计算机组成原理-存储器（第四章）持续更新中。。。

概述

一、存储器分类

1、按存储介质分类 半导体存储器　　TTL 、MOS　　 　 　　　　 易失 磁表面存储器　　磁头、载磁体(磁盘 磁带)　　非易失 磁芯存储器　　　硬磁材料、环状元件　　　　非易失 光盘存储器　　　激光、磁光材料　　　　　　非易失 2. 按存取方式分类 存取时间与物理地址无关（随机访问） 随机存储器　　在程序的执行过程中可读可写 只读存储器　　在程序的执行过程中只读 存取时间与物理地址有关（串行访问） 顺序存取存储器　　　 磁带 直接存取存储器　　　 磁盘 3. 按在计算机中的作用分类 主存储器 RAM 静态 RAM 动态 RAM ROM MROM PROM EPROM EEPROM Flash Memory 高速缓冲存储器（Cache） 辅助存储器　　磁盘 磁带 光盘

二、存储器的层次结构

1、存储器三个主要特性的关系 2、缓存——主存层次和主存——辅存层次

主存储器

一、概述

1、 主存的基本组成 2、主存和 CPU 的联系 3、主存中存储单元地址的分配 4、主存的技术指标 存储容量　　主存存放二进制代码的总数量 存储速度 存取时间　　存储器的访问时间——读出时间 、写入时间 存取周期　　连续两次独立的存储器操作　　（读或写）所需的最小间隔时间 存取周期=存取时间+恢复时间 存储器的带宽　　位/秒

二、半导体存储芯片简介

1、 半导体存储芯片的基本结构 例： 2、半导体存储芯片的译码驱动方式 （1）线选法： （2）重合法：

三、随机存取存储器 ( RAM )

1、 静态 RAM (SRAM) （1）静态 RAM 基本电路： ①静态 RAM 基本电路的读操作： ②静态 RAM 基本电路的写操作： （2）静态 RAM 芯片举例： 　①Intel 2114 外特性： 　②Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64)读 　③Intel 2114 RAM 矩阵 (64 × 64)写 2、 动态 RAM ( DRAM ) （1）动态 RAM 基本单元电路： 　①三极管：读出与原存信息相反　　写入与输入信息相同 　②单极管：读出时数据线有电流为“1”　　写入时CS充电为“1” 放电为 “0” （2）动态 RAM 芯片举例： 　① 三管动态 RAM 芯片 (Intel 1103)读 　② 三管动态 RAM 芯片 (Intel 1103)写 　③单管动态 RAM 4116 (16K × 1位) 外特性 　④ 4116 (16K × 1位) 芯片读原理 　⑤4116 (16K × 1位) 芯片写原理 (3) 动态 RAM 时序： (4) 动态 RAM 刷新：　　刷新与行地址有关 ① 集中刷新：（存取周期为0.5μs） ② 分散刷新（存取周期为1μs）： ③ 分散刷新与集中刷新相结合： 3. 动态 RAM 和静态 RAM 的比较

四、只读存储器（ROM）

1. 掩膜 ROM ( MROM ) 　　　行列选择线交叉处有 MOS 管为“1” 　　　行列选择线交叉处无 MOS 管为“0” 2. PROM (一次性编程) 3. EPROM (多次性编程 ) 4. EEPROM (多次性编程 ) 电可擦写 局部擦写 全部擦写 5. Flash Memory (快擦型存储器) EPROM　　　　　　价格便宜 集成度高 EEPROM　　　　 　电可擦洗重写 比 E^2PROM快　 　 具备 RAM 功能

五、存储器与 CPU 的连接

1. 存储器容量的扩展 (1) 位扩展（增加存储字长） (2) 字扩展（增加存储字的数量） (3) 字、位扩展 2. 存储器与 CPU 的连接 (1) 地址线的连接 (2) 数据线的连接 (3) 读/写线的连接 (4) 片选线的连接 (5) 合理选用芯片 (6) 其他　　时序、负载 (7) 例： 例1 　　CPU有16根地址线，8根数据线，并用MREQ作为访存控制信号（低电平有效），用WR作为读/写控制信号（高电平为读，低电平为写）。现有下列存储芯片：1K ×4位RAM， 4K ×8位RAM， 8K ×8位RAM， 2K ×8位ROM, 4K ×8位ROM, 8K ×8位ROM,及74138译码器和各种门电路。画出存储器和CPU的连接图，要求如下： 　　1）主存地址空间分配： 　　　　6000H~67FFH为系统程序区。 　　　　6800H~6BFFH为用户程序区。 　　2）合理选择上述芯片，说明各选几片。 　　3）详细画出存储芯片的片选逻辑图。 解：

六、存储器的校验

1 . 编码的最小距离 　　编码系统中，任意两组合法代码之间二进制位数的最少差异 　　编码的纠错 、检错能力与编码的最小距离有关 　　L1 = D + C ( D≥C ) 　　L—— 编码的最小距离　　L = 3 　　D—— 检测错误的位数　　具有一位纠错能力 　　C—— 纠正错误的位数 　　海明码是具有一位纠错能力的编码 2 . 海明码的特性 采用奇偶校验 采用分组校验 采用非划分的方式 3 . 海明码的组成 　　组成海明码的三要素 　　　　海明码的组成需增添2k ≥ n + k + 1位检测位 　　　　检测位的位置2^i( i = 0、1、2 、3 ……) 　　　　检测位的取值　　检测位的取值与该位所在的检测“小组” 中承担的奇偶校验任务有关 例： 4 . 海明码的纠错过程 例：

七、提高访存速度的措施

采用高速器件 采用层次结构 Cache　　主存 调整主存结构 1. 单体多字系统 　　增加存储器的带宽 2. 多体并行系统 多体并行交叉存储器（Interleaved Memory）是由多个独立的、容量相同的存储模块构成。 每个存储模块都有相同的容量和存储速度，各模块都有各自独立地址寄存器(MAR)、数据寄存器(MDR)、地址译码、驱动电路和读/写电路。 每个模块各自以等同的方式与CPU传递信息，既能并行工作，又能交叉工作。 交叉访问的存储器通常有两种工作方式：地址码高位交叉，地址码低位交叉。 (1) 高位交叉 　　各个体并行工作 (2) 低位交叉 　　各个体轮流编址 　　低位交叉的特点　　在不改变存取周期的前提下，增加存储器的带宽 (3) 存储器控制部件（简称存控）

高速缓冲存储器

一、概述

二、主存与cache的地址映射

辅助存储器

一、概述

二、磁记录原理和记录方式

三、硬磁盘存储器

四、软磁盘存储器

五、光盘存储器