计算机组成原理第4章1存储器

第４章存储器4.1概述4.2主存储器4.3高速缓冲存储器4.4辅助存储器计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第1页!4.1概述一、存储器分类1.按存储介质分类(1)半导体存储器(2)磁表面存储器(3)磁芯存储器(4)光盘存储器易失TTL、MOS磁头、载磁体硬磁材料、环状元件激光、磁光材料非易失计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第2页!(1)存取时间与物理地址无关（随机访问）

顺序存取存储器磁带4.12.按存取方式分类(2)存取时间与物理地址有关（串行访问）

随机存储器只读存储器

直接存取存储器磁盘可读

可写只读计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第3页!磁盘、磁带、光盘高速缓冲存储器（Cache）FlashMemory存储器主存储器辅助存储器MROMPROMEPROMEEPROMRAMROM静态RAM动态RAM3.按在计算机中的作用分类4.1SDRAMDDRDoubleDataRate

SRAMDRAMMRAM（磁性随机储存）PRAM（Phase-ChangeRAM）FRAM

Ferroelectricmemory计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第4页!缓存CPU主存辅存2.缓存主存层次和主存辅存层次缓存主存辅存主存虚拟存储器10ns20ns200nsms(虚地址)逻辑地址(实地址)物理地址主存储器4.1（速度）（容量）计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第5页!2.主存和CPU的联系MDRMARCPU主存读数据总线地址总线写4.2计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第6页!(2)存储速度4.主存的技术指标(1)存储容量(3)存储器的带宽主存存放二进制代码的总位数读出时间写入时间存储器的访问时间

存取时间存取周期读周期写周期连续两次独立的存储器操作（读或写）所需的最小间隔时间

位/秒4.2多体并行结构存取周期位存取周期=100ns,16b,带宽=？计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第7页!二、半导体存储芯片简介1.半导体存储芯片的基本结构译码驱动存储矩阵读写电路片选线读/写控制线地址线…数据线…片选线读/写控制线（低电平写高电平读）（允许读）4.2CSCEWE（允许写）WEOE计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第8页!0,015,015,70,7

读/写控制电路

地址译码器

字线015……16×8矩阵………07D07D位线读/写选通A3A2A1A0……2.半导体存储芯片的译码驱动方式(1)线选法4.200000,00,7…0…07…D07D读/写选通读/写控制电路计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第9页!计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第10页!A´T1

~T4T5T6T7T8A写放大器写放大器DIN写选择读选择读放位线A位线A´列地址选择行地址选择DOUT

①静态RAM基本电路的读

操作行选

T5、T6开4.2T7、T8开列选读放DOUTVAT6T8DOUT读选择有效计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第11页!

(2)静态RAM芯片举例①Intel2114外特性存储容量1K×4

位4.2I/O1I/O2I/O3I/O4A0A8A9WECSVCCGNDIntel2114…计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第12页!15…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS第一组第二组第三组第四组0000000000

②Intel2114RAM矩阵(64×64)读计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第13页!第一组第二组第三组第四组

②Intel2114RAM矩阵(64×64)读15…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS0000000000150311647326348…………0…164832………计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第14页!15…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS第一组第二组第三组第四组

③Intel2114RAM矩阵(64×64)写0000000000计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第15页!第一组第二组第三组第四组

③Intel2114RAM矩阵(64×64)写15…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS150311647326348………0…164832………0000000000计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第16页!ACSDOUT地址有效地址失效片选失效数据有效数据稳定高阻

(3)静态RAM读

时序tAtCOtOHAtOTDtRC片选有效读周期

tRC

地址有效下一次地址有效读时间

tA

地址有效数据稳定tCO

片选有效数据稳定tOTD

片选失效输出高阻tOHA

地址失效后的数据维持时间WE计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第17页!高低小大快慢辅存寄存器缓存主存磁盘光盘磁带光盘磁带速度容量价格位／1.存储器三个主要特性的关系二、存储器的层次结构CPUCPU主机4.1计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第18页!4.2主存储器一、概述1.主存的基本组成存储体驱动器译码器MAR控制电路读写电路MDR读写……………计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第19页!

高位字节

地址为字地址低位字节

地址为字地址设地址线24

根按字节

寻址按字寻址若字长为16

位按字寻址若字长为32

位字地址字节地址11109876543210840字节地址字地址4523014203.主存中存储单元地址的分配4.2224=16M8M4M计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第20页!芯片容量二、半导体存储芯片简介1.半导体存储芯片的基本结构译码驱动存储矩阵读写电路1K×4位16K×1位8K×8位片选线读/写控制线地址线…数据线…地址线（单向）数据线（双向）1041411384.2计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第21页!存储芯片片选线的作用用16K×1位的存储芯片组成64K×8位的存储器

32片当地址为65535时，此8片的片选有效

8片16K×1位

8片16K×1位

8片16K×1位

8片16K×1位4.2计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第22页!A3A2A1A0A40,310,031,031,31

Y地址译码器

X地址译码器

32×32

矩阵……A9I/OA8A7A56AY0Y31X0X31D读/写……(2)重合法4.200000000000,031,00,31……0,0读计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第23页!三、随机存取存储器(RAM)

1.静态RAM(SRAM)

(1)静态RAM基本电路A´触发器非端1T4T~触发器5TT6、行开关7TT8、列开关A

触发器原端T1~T4T5T6T7T8A´A写放大器写放大器DIN写选择读选择DOUT读放位线A位线A´列地址选择行地址选择T1~T4A‘A计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第24页!T1~T4T5T6T7T8A´ADIN位线A位线A´列地址选择行地址选择写放写放读放DOUT写选择读选择

②静态RAM基本电路的写

操作行选T5、T6开两个写放DIN4.2列选T7、T8开（左）

反相T5A´（右）

T8T6ADINDINT7写选择有效T1~T4计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第25页!

②Intel2114RAM矩阵(64×(16

×4))A3A4A5A6A7A8A0A1A2A915…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS第一组第二组第三组第四组计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第26页!第一组第二组第三组第四组15…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS0000000000

②Intel2114RAM矩阵(64×64)读150311647326348…………计算机组成原理第4章1存储器共31页，您现在浏览的是第27页!A3A4A5A6A7A8A0A1A2A915…031…1647…3263…48150311647326348读写电路读写电路读写电路读写电路……………………0163015……行地址译码列地址译码I/O1I/O2I/O3I/O4WECS第一组第二组第三组第四组

③Intel2114RAM矩阵(64×64)写计