8K×1的RAM存储器芯片，那么组成 8K×8位的存储器，每一片RAM是8192×1，故其地址

白中英计算机组成原理第三章答案

主存16MB
Cache块号需要14位
主存地址为24位主存标记位有24－14－2 = 8位
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=8个字的数据信息量为： q = 8×64 = 512位顺序存储器所需要的时间为 t1 = m×T =8×100ns =800ns =8×10-7s 故顺序存储器的带宽为 W1= q/t1 = 512/(8×10-7) = 64×107[bit/s] 交叉存储器所需要的时间为 t2 = T+ (m-1)×τ= 100ns + (8-1)×50ns = 450ns =4.5×10-7s 故交叉存储器的带宽为 W1= q/t2 = 512/(4.5×10-7) = 113.8×107[bit/s]
9、CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420 次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期为240ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
命中率 h = Nc/(Nc+Nm) = 2420/(2420+80) = 0.968
主存与Cache的速度倍率
第3章内部存储器
1、设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：
①该存储器能存储多少字节的信息？
32 2 * 4M字节 = 220×32 bit 8 ②如果存储器有512K×8位SRAM芯片组成，需要多少片?
20
存储容量 = 存储单元个数×每单元字节数
需要做存储芯片的字位扩展；
位扩展：4片512K×8位芯片构成512K×32位的存储组；字扩展：2组512K×32位存储组构成1M×32位的存储器；
15、假设主存容量16M×32位，Cache容量 64K×32位，主存与Cache之间以每块4×32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。

第三章 AT89S52单片机存储器结构PPT课件

见书P39 表3.2.5
11
3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 1、访问外部ROM所用控制信号
ALE：低8位地址锁存信号； PSEN：读取控制信号； EA:片内、外ROM访问控制信号，EA=1,访问片内；
EA=0，访问片外。 2、访问片外ROM的过程
首先通过地址总线给出地址信号，选中程序存储器该地址的存储单元，然后由PSEN发出读选通信号，在读选通信号的控制作用下，将存储在被选中存储单元中的指令代码读出并送至数据总线，单片机通过对数据总线的访问读取已送至数据总线的指令代码，完成一次对外部程序存储器的访问1过2
3.2 存储器结构
10
3.2 存储器结构
三、特殊功能寄存器SFR AT89S52有128B特殊功能寄存器区，其特殊功能寄
存器有32个，比AT89C51增加11个，比AT89S51增加6 个。
特殊功能寄存器虽与片内RAM高128B地址完全重叠，但在物理上是完全独立的。可以用寻址方式区分：直接寻址访问的是SFR; 间接寻址访问，访问的是数据 RAM。
14
3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 5、访问外部程序存储器的时序
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3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 5、访问外部程序存储器的时序
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3.3 外部存储器及其访问
二、外部数据存储器及访问 1、扩展外部数据存储器的方法
17
3.3 外部存储器及其访问
二、外部数据存储器及访问 2、访问外部数据存储器的时序
5
3.2 存储器结构
一、程序存储器
1）程序存储器结构
8KB Flash存储器，地址0000H～1FFFH，可外扩展

第三章 AT89s52存储器结构

例1 MOVX A，＠DPTR ；外部数据RAM中以DPTR为地址中的内容 ---A 例2 MOV P2，＃20H ；数20H ----P2 MOV R0，＃30H ；数30H ----R0 MOVX ＠R0， A ； A ---- 外部数据RAM中2030H单元

2. 访问外部数据存储器的时序

3. 扩展外部程序存储器的连接方法
P0口 P0.0~P0.7 AT89S52 ALE
EA VCC
D0
74LS373

D7 G
Q0 Q7

P2.0~P2.7
PSEN
P2口
或 EA 0 EA
外部程 A0~A7 序存 A8~A15 储片选 CE 器 OE
D0~D7
图 3.3.1外部程序存储器扩展
表 3.4.3 程序加密位的保护模式
加密位模式 LB1 LB2 LB3 1 2 3 4 U P P P U U P P U U U P 没有程序加密功能禁止在外部程序存储器中执行MOVC类指令读取内部 EA 程序存储器中的指令代码; 被采样并在复位时被锁存；禁止对Flash存储器再编程同模式2，并禁止内部存储器校验。同模式3，并禁止外部存储器的执行。组合加密功能

2. 程序存储器加密的 AT89S 系列 VCC 方法 P2.6 对程序存储器加密需要 P3.6 高电平 RST 根据所希望采取的加密 P2.7 保护模式对3位加密位 P3.7 VPP EA LB1、LB2和LB3进行 XTAL1 编程。编程按照 ALE LB1→LB2→LB3的顺 GND 序按位进行。注意，在 PSEN XTAL2 对各位加密位进行编程时，其控制信号是不同的。图3.4.2为对加密图 3.4.2 加密位编程逻辑电路位编程的逻辑电路图。

408计算机组成原理计组存储器真题

知识点概括
1.存储器的分类
2.层次化存储器的基本结构
局部性原理
3.半导体随机存取存储器(1) SRAM; (2) DRAM; (3) Flash.
4.主存储器(1) DRAM芯片; (2) 多模块存储器; (3) 主存与CPU的连
接.
5.外部存储器(1) 磁盘存储器；(2) 固态硬盘SSD.
6.高速缓冲存储器(1) Cache基本原理; (2) Cache与主存之间的映射; (3) Cache中主存块的替换算法；(4) Cache写策略.
7.虚拟存储器
(1) 虚拟存储器的基本概念; (2) 页式虚拟存储器; (3)段
式虚拟存储器；(4)段页式虚拟存储器.
第三章存储器层次结构
1.存储器的分类
2.层次化存储器的
基本结构
调节CPU 和主存间读取速度不匹配的问题缓存CPU 主存辅存
10 ns 20 ns 200 ns ms
增拓主存容量两级存储：
⚫主存-辅存
⚫缓存-主存
局部性原理
⚫RAM⚫ROM
地址复用。

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第三章内部存储器
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3.2 SRAM存储器
三、存储器的读写周期读周期
读出时间Taq 读周期时间Trc
写周期
写周期时间Twc 写时间twd
存取周期
读周期时间Trc=写时间twd
第三章内部存储器
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例1P70：图3.5(a)是SRA的写入时序图。其中R/W是读/写命令控制线，当R/W线为低电平时，存储器按给定地址把数据线上的数据写入存储器。请指出图 3.5(a)写入时序中的错误，并画出正确的写入时序图。
存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，通常
以位/秒或字节/秒做度量第三单章内位部存储。器
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3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根据信息存储的机理不同可以分为两类：
静态读写存储器(SRAM)：存取速度快动态读写存储器(DRAM)：存储容量不如DRAM大。
第三章内部存储器
在计算机存储器体系结构设计时，我们希望存储器系统的性能高、价格低，那么在存储器系统设计时，应当在存储器容量，速度和价格方面的因素作折中考虑，建立了分层次的存储器体系结构如下图所示。
第三章内部存储器
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3.1.2 存储器分级结构
2、分级结构
高速缓冲存储器简称cache，它是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。
第三章内部存储器
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3.2 SRAM存储器
存储体（256×128×8）
通常把各个字的同一个字的同一位集成在一个芯片（32K×1）中，32K位排成256×128的矩阵。 8个片子就可以构成32KB。
地址译码器
采用双译码的方式（减少选择线的数目）。 A0~A7为行地址译码线 A8~A14为列地址译码线
第三章内部存储器
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3.2 SRAM存储器
读与写的互锁逻辑
控制信号中CS是片选信号， CS有效时（低电平），门G1、G2 均被打开。OE为读出使能信号， OE有效时（低电平），门G2开启，当写命令WE=1时（高电平），门 G1关闭，存储器进行读操作。写操作时，WE=0，门G1开启，门G2 关闭。注意，门G1和G2是互锁的，一个开启时另一个必定关闭，这样
RAM：双极型/MOS ROM：MROM/PROM/EPROM/EEPROM
按信息的可保存性分类：永久性和非永久性的按存储器系统中的作用分类：主/辅/缓/控
第三章内部存储器
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3.1存储器概述
二、存储器分级结构 1、目前存储器的特点是：
• 速度快的存储器价格贵，容量小； • 价格低的存储器速度慢，容量大。
第三章内部存储器
3.1存储器概述 3.2SRAM存储器 3.3DRAM存储器 3.4只读存储器和闪速存储器 3.5并行存储器 3.6Cache存储器
第三章内部存储器
表面/半导体存储器按存取方式分类：随机/顺序存取（磁带）按读写功能分类：ROM，RAM
解：点击上图
第三章内部存储器
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3.3 DRAM存储器
一、DRAM存储位元的记忆原理 SRAM存储器的存储位元是一个触发器，
它具有两个稳定的状态。而DRAM存储器的存储位元是由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路，如图3.6所示。
第三章内部存储器
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3.3 DRAM存储器
2储冲器打输存选管电表、4储缓器器为高电到出器D51由坏存此刷出D器M注输的和不1开存0上现充表电电储位器关开入储线，平示、、后OOO图30此和闭打D元线M电过线储、则位冲关/高，容位缓发于性储时新缓送意出。写会读元关闭（数元为于给存、到UU图图存关储的满存容荷了—SIO(时刷，开N位为容放了M(元器闭）打上线冲送读位输缓冲到，缓这操同TTa放管M是c。闭，R据位高是电储图存((储S=O))=dc使的电电储器时—0输新输，线高上电0读和，。开所上器到出元入冲器位输冲是作时/表中管0打写此、输W线，位容了D)O1)(储位S由。表表送b=出缓入输上，的，经出刷输行存，，中缓器线入器因是发M/D/I示读管，用信荷荷了放，当开读读到为时刷入上打线器N1)1S位元表示O示到O缓冲缓入；打电表电刷新出选储通必原冲打上缓总为互生1=写出和于（出放电低管输新缓，开上充元U重。，息量时电代电1S1示从(存冲器冲数行开荷示新缓缓线的过须存器开，冲是读斥。c11T位是送放打R管容容，）出缓冲而的电M。写输)做到写存是,储而来，没表1容读器关器据选通存缓冲冲为输恢的关，再器互操的1/即O到大开W，上，缓冲器行高，入送1器或当存破出S冲复闭输经与锁作，1为。所体代有存器，。。，
主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。
外存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。
第三章内部存储器
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3.1.2 存储器分级结构
分层存储器系统之间的连接关系
第三章内部存储器
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3.1.3主存储器的技术指标
字存储单元：存放一个机器字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。
第三章内部存储器
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3.3 DRAM存储器
二、DRAM芯片的逻辑结构下面我们通过一个例子来看一下动态存储器的逻辑结构如图。图3.7(a)示出1M×4位DRAM芯片的管脚图，其中有两个电源
脚、两个地线脚，为了对称，还有一个空脚（NC）。图3.7(b)是该芯片的逻辑结构图。与SRAM不同的是：
字节存储单元：存放一个字节的单元，相应的地址称为字节地址。
存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数。
存取时间又称存储器访问时间：指一次读操作命令发出到该操作完成，将数据读出到数据总线上所经历的时间。通常取写操作时间等于读操作时间，故称为存储器存取时间。
存储周期：指连续启动两次读操作所需间隔的最小时间。通常，存储周期略大于存取时间，其时间单位为ns。
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3.2 SRAM存储器
一、基本的静态存储元阵列 1、存储位元 2、三组信号线
地址线数据线
行线列线
控制线
第三章内部存储器
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3.2 SRAM存储器
二、基本的SRAM逻辑结构
SRAM芯大多采用双译码方式，以便组织更大的存储容量。采用了二级译码：将地址分成x 向、y向两部分如图所示。

第三章内部存储器

数字逻辑与计算机组成原理：第三章 存储器系统(1)

最新计算机组成原理第三章课件白中英版

计算机组成原理第三章 第2讲 SRAM存储器