計算機組成原理8-存儲器

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1、存儲系統(tǒng)需解決的主要問題：（1）存儲器如何存儲信息？（2）在實際應(yīng)用中如何用存儲芯片組成具有一定容量的存儲器？單位通常意義2的冪K(kilo)103210M(mega)106220G(giga)109230T(tera)1012240存儲容量Sm=W.L（位或字節(jié)）Sm是存儲器容量，W是字數(shù)，L是位數(shù)訪問時間Ta：指從向存儲器發(fā)出指令開始，到從存儲器中讀出信息為止所需的時間。訪問周期Tm：又稱“存儲周期”、“讀周期”、“寫周期”或“讀寫周期”。它是指連續(xù)兩次訪問存儲器的最小時間間隔。一般情況下，

2、Tm>=Ta。存儲器頻寬Bm：是指連續(xù)訪問存儲器時，存儲器所能提供的數(shù)據(jù)傳輸率。單位為字節(jié)/每秒。延遲時間T1:指訪問數(shù)據(jù)時的起始延遲時間。存儲器性能參數(shù)若一個塊中有k個字，則傳送這一塊數(shù)據(jù)的時間是：T=T1+k*Bm存儲器的分類1.按存儲器在系統(tǒng)中的作用分類（1）主存（內(nèi)存）主要存放CPU當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。速度快容量有限（2）輔存（外存）存放大量的后備程序和數(shù)據(jù)。速度較慢容量大（3）高速緩存存放CPU在當(dāng)前一小段時間內(nèi)多次使用的程序和數(shù)據(jù)。速度很快容量小2.按存儲介質(zhì)分類（1）半導(dǎo)體存儲器

3、利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲信息速度快，信息易失非破壞性讀出和破壞性讀出（只讀存儲器除外）。作主存、高速緩存。利用磁層上不同方向的磁化區(qū)域表示信息。容量大，非破壞性讀出，長期保存信息，速度慢。作外存。（2）磁表面存儲器（3）光盤存儲器利用光斑的有無表示信息。容量很大，作外存。非破壞性讀出，長期保存信息，速度慢。3.按存取方式分類隨機存?。嚎砂吹刂吩L問存儲器中的任一單元，（1）隨機存取存儲器訪問時間與單元地址無關(guān)。RAM存取周期或讀/寫周期固存：（ns）：可讀可寫ROM：只讀不寫PROM：用戶不能編程用戶

4、可一次編程EPROM：用戶可多次編程（紫外線擦除）EEPROM：用戶可多次編程（電擦除）速度指標(biāo)：總線周期時鐘周期的若干倍作主存、高速緩存。（2）順序存取存儲器（SAM）訪問時讀/寫部件按順序查找目標(biāo)地址，訪問時間與數(shù)據(jù)位置有關(guān)。（磁帶）（3）直接存取存儲器（DAM）訪問時讀/寫部件先直接指向一個小區(qū)域，再在該區(qū)域內(nèi)順序查找。訪問時間與數(shù)據(jù)位置有關(guān)。三步操作定位（尋道）操作等待（旋轉(zhuǎn)）操作讀/寫操作速度指標(biāo)平均定位（平均尋道）時間平均等待（平均旋轉(zhuǎn)）時間數(shù)據(jù)傳輸率（ms）（ms）（位/秒）主存儲

5、器的組成DBMDR存儲陣列讀/寫放大電路寫驅(qū)動電路譯碼器MARRDWRABn02n-1主存儲器的組成AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線RD/WR讀寫控制線低電平有效MAR內(nèi)存地址寄存器MDR內(nèi)存數(shù)據(jù)寄存器又叫MBR譯碼器：將具有一定含義的二進制碼辨別出來，并轉(zhuǎn)換成控制信號。半導(dǎo)體存儲器工藝雙極型MOS型TTL型ECL型速度很快、功耗大、容量小電路結(jié)構(gòu)PMOSNMOSCMOS功耗小、容量大工作方式靜態(tài)MOS動態(tài)MOS存儲信息原理靜態(tài)存儲器SRAM動態(tài)存儲器DRAM（雙極型、靜態(tài)MOS型）：依靠雙穩(wěn)態(tài)電路內(nèi)部

6、交叉反饋的機制存儲信息。功耗較大,速度快,作Cache。（動態(tài)MOS型）：依靠電容存儲電荷的原理存儲信息。功耗較小,容量大,速度較快,作主存。1、TTL存儲元transistor-transistorlogicWVccW雙極型存儲器的存儲元電路讀放AD1D2BT1T2ZTTL原理：用兩個雙射極晶體管交叉反饋，構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路。圖中，T1，T2交叉反饋，構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，發(fā)射極接字線Z，如果字線Z為低電平，可讀/寫，如果字線Z為高電平，則數(shù)據(jù)保持。W和W是位線，數(shù)據(jù)通過W和W讀出或?qū)懭?。定義：當(dāng)T1通

7、導(dǎo)而T2截止時，存儲信息為0，當(dāng)T2通導(dǎo)而T1截止時，存儲信息為1。缺點：管子多，功耗大，集成度低優(yōu)點：速度快,非破壞性讀出TTL芯片舉例12345678161514131211109VccA1A2A3DI4DO4DI3DO3A0SWDI1DO1DI2DO2GNDSN7418916x4四個位平面的譯碼結(jié)構(gòu)行譯碼列譯碼A3A2A1A0一個位平面的譯碼結(jié)構(gòu)I/O1I/O2I/O3I/O4X0X1X2X3W0W0W1W1W2W2W3W3Y0Y1Y2Y3電路結(jié)構(gòu)圖ABCWVccWT3T4T5ABT6T1

8、T2ZMOS管說明：當(dāng)C為高時，A和B電壓相同。當(dāng)C為低時，A和B電壓無關(guān)六管靜態(tài)MOS存儲元等效電路NMOS原理：T1與T3、T2與T4，分別是MOS反相器T3，T4是負載管，這兩個反相器交叉反饋，構(gòu)成一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。T5，T6是控制門管，由字線控制它們的通斷。當(dāng)字線Z為高電平，T5，T6導(dǎo)通，可讀/寫，如果字線Z為低電平，則T5，T6截止，數(shù)據(jù)保持。定義：當(dāng)T1通導(dǎo)而T2截止時，存儲信息為0，當(dāng)T2通導(dǎo)而T1截止時，存儲信息為1。優(yōu)點：功耗低缺點：速度稍慢,非破壞性讀出六管靜態(tài)MOS存儲元