《单元二存储器》课件

单元二微机存储器1.理解存储器的分类和分级结构；2.掌握主存储器的技术指标、基本结构和基本操作；3.理解半导体存储器的基本组成和工作原理；4.掌握高速缓存cache的功能5.掌握存储器与CPU的连接本章知识要点：精选ppt单元二微机存储器1.理解存储器的分类和分级结构；本章知识1一、存储器概述基本概念：存储器：存放程序和数据的器件；存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储器最小的存储单位，或称记忆单元；存储字：一个数（n位二进制位）作为一个整体存入或取出时，称存储字；存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元组成一个存储单元；精选ppt一、存储器概述基本概念：精选ppt2存储体：大量存储单元的集合组成存储体；存储单元地址：存储单元的编号；字编址：对存储单元按字编址；字节编址：对存储单元按字节编址；寻址：由地址寻找数据，从对应地址的存储单元中访存数据；一、存储器概述精选ppt存储体：大量存储单元的集合组成存储体；一、存储器概述精选pp3二、存储器分类(1)(1)半导体存储器用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器；特点：集成度高、容量大、体积小、存取速度快、功耗低、价格便宜、维护简单．(2)磁盘和磁带等磁表面存储器(3)激光存储器

本课程重点介绍半导体存储器按存储介质分类：精选ppt二、存储器分类(1)按存储介质分类：精选ppt4二、存储器分类(2)按存取方式分类分：随机存储器：RAM(RandomAccessMemory)只读存储器：ROM（Read-OnlyMemory）串行访问存储器SerialAccessStorage精选ppt二、存储器分类(2)按存取方式分类分：精选ppt5二、存储器分类(3)按计算机中作用分类：主存储器(内存)辅助存储器(外存)高速缓冲存储器精选ppt二、存储器分类(3)按计算机中作用分类：精选ppt6四、半导体存储器的分类和用途随机存储器（RAM）双极型RAM静态存储器（SRAM）MOS型RAM动态存储器（DRAM）只读存储器（ROM）掩膜ROM（MROM）可编程ROM（PROM）紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程ROM（E2PROM）快擦写存储器（闪存）精选ppt四、半导体存储器的分类和用途随机存储器（RAM）双极型RAM7四、半导体存储器分类和用途SRAM：内存或高速缓存DRAM：内存（内存的主体）MROM：内存（专用，主要用于保密）PROM：专用内存EPROM：内存（固化引导程序）E2PROM：内存（主要用于嵌入式系统）快擦写存储器：外存精选ppt四、半导体存储器分类和用途SRAM：内存或高速缓存DRAM：8静态存储器单元

五、存储器的基本结构精选ppt静态存储器单元五、存储器的基本结构精选ppt9动态存储单元

五、存储器的基本结构精选ppt动态存储单元五、存储器的基本结构精选ppt10SRAM和DRAM的主要区别种类SRAMDRAM访问速度快慢刷新电路不需要需要使用场合高速缓存、嵌入式系统系统微机内存价格高低精选pptSRAM和DRAM的主要区别种类SRAMDRAM访问速度快慢11六、存储器芯片的基本组成（1）地址译码器：接CPU的地址线，输入地址单元选择信息；（2）读/写控制逻辑电路：控制读/写状态；（3）数据缓冲器：接数据线；（4）存储体：存储单元组合体。精选ppt六、存储器芯片的基本组成（1）地址译码器：接CPU的地址线，12

精选ppt精选ppt13存储器的主要外接管脚(1)电源和接地(2)地址线：与存储器的地址空间对应，若存储器的空间为S，则地址线数量为：N=LOG2S(3)数据线（8位、16位、32位）；(4)片选线；(5)读/写控制线；(6)输出允许线；精选ppt存储器的主要外接管脚(1)电源和接地精选ppt146116静态存储器的主要外接管脚精选ppt6116静态存储器的主要外接管脚精选ppt156116芯片外接线说明11根地址线（A0-A10）？2K片内地址空间。D0-D7的作用？数据线CE的作用？片选WE和OE的作用？写允许和输出允许精选ppt6116芯片外接线说明11根地址线（A0-A10）？2K片内166116芯片的真值表CEWEOE工作方式I/O线状态功率状态H××没选中高阻备用状态LL×写入DIN运行状态LHL读出DOUT运行状态LHH－高阻运行状态精选ppt6116芯片的真值表CEWEOE工作方式I/O线状态功率状态17片选信号线的作用当由多片存储器构成一个完整的存储器时，需要多片存储器的配合使用，主要方法：存储器芯片上的地址线接CPU的低位地址线；CPU的高位地址线通过译码器接存储器芯片的片选信号线。精选ppt片选信号线的作用当由多片存储器构成一个完整的存储器时，需要多18片选信号线的作用假设：有多个班级都是50人，对学生定位时采用班号+学号的方法，学号范围：1-50，各个班重复；班号：要反映系别、专业、年级等；学生的学号：高位班号+低位学号精选ppt片选信号线的作用假设：有多个班级都是50人，对学生定位时采用19片选信号线的作用学生存储器单元学号存储单元地址班内序号片内地址班号高位地址优点：可以减少存储器芯片上的接线端数量解决办法：低位地址线（片内）直接相连高位地址线（片外）经过译码器接片选精选ppt片选信号线的作用学生存储器单元学号存储单元地址班内序号片内地206116芯片与CPU的连接CPUSRAM6116地址总线数据总线低位地址线An-A0数据线OECSWE地址译码器高位地址线&&RDWRM/IO精选ppt6116芯片与CPU的连接CPUSRAM地址总线数据总线低位21SRAM6116SRAM6116多片6116与CPU的连接CPU低位地址线数据总线低位地址线An-A0数据线OECSWE地址译码器高位地址线&&RDWRM/IOSRAM6116SRAM6116-1精选pptSRAMSRAM多片6116与CPU的连接CPU低位地址线数22精选ppt精选ppt23

译码芯片74LS138精选ppt译码芯片74LS138精选ppt24输入输出使能选择G1G2AG2BCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它XXX1111111174LS138功能表

精选ppt输入输出使能选择G1G2AG2BCBAY25CPU与存储器的连接时应注意的问题1．CPU总线的带负载能力：驱动能力2．CPU的时序与存储器的存取速度之间的配合：时序3.读／写控制信号的连接4.数据线的连接

5.地址线的连接与存储芯片片选信号的产生

精选pptCPU与存储器的连接时应注意的问题1．CPU总线的带负载26与存储器容量有关的参数和概念第一存储器芯片容量：是指存储器芯片能够存储的二进制位数，主要集中在存储矩阵中用L*C表示，L代表存储单元，C代表每个存储单元的位数。如：256K*1，64K*4第二位片式存储器：每个存储单元只有1位的存储器芯片即C=1第三字片式存储器：每个存储单元具有多于1位的存储器芯片，即C>1精选ppt与存储器容量有关的参数和概念第一存储器芯片容量：是指存储器272164动态存储器的主要外接管脚精选ppt2164动态存储器的主要外接管脚精选ppt282164动态存储器外接线说明64K地址空间，只有8根地址线？（A0—A7）数据线1根输入、1根输出？（DIN、DOUT）,VCC和GND：电源接地CAS：列选择；RAS：行选择；WE：写允许;NC：空闲精选ppt2164动态存储器外接线说明64K地址空间，只有8根地址线？292164与CPU的连接精选ppt2164与CPU的连接精选ppt302164动态存储器外接线说明64K地址空间需要16根地址线，但芯片只有8根地址线，解决办法：16位分两次送地址信号；数据线1根输入、1根输出？在进行位扩展后以8条数据线分别接CPU不同的数据线，使CPU访问内存时，一次访问的信息在不同的存储器芯片上；CAS、RAS、WE为控制线，其输入控制信号为CPU管脚信号经过比较复杂电路处理后产生产生的信号共同写允许;2164的特殊之处在于有专门的刷新电路，这是与静态存储器最大的区别。精选ppt2164动态存储器外接线说明64K地址空间需要16根地址线，31动态存储器2164外接线说明2164是PC机曾经实用的存储器芯片，有经典的接线电路。对于比较复杂的存储器接线，一般有示例可以模仿。精选ppt动态存储器2164外接线说明2164是PC机曾经实用的存储器32EPROM芯片2764精选pptEPROM芯片2764精选ppt33EPROM芯片27648K*8位外接管脚：D0—D7：数据线A0—A12：地址线OE：输出允许；CE：片选信号；PGM：编程VPP：编程电压VCC：工作电压12822732642552462372282192010191118121713161415

VCCPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND精选pptEPROM芯片27648K*8位134EPROM芯片特征正常工作时只能读，不能写；写信息时需要专门的编程电压，VPP，一般高达25V；可以用紫外线照射消除芯片上的信息；可以保存的信息种类：程序和数据。VCC：工作电压。所以，EPROM的工作场合为需要保存固定不变信息。精选pptEPROM芯片特征正常工作时只能读，不能写；精选ppt35片选信号（CE、CS）的产生（1）线选方式：直接将高位地址线与片选信号端连接；（2）局部译码选择方式：高位地址线信号的一部分参加译码；（3）全局译码选择方式：全部高位地址线参加译码，这是最一般的方法。精选ppt片选信号（CE、CS）的产生（1）线选方式：直接将高位地址线36三、存储器的分级结构在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器组成的结构。CPU能直接访问的存储器称为内存储器，它包括高速缓冲存储器和主存储器．CPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理．精选ppt三、存储器的分级结构在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，37精选ppt精选ppt38微机存储器的体系结构寄存器：CPU内部的存储单元，目前有扩大的趋势；CACHE：利用静态存储器的高速，提高整个程序的运行速度；内存：以动态存储器为主，大量使用；外存：以磁盘、光盘和闪存提供更大的不可易失的存储空间。精选ppt微机存储器的体系结构寄存器：CPU内部的存储单元，目前有扩大39

Cache—主存层次：解决CPU与主存的速度差距；主存—辅存层次：解决存储的大容量要求和低成本之间的矛盾。存储器体系结构的策略精选pptCache—主存层次：解决CPU与主存的速度差距40存储容量（单片和CPU寻址能力）；存取速度（取数时间和存取周期）；可靠性；功耗；价格；

存储器的主要技术指标精选ppt存储容量（单片和CPU寻址能力）；存储器的主要技术指标精选p41存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量（寻址空间，由CPU的地址线决定）；实际存储容量：在计算机系统中具体配置了多少内存；单片容量：单片存储器所具有的存储单元数。

存储容量精选ppt存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容量（寻址空间42高速缓冲存储器Cache当CPU第一次访问内存中某个页时，把数据复制高速缓存区，之后，当CPU再次访问该页时，CPU可直接访问高速缓存区，而不需要再访问低速主存储器。高速缓存器容量远小于低速大容量主存储器，高速缓存器设计的目标就是使CPU访问尽可能在高速缓存器中进行。精选ppt高速缓冲存储器Cache当CPU第一次访问内存中某个页时，把43高速缓冲存储器CacheCache的基本思想：程序的“局部性”；一个程序中，有一部分模块是经常运行的，将这些程序存储在Cache中，加速运行，从而提高整个程序的运行速度。精选ppt高速缓冲存储器CacheCache的基本思想：程序的“局部性44高速缓冲存储器CacheCache工作的基础：建立内存和Cache之间的对应关系，将内存中的页和Cache中的页的地址形成对应关系。精选ppt高速缓冲存储器CacheCache工作的基础：建立内存和Ca45Cache地址映像方法直接映像：内存和Cache中的页有一一对应关系；全相联映像：所有内存中的页和Cache中的页都可以建立对应关系；组相联映像：部分内存中的页和部分Cache中的页都可以建立对应关系；精选pptCache地址映像方法直接映像：内存和Cache中的页有一一46Cache地址映像方法直接映像：页对应关系固定，多个固定的内存页对应一个CACHE页精选pptCache地址映像方法直接映像：精选ppt47Cache地址映像方法全相联映像：每个内存页都可以对应所有的CACHE页。组相联映像：成组对应。精选pptCache地址映像方法全相联映像：精选ppt48CACH替换策略先进先出（FIFO）；近期最少使用策略（LAU）。精选pptCACH替换策略先进先出（FIFO）；精选ppt49汇编语言汇编语言是以CPU指令系统为基础的助记符语言。特点：可直接控制硬件，与CPU种类相关；运行速度快；繁琐，不适合大型程序开发。精选ppt汇编语言汇编语言是以CPU指令系统为基础的助记符语言。精选p50高级语言与汇编语言的区别比喻项目汇编语言高级语言抓鱼用鱼叉用大网旅行步行借助各种交通工具生产个体作坊工业集团精选ppt高级语言与汇编语言的区别比喻项目汇编语言高级语言抓鱼用鱼叉用51本课程采取的策略用高级语言取代汇编语言；汇编语言在目前的主要优势：利用DEBUG程序直接控制接口，方便硬件调试过程。精选ppt本课程采取的策略用高级语言取代汇编语言；精选ppt52单元二微机存储器1.理解存储器的分类和分级结构；2.掌握主存储器的技术指标、基本结构和基本操作；3.理解半导体存储器的基本组成和工作原理；4.掌握高速缓存cache的功能5.掌握存储器与CPU的连接本章知识要点：精选ppt单元二微机存储器1.理解存储器的分类和分级结构；本章知识53一、存储器概述基本概念：存储器：存放程序和数据的器件；存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储器最小的存储单位，或称记忆单元；存储字：一个数（n位二进制位）作为一个整体存入或取出时，称存储字；存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元组成一个存储单元；精选ppt一、存储器概述基本概念：精选ppt54存储体：大量存储单元的集合组成存储体；存储单元地址：存储单元的编号；字编址：对存储单元按字编址；字节编址：对存储单元按字节编址；寻址：由地址寻找数据，从对应地址的存储单元中访存数据；一、存储器概述精选ppt存储体：大量存储单元的集合组成存储体；一、存储器概述精选pp55二、存储器分类(1)(1)半导体存储器用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器；特点：集成度高、容量大、体积小、存取速度快、功耗低、价格便宜、维护简单．(2)磁盘和磁带等磁表面存储器(3)激光存储器

本课程重点介绍半导体存储器按存储介质分类：精选ppt二、存储器分类(1)按存储介质分类：精选ppt56二、存储器分类(2)按存取方式分类分：随机存储器：RAM(RandomAccessMemory)只读存储器：ROM（Read-OnlyMemory）串行访问存储器SerialAccessStorage精选ppt二、存储器分类(2)按存取方式分类分：精选ppt57二、存储器分类(3)按计算机中作用分类：主存储器(内存)辅助存储器(外存)高速缓冲存储器精选ppt二、存储器分类(3)按计算机中作用分类：精选ppt58四、半导体存储器的分类和用途随机存储器（RAM）双极型RAM静态存储器（SRAM）MOS型RAM动态存储器（DRAM）只读存储器（ROM）掩膜ROM（MROM）可编程ROM（PROM）紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程ROM（E2PROM）快擦写存储器（闪存）精选ppt四、半导体存储器的分类和用途随机存储器（RAM）双极型RAM59四、半导体存储器分类和用途SRAM：内存或高速缓存DRAM：内存（内存的主体）MROM：内存（专用，主要用于保密）PROM：专用内存EPROM：内存（固化引导程序）E2PROM：内存（主要用于嵌入式系统）快擦写存储器：外存精选ppt四、半导体存储器分类和用途SRAM：内存或高速缓存DRAM：60静态存储器单元

五、存储器的基本结构精选ppt静态存储器单元五、存储器的基本结构精选ppt61动态存储单元

五、存储器的基本结构精选ppt动态存储单元五、存储器的基本结构精选ppt62SRAM和DRAM的主要区别种类SRAMDRAM访问速度快慢刷新电路不需要需要使用场合高速缓存、嵌入式系统系统微机内存价格高低精选pptSRAM和DRAM的主要区别种类SRAMDRAM访问速度快慢63六、存储器芯片的基本组成（1）地址译码器：接CPU的地址线，输入地址单元选择信息；（2）读/写控制逻辑电路：控制读/写状态；（3）数据缓冲器：接数据线；（4）存储体：存储单元组合体。精选ppt六、存储器芯片的基本组成（1）地址译码器：接CPU的地址线，64

精选ppt精选ppt65存储器的主要外接管脚(1)电源和接地(2)地址线：与存储器的地址空间对应，若存储器的空间为S，则地址线数量为：N=LOG2S(3)数据线（8位、16位、32位）；(4)片选线；(5)读/写控制线；(6)输出允许线；精选ppt存储器的主要外接管脚(1)电源和接地精选ppt666116静态存储器的主要外接管脚精选ppt6116静态存储器的主要外接管脚精选ppt676116芯片外接线说明11根地址线（A0-A10）？2K片内地址空间。D0-D7的作用？数据线CE的作用？片选WE和OE的作用？写允许和输出允许精选ppt6116芯片外接线说明11根地址线（A0-A10）？2K片内686116芯片的真值表CEWEOE工作方式I/O线状态功率状态H××没选中高阻备用状态LL×写入DIN运行状态LHL读出DOUT运行状态LHH－高阻运行状态精选ppt6116芯片的真值表CEWEOE工作方式I/O线状态功率状态69片选信号线的作用当由多片存储器构成一个完整的存储器时，需要多片存储器的配合使用，主要方法：存储器芯片上的地址线接CPU的低位地址线；CPU的高位地址线通过译码器接存储器芯片的片选信号线。精选ppt片选信号线的作用当由多片存储器构成一个完整的存储器时，需要多70片选信号线的作用假设：有多个班级都是50人，对学生定位时采用班号+学号的方法，学号范围：1-50，各个班重复；班号：要反映系别、专业、年级等；学生的学号：高位班号+低位学号精选ppt片选信号线的作用假设：有多个班级都是50人，对学生定位时采用71片选信号线的作用学生存储器单元学号存储单元地址班内序号片内地址班号高位地址优点：可以减少存储器芯片上的接线端数量解决办法：低位地址线（片内）直接相连高位地址线（片外）经过译码器接片选精选ppt片选信号线的作用学生存储器单元学号存储单元地址班内序号片内地726116芯片与CPU的连接CPUSRAM6116地址总线数据总线低位地址线An-A0数据线OECSWE地址译码器高位地址线&&RDWRM/IO精选ppt6116芯片与CPU的连接CPUSRAM地址总线数据总线低位73SRAM6116SRAM6116多片6116与CPU的连接CPU低位地址线数据总线低位地址线An-A0数据线OECSWE地址译码器高位地址线&&RDWRM/IOSRAM6116SRAM6116-1精选pptSRAMSRAM多片6116与CPU的连接CPU低位地址线数74精选ppt精选ppt75

译码芯片74LS138精选ppt译码芯片74LS138精选ppt76输入输出使能选择G1G2AG2BCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其它XXX1111111174LS138功能表

精选ppt输入输出使能选择G1G2AG2BCBAY77CPU与存储器的连接时应注意的问题1．CPU总线的带负载能力：驱动能力2．CPU的时序与存储器的存取速度之间的配合：时序3.读／写控制信号的连接4.数据线的连接

5.地址线的连接与存储芯片片选信号的产生

精选pptCPU与存储器的连接时应注意的问题1．CPU总线的带负载78与存储器容量有关的参数和概念第一存储器芯片容量：是指存储器芯片能够存储的二进制位数，主要集中在存储矩阵中用L*C表示，L代表存储单元，C代表每个存储单元的位数。如：256K*1，64K*4第二位片式存储器：每个存储单元只有1位的存储器芯片即C=1第三字片式存储器：每个存储单元具有多于1位的存储器芯片，即C>1精选ppt与存储器容量有关的参数和概念第一存储器芯片容量：是指存储器792164动态存储器的主要外接管脚精选ppt2164动态存储器的主要外接管脚精选ppt802164动态存储器外接线说明64K地址空间，只有8根地址线？（A0—A7）数据线1根输入、1根输出？（DIN、DOUT）,VCC和GND：电源接地CAS：列选择；RAS：行选择；WE：写允许;NC：空闲精选ppt2164动态存储器外接线说明64K地址空间，只有8根地址线？812164与CPU的连接精选ppt2164与CPU的连接精选ppt822164动态存储器外接线说明64K地址空间需要16根地址线，但芯片只有8根地址线，解决办法：16位分两次送地址信号；数据线1根输入、1根输出？在进行位扩展后以8条数据线分别接CPU不同的数据线，使CPU访问内存时，一次访问的信息在不同的存储器芯片上；CAS、RAS、WE为控制线，其输入控制信号为CPU管脚信号经过比较复杂电路处理后产生产生的信号共同写允许;2164的特殊之处在于有专门的刷新电路，这是与静态存储器最大的区别。精选ppt2164动态存储器外接线说明64K地址空间需要16根地址线，83动态存储器2164外接线说明2164是PC机曾经实用的存储器芯片，有经典的接线电路。对于比较复杂的存储器接线，一般有示例可以模仿。精选ppt动态存储器2164外接线说明2164是PC机曾经实用的存储器84EPROM芯片2764精选pptEPROM芯片2764精选ppt85EPROM芯片27648K*8位外接管脚：D0—D7：数据线A0—A12：地址线OE：输出允许；CE：片选信号；PGM：编程VPP：编程电压VCC：工作电压12822732642552462372282192010191118121713161415

VCCPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3VPPA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND精选pptEPROM芯片27648K*8位186EPROM芯片特征正常工作时只能读，不能写；写信息时需要专门的编程电压，VPP，一般高达25V；可以用紫外线照射消除芯片上的信息；可以保存的信息种类：程序和数据。VCC：工作电压。所以，EPROM的工作场合为需要保存固定不变信息。精选pptEPROM芯片特征正常工作时只能读，不能写；精选ppt87片选信号（CE、CS）的产生（1）线选方式：直接将高位地址线与片选信号端连接；（2）局部译码选择方式：高位地址线信号的一部分参加译码；（3）全局译码选择方式：全部高位地址线参加译码，这是最一般的方法。精选ppt片选信号（CE、CS）的产生（1）线选方式：直接将高位地址线88三、存储器的分级结构在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器组成的结构。CPU能直接访问的存储器称为内存储器，它包括高速缓冲存储器和主存储器．CPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理．精选ppt三、存储器的分级结构在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，89精选ppt精选ppt90微机存储器的体系结构寄存器：CPU内部的存储单元，目前有扩大的趋势；CACHE：利用静态存储器的高速，提高整个程序的运行速度；内存：以动态存储器为主，大量使用；外存：以磁盘、光盘和闪存提供更大的不可易失的存储空间。精选ppt微机存储器的体系结构寄存器：CPU内部的存储单元，目前有扩大91

Cache—主存层次：解决CPU与主存的速度差距；主存—辅存层次：解决存储的大容量要求和低成本之间的矛盾。存储器体系结构的策略精选ppt