第3章存储器层次结构-1

1、计算机组成原理 存储器层次结构(1)2016-3-182022-6-29几个基本概念几个基本概念1 1、存储器：、存储器：计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。2 2、存储元：、存储元：存储器的最小组成单位，用以存储存储器的最小组成单位，用以存储1 1位二进制代码。位二进制代码。3 3、存储单元：、存储单元：CPUCPU访问存储器的基本单位，由若干个具有相同操作属性的存访问存储器的基本单位，由若干个具有相同操作属性的存储元组成。储元组成。4 4、单元地址：、单元地址：存储器中标识存储单元的唯一编号，存储器中标识存储单元的唯一编号，CPUCPU通

2、过该编号访问相应通过该编号访问相应的存储单元。的存储单元。5 5、字存储单元：、字存储单元：存放一个字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。存放一个字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。6 6、字节存储单元：、字节存储单元：存放一个字节的存储单元，相应的单元地址叫字节地址存放一个字节的存储单元，相应的单元地址叫字节地址7 7、按字寻址计算机：、按字寻址计算机：可编址的最小单位是字存储单元的计算机。可编址的最小单位是字存储单元的计算机。8 8、按字节寻址计算机：、按字节寻址计算机：可编址的最小单位是字节的计算机。可编址的最小单位是字节的计算机。9 9、存储体：、存储体：存储单元的集合，是存放二进制

3、信息的地方存储单元的集合，是存放二进制信息的地方2022-6-292022-6-29计算机组成原理4第第3 3章章 存储器层次结构存储器层次结构v3.1 存储器概述存储器概述v3.2 SRAM存储器存储器v3.3 DRAM存储器存储器v3.4 只读存储器和闪速存储器只读存储器和闪速存储器v3.5 并行存储器并行存储器v3.6 cache存储器存储器v3.7 虚拟存储器虚拟存储器v3.8 奔腾系列的虚存组织奔腾系列的虚存组织2022-6-29计算机组成原理53.1 3.1 存储器概述存储器概述v 3.1.1 存储器的分类存储器的分类（将第（将第3章存储器层次结构章存储器层次结构-2）v 3.1.

4、2 存储器的层次结构存储器的层次结构（将第（将第3章存储器层次结构章存储器层次结构-2）v 3.1.3 主存储器的技术指标主存储器的技术指标2022-6-29计算机组成原理63.1.3 3.1.3 主存储器的技术指标主存储器的技术指标2022-6-29计算机组成原理73.1.3 3.1.3 主存储器的技术指标主存储器的技术指标 1KB=210B 1MB=220B 1GB=230B 1TB=240B2022-6-29计算机组成原理83.1.3 3.1.3 主存储器的技术指标主存储器的技术指标2022-6-29计算机组成原理93.2 SRAM3.2 SRAM存储器存储器v 3.2.1 基本的静态存

5、储元阵列基本的静态存储元阵列v 3.2.2 基本的基本的SRAM逻辑结构逻辑结构v 3.2.3 读读/写周期波形图写周期波形图2022-6-29计算机组成原理103.2 SRAM3.2 SRAM存储器存储器2022-6-29计算机组成原理113.2.1 3.2.1 基本的静态存储元阵列基本的静态存储元阵列A0-A5，可指定，可指定26=64个存储单元个存储单元I/O0，I/O1 ，I/O2 ，I/O3，2022-6-29计算机组成原理123.2.1 3.2.1 基本的静态存储元阵列基本的静态存储元阵列2022-6-29计算机组成原理133.2.2 3.2.2 基本的基本的SRAMSRAM逻辑结

6、构逻辑结构2022-6-29计算机组成原理143.2.2 3.2.2 基本的基本的SRAMSRAM逻辑结构逻辑结构2022-6-29计算机组成原理153.2.2 3.2.2 基本的基本的SRAMSRAM逻辑结构逻辑结构2022-6-29计算机组成原理163.2.2 3.2.2 基本的基本的SRAMSRAM逻辑结构逻辑结构片选信号读使能信号写使能信号2022-6-29计算机组成原理173.2.3 3.2.3 读读/ /写周期波形图写周期波形图2022-6-29计算机组成原理183.2.3 3.2.3 读读/ /写周期波形图写周期波形图2022-6-29计算机组成原理193.2.3 3.2.3 读

7、读/ /写周期波形图写周期波形图2022-6-29计算机组成原理203.2.3 3.2.3 读读/ /写周期波形图写周期波形图2022-6-29计算机组成原理213.3 DRAM3.3 DRAM存储器存储器2022-6-29计算机组成原理223.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理2022-6-29计算机组成原理233.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理v 写写1到存储位元到存储位元 输出缓冲器关闭、刷输出缓冲器关闭、刷新缓冲器关闭，输入缓冲新缓冲器关闭，输入缓冲器打开（器打开（R/W为低），输为低），输入数据入数据DIN=1送

8、到存储元送到存储元位线上；位线上； 行选线为高，打开行选线为高，打开MOS管，于是位线上的高管，于是位线上的高电平给电容器充电，表示电平给电容器充电，表示存储了存储了1。2022-6-29计算机组成原理243.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理v 写写0到存储位元：到存储位元： 输出缓冲器和刷新缓输出缓冲器和刷新缓冲器关闭，输入缓冲器打冲器关闭，输入缓冲器打开，输入数据开，输入数据DIN=0送到送到存储元位线上；存储元位线上； 行选线为高，打开行选线为高，打开MOS管，于是电容上的电管，于是电容上的电荷通过荷通过MOS管和位线放电，管和位线放电，表示存储了表示

9、存储了0。2022-6-29计算机组成原理253.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理v 从存储位元读出从存储位元读出1： 输入缓冲器和刷新缓输入缓冲器和刷新缓冲器关闭，输出缓冲器冲器关闭，输出缓冲器/读读放打开（放打开（R/W为高）。为高）。 行选线为高，打开行选线为高，打开MOS管，电容上所存储的管，电容上所存储的1送到位线上，通过输出送到位线上，通过输出缓冲器读出放大器发送到缓冲器读出放大器发送到DOUT，即，即DOUT=1。2022-6-29计算机组成原理263.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理： 由于读出由于读出1是

10、破坏性读是破坏性读出，必须恢复存储位元中出，必须恢复存储位元中原存的原存的1。 输入缓冲器关闭，刷输入缓冲器关闭，刷新缓冲器打开，输出缓冲新缓冲器打开，输出缓冲器读放打开，器读放打开，DOUT=1经经刷新缓冲器送到位线上，刷新缓冲器送到位线上，再经再经MOS管写到电容上管写到电容上 。2022-6-29计算机组成原理273.3.1 DRAM3.3.1 DRAM存储元的记忆原理存储元的记忆原理2022-6-29计算机组成原理283.3.2 DRAM3.3.2 DRAM芯片的逻辑结构芯片的逻辑结构2022-6-29计算机组成原理293.3.2 DRAM3.3.2 DRAM芯片的逻辑结构芯片的逻辑结构列选通信号行选通信号2022-6-29计算机组成原理303.3.2 DRAM3.3.2 DRAM芯片的逻辑结构芯片的逻辑结构2022-6-29计算机组成原理313.3.2 DRAM3.3.2 DRAM芯片的逻