第7章内存储器及其管理

1、第第7 7章章内存储器及其管理内存储器及其管理7.1 存储器概述存储器概述7.2 半导体存储器半导体存储器7.3 半导体存储器在微机系统中的应半导体存储器在微机系统中的应用用7.4 PC微机的存储器微机的存储器7.1 存储器概述存储器概述 7.1.1 存储器的分类存储器的分类 1、按存取速度和在计算机系统中的地位分类、按存取速度和在计算机系统中的地位分类主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）2、按存储介质和作用机理分类按存储介质和作用机理分类存储器可分为磁存储器、光学存储器、半导体存储器。存储器可分为磁存储器、光学存储器、半导体存储器。3、按存

2、取方式分类按存取方式分类分为可读写存储器分为可读写存储器RAM和只读存储器和只读存储器ROM 1、存储器容量：、存储器容量：是存储器可以容纳的二进制信息总量。是存储器可以容纳的二进制信息总量。存储信息的总位（存储信息的总位（Bit）数）数度量：度量：存储信息的总字节（存储信息的总字节（Byte）数）数2、存取速度：、存取速度：存取时间：一次完整的存取操作时间存取时间：一次完整的存取操作时间存储器芯片的存取速度：存储器芯片的存取速度：存储周期：两次连续的存取操作之存储周期：两次连续的存取操作之间的时间间隔间的时间间隔7.1.2 存储器的性能指标存储器的性能指标7.2 半导体存储器半导体存储器 双

3、极型双极型RAM可读写存储器可读写存储器RAM 静态静态RAM（SRAM） MOS型型RAM动态动态RAM（DRAM） 只读存储器只读存储器ROM半导体半导体存储器存储器掩膜掩膜ROM可编程可编程ROM（PROM）可擦除可编程可擦除可编程ROM（EPROM）电可擦除可编程电可擦除可编程ROM（E2PROM）另外，还有一些新型半导体存储器：另外，还有一些新型半导体存储器：闪速EEPROM：FLASH-ROM比ROM的读写速度快，且掉电后信息不丢失非易失性RAM：NVRAM，SRAM与EEPROM的共同体新型闪存1.8V3.0V图4.8-16116OE7.2.1 可读写存储器可读写存储器RAM 常

4、用静态常用静态RAM芯片芯片:2114、6116、6264、62128、62256读读写写未选通未选通1001001工作方式工作方式WEOECE例例1： 6116: 存储容量存储容量 2K8位位工作方式工作方式:1、静态、静态RAM（SRAM）图7.2 6116芯片引脚图 例例2: 62系列：存储容量系列：存储容量 8K8位位32 K8位位2、动态、动态RAM（DRAM）动态动态RAM的基本存储单元是单管动态存储电路。的基本存储单元是单管动态存储电路。其引脚图见图其引脚图见图7.3。A7A3A5A4NCA2A1A0DOUTDVCCA5GNDWECASRAS7.3 动态RAM 4164外部引脚

5、数据输入数据输入数据输出数据输出空脚空脚写信号写信号行选通信号行选通信号列选通信号列选通信号7.2.2 只读存储器只读存储器ROM 1、掩膜式、掩膜式ROM : 厂家进行一次性编程，不能改写。厂家进行一次性编程，不能改写。掩膜式掩膜式ROM有如下特点：有如下特点：存储的内容一经写入便不能修改，灵活性差；存储的内容一经写入便不能修改，灵活性差；存储内容固定不变，可靠性高；存储内容固定不变，可靠性高；少量生产时造价昂贵，因而只适应于定型批量生产。少量生产时造价昂贵，因而只适应于定型批量生产。 2、可编程只读存储器、可编程只读存储器PROM（ProgrammableROM）允许用户进行一次性编程，不

6、能改写。允许用户进行一次性编程，不能改写。需要使用专用编程器。需要使用专用编程器。4、电可擦除可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器E2PROM（Electrically EPROM） 可以在线多次擦除和重写的可以在线多次擦除和重写的ROM, 不使用专门编程器不使用专门编程器常用芯片常用芯片: Intel 2817A（2K8）等）等 3、可擦除可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器EPROM（Erasable PROM）可以多次擦除和重写的可以多次擦除和重写的ROM, 使用专门编程器使用专门编程器常用芯片常用芯片: Intel 2716（2K8） 、2732A（4K8） 2764（8K8

7、）、）、27128（16K8） 27256（32K8）、）、27512 （64K8） 27010 （128K8）、）、27020 （256K8） 7.3 半导体存储器在微机系统中的应用半导体存储器在微机系统中的应用 7.3.1 存储器在微机系统中的连接存储器在微机系统中的连接 1、地址线的连接地址线的连接连接方式：连接方式：与总线的地址线对应相连。即：与总线的地址线对应相连。即：A0接接A0、A1接接A1、An接接An连接位数：连接位数：取决于取决于存储器的地址线存储器的地址线位数。位数。剩余地址线的处理：剩余地址线的处理：存储器未使用的高位地址线用于片外译码。存储器未使用的高位地址线用于片外

8、译码。2、数据线的连接数据线的连接连接方式：连接方式：与总线的数据线对应相连。即：与总线的数据线对应相连。即：D0接接D0、D1接接D1、Dn接接Dn连接位数：连接位数：取决于取决于存储器的数据线存储器的数据线位数。位数。说明：说明：存储单元一般为存储单元一般为8位数据，若一片存储器不够位数据，若一片存储器不够8位数据，则需要用多片共位数据，则需要用多片共同构成存储单元；若同构成存储单元；若CPU系统只有系统只有8条数据线，则存储器的数据线与其一一对应条数据线，则存储器的数据线与其一一对应相接即可。若有相接即可。若有16条或条或32条数据线，则将内存分为两个以上存储体，每个存储体条数据线，则将

9、内存分为两个以上存储体，每个存储体对应一个对应一个8位数据线，分别进行寻址。位数据线，分别进行寻址。3、控制线的连接、控制线的连接连接方式：连接方式：总线的读信号接存储器芯片的读信号；总线的读信号接存储器芯片的读信号；总线的存储器写信号接存储总线的存储器写信号接存储器芯片的写信号；器芯片的写信号；存储器芯片的片选信号接存储器芯片的片选信号接片外译码电路的输出端；片外译码电路的输出端；电源接总线电源接总线电源；地接总线地；电源；地接总线地；其他信号个别处理。其他信号个别处理。说明：说明：不同的存储器，个别引脚可能不同，功能的区别主要体现在控制线上。不同的存储器，个别引脚可能不同，功能的区别主要体

10、现在控制线上。 7.3.2 存储器的选址存储器的选址 1、线选法线选法用某一条高位地址线直接作为存储器芯片的片选信号。用某一条高位地址线直接作为存储器芯片的片选信号。特点：特点：1）对应的存储器寻址空间可能不唯一）对应的存储器寻址空间可能不唯一2）若有多片存储器均使用线选法选址，则可能出现地址不连）若有多片存储器均使用线选法选址，则可能出现地址不连续或交叉、重叠、覆盖等现象。续或交叉、重叠、覆盖等现象。 线选法线选法选址方式：选址方式： 译码法译码法图图7.7 线选法举例线选法举例存储器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 寻 址

11、 空 间 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或4000H5FFFH或6000H7FFFH 2764（2） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或8000H9FFFH或A000HBFFFH 2764（3） 0 0 0 0 0 0 0 0

12、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或4000H5FFFH或8000H9FFFH或C000HDFFFH 寻址空间的地址计算如下表所示寻址空间的地址计算如下表所示 2、译码法、译码法: 是指通过译码电路或译码器产生存储器的片选信号。是指通过译码电路或译码器产生存储器的片选信号。部分译码部分译码:存储器本身不使用的高位地址有一部分存储器本身不使用的高位地址有一部分 参与译码，另一部分不参与译码。参与译码，另一部分不参与译码。译码法译码法:完全译码完全译码:存储器本身不使用的高位地

13、址线全部参与译码。存储器本身不使用的高位地址线全部参与译码。图7.8 部分译码举例未用地址线存储器本身使用的地址线参与译码地址线存储器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 寻址空间 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H7FFFH 或8000H9FFFH 2764（2） 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

14、0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 或A000HBFFFH各存储器的寻址空间计算各存储器的寻址空间计算 图7.9 完全译码举例 高位地址线全部用上存储器本身使用的地址线存储器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 寻址空间 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH 2764（2）

15、0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 2764（3） 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000H5FFFH三片三片2764的寻址空间如下表所示的寻址空间如下表所示 7.3.3 存储矩阵和存储模块存储矩阵和存储模块 在微机系统中，常用存储矩阵和存储模块来组织内在微机系

16、统中，常用存储矩阵和存储模块来组织内存，它是指由若干片存储器通过适当连接构成的一个存，它是指由若干片存储器通过适当连接构成的一个存储区域。存储区域。 例如例如: : 动态动态RAM4164是是64K1的存储芯片，假如用这种的存储芯片，假如用这种芯片构成芯片构成128K8 8的存储模块，就需要的存储模块，就需要16片，如下页片，如下页图图7.10所示。所示。图图7.10 存储矩阵和存储模块举例存储矩阵和存储模块举例 7.4.1 PC微机存储器空间分布微机存储器空间分布 地址范围地址范围存储区存储区空间大小空间大小00000H003FFHBIOS中断向量表中断向量表1KB00400H004FFHB

17、IOS数据区数据区0.5KB00500H9FFFFH用户程序区用户程序区638.5KBA0000HBFFFFH显示缓冲区显示缓冲区128KBC0000HF5FFFH附加附加ROM区区216KBF6000HFFFFFH基本基本ROM区区40KB 7.4 PC微机的存储器微机的存储器 7.4.2 PC微机内存类型及管理微机内存类型及管理 1、系统存储器、系统存储器系统存储器就是最初系统存储器就是最初IBM/XT所使用的所使用的1MB地址空地址空间以内的存储器，由常规内存和上位内存区组成。间以内的存储器，由常规内存和上位内存区组成。 2、扩展存储器（、扩展存储器（Extended ，Memory）扩展存储器指扩展存储器指80286以上微机存储系统中以上微机存储系统中1MB以上以上的内存。的内存。 3、扩充存储器（、扩充存储器（Extended Memory）扩充存储器通常安装在专门的扩充内存板卡上，由扩充存储器通常安装在专门的扩充内存板卡上，由扩充内存管理程序来管理。扩充内存管理程序来管理。 扩展内存(Extended Memory)3MB高端内存区(High Memory A