微機(jī)原理與接口技術(shù)第5章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 第 5章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 第 5章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 本章要點(diǎn) 隨機(jī)存儲(chǔ)器（ 只讀存儲(chǔ)器（ 存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展及其與系統(tǒng)總線的連接 高速緩沖存儲(chǔ)器（ 虛擬存儲(chǔ)器 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 存儲(chǔ)器是用以存放信息的部件，其職能是存放用二進(jìn)制數(shù)表示的程序和數(shù)據(jù)，有了它，計(jì)算機(jī)才能“記住”信息，并按程序的規(guī)定自動(dòng)運(yùn)行。 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的部件，它是由大量的記憶單元（或稱基本存儲(chǔ)電路）組成，而記憶單元是用一種具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來表示二進(jìn)制數(shù)的 0和 1，這種物理器件可以是磁芯、半導(dǎo)體器件等。位 (二進(jìn)制數(shù)最基本的單位，一個(gè)記憶單元能存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)的一位。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 由于硬件技術(shù)的限制，可以制造出容量很小、速度很快但價(jià)格很高的存儲(chǔ)器，也可以制造出容量很大、速度很慢但價(jià)格相對(duì)便宜的存儲(chǔ)器。但不可能兩邊的好處都占著，不可能制造出訪問速度又快、容量又大、價(jià)格有便宜的存儲(chǔ)器。因此，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都把存儲(chǔ)器分成若干級(jí)，稱為照離 存、硬盤、外部三級(jí)輔助存儲(chǔ)器（磁帶、光盤等），越靠近們組織成了一個(gè)快慢搭配、有層次結(jié)構(gòu)的、訪問速度快、容量大且性價(jià)比最優(yōu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 圖 5體分析見表 5 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都把存儲(chǔ)器分成若干級(jí)，稱為照離 存、硬盤，越靠近 圖給出了各種存儲(chǔ)器的容量和訪問速度的典型值。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 對(duì)這個(gè)表格總結(jié)如下： 寄存器、 稱為易失性存儲(chǔ)器（ 與之相對(duì)的，硬盤是一種非易失性存儲(chǔ)器（ 除了訪問寄存器由程序指令直接控制之外，訪問其它存儲(chǔ)器都不是由指令直接控制的，有些是硬件自動(dòng)完成的，有些是操作系統(tǒng)配合硬件完成的。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 作系統(tǒng)從硬盤讀數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)預(yù)讀幾個(gè)頁(yè)面緩存起來，都是希望這些數(shù)據(jù)以后會(huì)被程序訪問到。大多數(shù)程序的行為都具有局部性（ 特點(diǎn)：它們會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間反復(fù)執(zhí)行一小段代碼（例如循環(huán)），或者反復(fù)訪問一個(gè)很小的地址范圍中的數(shù)據(jù)（例如訪問一個(gè)數(shù)組）。所以預(yù)讀緩存的辦法是很有效的： 把和它相鄰的指令也都緩存起來， 把和它相鄰的數(shù)據(jù)也都緩存起來， 想有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)有256一臺(tái)沒有 臺(tái)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存都是 512盤都是 100然多出來 256盤的容量相比微不足道，但訪問盤快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，由于局部性原理， 速存儲(chǔ)器的容量只能做得很小，卻能顯著提升計(jì)算機(jī)的性能，這就是 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 如圖 5們都見過像這樣掛在墻上的很多個(gè)郵箱，每個(gè)郵箱有一個(gè)房間編號(hào)，根據(jù)房間編號(hào)找到相應(yīng)的郵箱投入信件或取出信件。內(nèi)存與此類似，每個(gè)內(nèi)存單元有一個(gè)地址（ 內(nèi)存地址是從 0開始編號(hào)的整數(shù)， 其中的指令或者讀寫其中的數(shù)據(jù)。與郵箱不同的是，一個(gè)地址所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元不能存很多東西，只能存一個(gè)字節(jié)，以前講過的 種情況下數(shù)據(jù)的地址是它所占內(nèi)存單元的起始地址。圖 5 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 2 現(xiàn)代操作系統(tǒng)普遍采用虛擬內(nèi)存管理（ 制，這需要處理器中的 存管理單元）提供支持。 先引入兩個(gè)概念，虛擬地址和物理地址。如果處理器沒有 者有 內(nèi)存芯片（稱為物理內(nèi)存，以便與虛擬內(nèi)存區(qū)分）接收，這稱為物理地址（ 稱 如下圖 5 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 如果處理器啟用了 稱 而就是將 A，如下圖 5 如果是 32位處理器，則內(nèi)地址總線是 32位的，與中只是示意性地畫了 4條地址線），而經(jīng)過 2位的。也就是說，虛擬地址空間和物理地址空間是獨(dú)立的， 32位處理器的虛擬地址空間是 4物理地址空間既可以大于也可以小于 4 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 單位的，32位處理器的頁(yè)尺寸通常是 4如， 0果 實(shí)際訪問到的物理地址是 0理內(nèi)存中的頁(yè)稱為物理頁(yè)面或者頁(yè)幀（ 虛擬內(nèi)存的哪個(gè)頁(yè)面映射到物理內(nèi)存的哪個(gè)頁(yè)幀是通過頁(yè)表（ 描述的，頁(yè)表保存在物理內(nèi)存中， A。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 操作系統(tǒng)和 作系統(tǒng)在初始化或分配、釋放內(nèi)存時(shí)會(huì)執(zhí)行一些指令在物理內(nèi)存中填寫頁(yè)表，然后用指令設(shè)置 訴 置好之后， 址轉(zhuǎn)換操作由硬件自動(dòng)完成，不需要用指令控制 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 我們?cè)诔绦蛑惺褂玫淖兞亢秃瘮?shù)都有各自的地址，程序被編譯后，這些地址就成了指令中的地址，指令中的地址被 成了 以在啟用 序中使用的地址都是虛擬地址，都會(huì)引發(fā) 為什么要設(shè)計(jì)這么復(fù)雜的內(nèi)存管理機(jī)制呢？多了一層 in be by of 算機(jī)科學(xué)中的任何問題都可用另一層的間接來解決） 了一層間接必然是為了解決什么問題的。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 提供內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。各種體系結(jié)構(gòu)都有用戶模式（ 特權(quán)模式（ 分，如圖 5作系統(tǒng)可以在頁(yè)表中設(shè)置每個(gè)內(nèi)存頁(yè)面的訪問權(quán)限，有些頁(yè)面不允許訪問，有些頁(yè)面只有在 些頁(yè)面在用戶模式和特權(quán)模式都可以訪問，訪問權(quán)限又分為可讀、可寫和可執(zhí)行三種。這樣設(shè)定好之后，當(dāng) 問內(nèi)存的目的是讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)還是取指令，如果和操作系統(tǒng)設(shè)定的頁(yè)面權(quán)限相符，就允許訪問，把它轉(zhuǎn)換成 則不允許訪問，產(chǎn)生一個(gè)異常（ 異常的處理過程和中斷類似，不同的是中斷由外部設(shè)備產(chǎn)生而異常由 斷產(chǎn)生的原因和 異常的產(chǎn)生就是由于 如訪問內(nèi)存的指令被 法指令的除數(shù)為 0等都會(huì)產(chǎn)生異常。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 通常操作系統(tǒng)把虛擬地址空間劃分為用戶空間和內(nèi)核空間。例如： 2位系統(tǒng)中，總虛擬內(nèi)存地址空間為 4吉字節(jié)(默認(rèn)情況下，操作系統(tǒng)為內(nèi)核模式進(jìn)程保留了 2僅限應(yīng)用程序使用剩下的 2以使用 件中的 /3關(guān)，將 2位版本配置為對(duì)應(yīng)用程序分配 3 0300用戶空間，后 100內(nèi)核空間。 在 64位系統(tǒng)上，處理器廠商只實(shí)現(xiàn) 44位的地址總線，提供了 16可以預(yù)見的未來內(nèi)這么大的虛擬地址空間是綽綽有余了。在 輯上將 16外 84位的進(jìn)程都能尋址達(dá) 8 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 用戶程序加載到用戶空間，在用戶模式下執(zhí)行，不能訪問內(nèi)核中的數(shù)據(jù)，也不能跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼中執(zhí)行。這樣可以保護(hù)內(nèi)核，如果一個(gè)進(jìn)程訪問了非法地址，頂多這一個(gè)進(jìn)程崩潰，而不會(huì)影響到內(nèi)核和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 會(huì)自動(dòng)切換模式，從用戶模式切換到特權(quán)模式，因此從中斷或異常服務(wù)程序可以跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼中執(zhí)行。事實(shí)上，整個(gè)內(nèi)核就是由各種中斷和異常處理程序組成的。在正常情況下處理器在用戶模式執(zhí)行用戶程序，在中斷或異常情況下處理器切換到特權(quán)模式執(zhí)行內(nèi)核程序，處理完中斷或異常之后再返回用戶模式繼續(xù)執(zhí)行用戶程序。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 我們經(jīng)常遇到的段錯(cuò)誤是這樣產(chǎn)生的： （ 1）用戶程序要訪問的一個(gè) （ 2） 轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼中執(zhí)行異常服務(wù)程序； （ 3）內(nèi)核把這個(gè)異常解釋為段錯(cuò)誤，把引發(fā)異常的進(jìn)程終止掉。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有存取速度快、集成度高、體積小、功耗低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地采用組成微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器，其種類很多。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 1按制造工藝分類 可以分為雙極型和金屬氧化物半導(dǎo)體型兩類。 （ 1）雙極型 雙極（ 由 體管邏輯電路構(gòu)成。該類存儲(chǔ)器件的工作速度快，與 集成度低、功耗大、價(jià)格偏高，在微機(jī)系統(tǒng)中常用作高速緩存器（ 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 2）金屬氧化物半導(dǎo)體型 金屬氧化物半導(dǎo)體（ 簡(jiǎn)稱 類型有多種制作工藝，如 用來制作多種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，如靜態(tài) 態(tài) 類存儲(chǔ)器的集成度高、功耗低、價(jià)格便宜，但速度較雙極型器件慢。微機(jī)的內(nèi)存主要由 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 2按存取方式分類 可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 只讀存儲(chǔ)器 大類。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 寫存儲(chǔ)器，即 以， 能用來存放暫時(shí)性的輸入 /輸出數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果和用戶程序，也常用它來與外存交換信息或用作堆棧。通常人們所說的微機(jī)內(nèi)存容量就是指 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 按照 靜態(tài) 稱 特點(diǎn)是：基本存儲(chǔ)電路一般由 個(gè)觸發(fā)器可存放一位二進(jìn)制的 0或 1。只要不斷電，所存信息就不會(huì)丟失。因此，定可靠，不需要外加刷新電路，使用方便。但它的基本存儲(chǔ)電路所需的晶體管多（最多的需要 6個(gè)），因而集成度不易做得很高，功耗也較大。一般 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 動(dòng)態(tài) 稱 于電容總會(huì)存在泄漏現(xiàn)象，時(shí)間長(zhǎng)了 此需要周期性地“充電”以防止數(shù)據(jù)丟失。因?yàn)橛兄芷谛缘乃⑿拢?即對(duì)電容補(bǔ)充電荷。這種 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (對(duì)應(yīng)。集成度可以做得很高，成本低、功耗少，但它需外加刷新電路。 此工作速度更快，且更節(jié)能，但是價(jià)格比 此，主流的計(jì)算機(jī)內(nèi)存都采用 如 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 2）只讀存儲(chǔ)器 一種一旦寫入信息之后，在程序運(yùn)行中只能讀出而不能寫入的固定存儲(chǔ)器。斷電后， 以， 此，微型系統(tǒng)中常用 監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)中的 本輸入 /輸出系統(tǒng)）、 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 按照構(gòu)成 掩膜 利用掩膜工藝制造，由存儲(chǔ)器生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶要求進(jìn)行編程，一經(jīng)制作完成就不能更改其內(nèi)容。因此，只適合于存儲(chǔ)成熟的固定程序和數(shù)據(jù)，大批量生產(chǎn)時(shí)成本較低。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 可編程 該存儲(chǔ)器在出廠時(shí)器件中沒有任何信息，是空白存儲(chǔ)器，由用戶根據(jù)需要，利用特殊的方法寫入程序和數(shù)據(jù)。但只能寫入一次，寫入后不能更改。它類似于掩膜 合于小批量生產(chǎn)。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 可擦除可編程 如K 8)、 2764（ 8K 8）。該存儲(chǔ)器允許用戶按照規(guī)定的方法和設(shè)備進(jìn)行多次編程，如果編程之后需要修改，可用紫外線燈制作的抹除器照射約 20分鐘，即可使存儲(chǔ)器全部復(fù)原，用戶可以再次寫入新的內(nèi)容。這對(duì)于工程研制和開發(fā)特別方便，應(yīng)用得比較廣泛。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 電可擦除可編程 以字節(jié)為單位進(jìn)行擦除和改寫，而不像 不需要把芯片從用戶系統(tǒng)中取下來用編程器編程，在用戶系統(tǒng)中即可進(jìn)行改寫。隨著技術(shù)的發(fā)展，量也將不斷提高，將可作為非易失性的 5 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 3按封裝方式分類 按封裝方式分為 單列直插式內(nèi)存模塊 (雙列直插式內(nèi)存模塊 ( 0世紀(jì) 90年代中期被逐步淘汰，取而代之的是更高效的 買內(nèi)存模塊的時(shí)候買到的那個(gè)插入主板的硬件就是一個(gè) 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 1） 構(gòu)建于 步計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線同步，因此可以支持更復(fù)雜的使用方法，例如流水線操作。通過流水線操作，指令可以隊(duì)列化處理，從而得到更高的執(zhí)行效率。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 2） 雙倍數(shù)據(jù)傳輸率同步 以在一個(gè)指令內(nèi)將標(biāo)準(zhǔn)的 此 倍。 當(dāng)前 而，隨著基于 代號(hào)處理器的普及， 為 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 3）雙通道內(nèi)存 雙通道 (構(gòu)是內(nèi)存控制器使用的一種技術(shù)，在支持雙通道的主板上可以將標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存模塊以“配對(duì)”的形式安裝在一起，以提高內(nèi)存控制器的帶寬。 果 系統(tǒng)在內(nèi)存控制器上就會(huì)產(chǎn)生瓶頸。雙通道內(nèi)存技術(shù)可以在一定程度上緩解這種壓力。 此在這種架構(gòu)下內(nèi)存模塊直接連接到 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 4）帶寄存器的內(nèi)存模塊和不帶緩沖的內(nèi)存模塊 帶寄存器的內(nèi)存模塊 (模塊上帶有寄存器，由于寄存器的作用，這種內(nèi)存模塊可以降低內(nèi)存控制器上的電力負(fù)載，因此采用這種內(nèi)存模塊的服務(wù)器可以在安裝了大量?jī)?nèi)存模塊的情況下仍然保持穩(wěn)定性。帶寄存器的內(nèi)存模塊要求主板提供支持。這種內(nèi)存模塊具有可以支持大量?jī)?nèi)存的特性，可以發(fā)現(xiàn)許多要求大量?jī)?nèi)存的服務(wù)器都使用這種內(nèi)存模塊。然而，由于這種模塊的成本更高，而且性能上會(huì)有損失，因此一般只有在以可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性作為首要要求的服務(wù)器或工作站上才要求使用這種內(nèi)存模塊。 購(gòu)買臺(tái)式計(jì)算機(jī)的內(nèi)存模塊時(shí)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些模塊列在“非緩沖 (的一類，這只是說明這種內(nèi)存模塊不帶有寄存器。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 5）糾錯(cuò)碼 (存 在各種干擾中，內(nèi)存最容易受到背景輻射的傷害，在受到輻射的情況下，內(nèi)存中存儲(chǔ)的位值可能會(huì)發(fā)生變化。發(fā)生這種錯(cuò)誤的幾率非常低；研究表明發(fā)生這種錯(cuò)誤的幾率為每個(gè)月每千兆字節(jié)中有一位發(fā)生錯(cuò)誤。盡管這種錯(cuò)誤導(dǎo)致的后果最嚴(yán)重可能會(huì)使整個(gè)計(jì)算機(jī)崩潰，但是在執(zhí)行關(guān)鍵操作的時(shí)候發(fā)生這種錯(cuò)誤 (僅有一位的值改變 )的概率極低。 桌面系統(tǒng)通常不會(huì)全天候地運(yùn)行，因此恰好正在使用的那部分內(nèi)存發(fā)生這種故障的概率極低。再加上使用 此在桌面計(jì)算機(jī)市場(chǎng)， 對(duì)于常年運(yùn)行的服務(wù)器來說，這種風(fēng)險(xiǎn)就更大而且后果更嚴(yán)重，因此大部分服務(wù)器都支持甚至要求使用 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 6）全緩沖 全緩沖 這是最近比較流行的基于 存控制器不直接向內(nèi)存模塊寫數(shù)據(jù)，而是向 樣內(nèi)存的帶寬更大，且具有更好的錯(cuò)誤糾正能力 (開銷稍小 )，而帶來的缺點(diǎn)是內(nèi)存請(qǐng)求的延遲增大。 此發(fā)熱量也更大。因此有人懷疑這種技術(shù)的前途，不過盡管多年來人們并不看好這種技術(shù)， 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 目前還有新型的可編程的只讀存儲(chǔ)器 閃速存儲(chǔ)器（ 以及在專用于顯示器的 氧化物 半導(dǎo)體器件結(jié)合起來的新型鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ 。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成 如圖 5導(dǎo)體存儲(chǔ)器由地址寄存器，譯碼驅(qū)動(dòng)電路、存儲(chǔ)體、讀 /寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器、控制邏輯等 6個(gè)部分組成。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 1存儲(chǔ)體 基本存儲(chǔ)電路是組成存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)和核心，它用于存放一位二進(jìn)制信息“ 0”或“ 1”。若干記憶單元（或稱基本存儲(chǔ)電路）組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元一般存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)，即存放 8位二進(jìn)制信息，存儲(chǔ)體是存儲(chǔ)單元的集合體。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 2譯碼驅(qū)動(dòng)電路 該電路實(shí)際上包含譯碼器和驅(qū)動(dòng)器兩部分。譯碼器的功能是實(shí)現(xiàn)多選 1，即對(duì)于某一個(gè)輸入的地址碼， 低電平）與之對(duì)應(yīng)。例如，0000時(shí)，僅有 它 40001時(shí)，僅有 它均為低電平。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 為了區(qū)分存儲(chǔ)體中的具體存儲(chǔ)單元，必須對(duì)它們逐一進(jìn)行編號(hào)，此編號(hào)即為對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元的地址。為了對(duì)某指定存儲(chǔ)單元尋址，計(jì)算機(jī)中采用地址譯碼予以實(shí)現(xiàn)。常用的地址譯碼有兩種方式，即單譯碼和雙譯碼方式。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 1）單譯碼方式 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 單譯碼方式是一個(gè)“ ”的譯碼器。在圖 5字線 6， 位，則地址譯碼器的地址輸入線 位， 24=16個(gè)狀態(tài)，分別控制 16條字線（ 當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)為 0000時(shí)，選中字線 進(jìn)行讀出操作，則該字線上的 4位同時(shí)被讀出；若地址信號(hào)為 1111，則選中第 16條字線 時(shí)如果是寫操作，則該字線上的4位便同時(shí)被寫入。 單譯碼方式主要用于小容量的存儲(chǔ)器，對(duì)于大容量的存儲(chǔ)器，可采用雙譯碼方式。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 （ 2）雙譯碼方式 雙譯碼方式采用的是兩級(jí)譯碼電路。當(dāng)字選擇線的根數(shù) N=2時(shí)可將 ：N=2p=2q+r=2q 2r=X Y，這樣便將對(duì) 譯碼和 現(xiàn)以 p=10為例，可以分為：N=210=25 25=32 32=1024，其譯碼結(jié)構(gòu)如圖 5 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 圖 51024個(gè)字排成 32 32的矩陣，需要 10根地址線成 兩部分， 方向（行）譯碼器，它輸出 32條字選擇線，分別選擇 32行（ 31）； 譯碼器，它輸出的 32條位選擇線分別選擇 控制各列的位線控制門。設(shè)000000000，則 0為高電平，選中 時(shí) ，）操作，具體選中哪一位，取決于 據(jù)此例的設(shè)定， 0應(yīng)為高電平，列線 列控制的位線控制門打開，故 X、 可對(duì)這一位存儲(chǔ)電路進(jìn)行讀（寫）操作。如果一個(gè)存儲(chǔ)字有 8位，就需要 8個(gè)這樣的 X、 一個(gè)地址被選中時(shí)， 8個(gè)陣列同時(shí)被激勵(lì)，從而構(gòu)成該地址單元的 8位同時(shí)被讀出（或?qū)懭耄?微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，一個(gè)或幾個(gè) X， 果將存儲(chǔ)字的 8位都集成在一塊芯片內(nèi)，這種存儲(chǔ)器芯片為字結(jié)構(gòu)，如 732116K 8K 8果芯片中集成的是各存儲(chǔ)字的同一位或幾位，這種芯片則稱為位結(jié)構(gòu)芯片，如 614A 114 存儲(chǔ)容量分別為 64K 14微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 與單譯碼方式比較，雙譯碼尋址可減少輸出選擇線的數(shù)目。仍以 p=10為例，采用單譯碼方式，譯碼輸出需要 1024根選擇線，若采用雙譯碼，排成 32 32的矩陣，輸出狀態(tài)仍為 1024個(gè)，但譯碼輸出選擇線卻只需要 32+32=64根，大大減少了選擇線的數(shù)目。存儲(chǔ)器容量越大，此優(yōu)點(diǎn)越突出。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 3地址寄存器 用于存放 譯碼驅(qū)動(dòng)后指向相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。通常微型計(jì)算機(jī)中，訪問地址由地址鎖存器提供，如 8086 282；存儲(chǔ)單元地址由地址鎖存器輸出后，經(jīng)地址總線送到存儲(chǔ)器芯片內(nèi)直接譯碼。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 4讀 /寫電路 包括讀出放大器、寫入電路和讀 /寫控制電路，用以完成對(duì)被選中單元中各位的讀出或?qū)懭氩僮鳌４鎯?chǔ)器的讀 /寫操作是在 有當(dāng)接收到來自 寫命令和后，才能實(shí)現(xiàn)正確的讀 /寫操作。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 數(shù)據(jù)寄存器用于暫時(shí)存放從存儲(chǔ)單元讀出的數(shù)據(jù)，或從 。暫存的目的是為了協(xié)調(diào)又稱之為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖器。 控制邏輯接收來自 選、讀 /寫及清除命令，經(jīng)控制電路綜合和處理后，產(chǎn)生一組時(shí)序信號(hào)來控制存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo) 衡量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能的指標(biāo)有功耗、可靠性、容量、價(jià)格、電源種類、存取速度等，但從功能和接口電路的角度來看，最重要的指標(biāo)是存儲(chǔ)器芯片的容量和存取速度。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 1存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器（或存儲(chǔ)器芯片）存放二進(jìn)制信息的總位數(shù)，即： 存儲(chǔ)容量 =存儲(chǔ)單元數(shù) 每個(gè)單元的位數(shù)（或數(shù)據(jù)線位數(shù)） 存儲(chǔ)容量常以字節(jié)或字為單位，微型機(jī)中均以字節(jié) B（ 單位，一個(gè)字節(jié)（ 1B）定義為 8位二進(jìn)制信息，所以，計(jì)算機(jī)中一個(gè)字的長(zhǎng)度通常是 8的倍數(shù)。如存儲(chǔ)容量為 645121了表示更大的容量，用 中： 1字節(jié) )=1024B， 1字節(jié)，簡(jiǎn)稱“兆” )=1024 1字節(jié)，又稱“千兆” )=1024 1億字節(jié)，兆兆字節(jié) )=1024 1萬億字節(jié)，拍字節(jié)） =1024 1億億字節(jié)，艾字節(jié)） =1024 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 2存取時(shí)間 存儲(chǔ)時(shí)間有稱存儲(chǔ)器訪問時(shí)間。它是指從寫操作，到該操作完成所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為存取時(shí)間。具體講，對(duì)一次讀操作的存取時(shí)間就是讀出時(shí)間，即從地址有效到數(shù)據(jù)輸出有效之間的時(shí)間，通常在 101102對(duì)一次寫操作，存取時(shí)間就是寫入時(shí)間。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 3存取周期 指連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器讀 /寫操作所需的最小間隔時(shí)間。對(duì)于讀操作，就是讀周期時(shí)間；對(duì)于寫操作，就是寫周期時(shí)間。通常，存取周期應(yīng)大于存取時(shí)間，因?yàn)榇鎯?chǔ)器在讀出數(shù)據(jù)之后還要用一定的時(shí)間來完成內(nèi)部操作，這一時(shí)間稱為恢復(fù)時(shí)間。讀出時(shí)間加上恢復(fù)時(shí)間才是讀周期。由此可見，存取時(shí)間和存取周期是兩個(gè)不同的概念。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 概述 4可靠性 可靠性指存儲(chǔ)器對(duì)環(huán)境溫度與電磁場(chǎng)等變化的抗干擾能力。 5其他指標(biāo) 其他技術(shù)指標(biāo)還有功耗、體積、重量、價(jià)格等，其中功耗含維持功耗和操作功耗。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 隨機(jī)存儲(chǔ)器（ 隨機(jī)存儲(chǔ)器 動(dòng)態(tài) 類。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（ 1基本存儲(chǔ)電路 圖 5管靜態(tài) 態(tài)存儲(chǔ)電路是由兩個(gè)增強(qiáng)型的 圖 5中 5、 們?yōu)橥涣芯€上的存儲(chǔ)單元共用。這個(gè)電路具有兩個(gè)不同的穩(wěn)定狀態(tài)：若 =“1”（高電平），它使 是B=“0”（低電平），而 B=“0”又保證了 以，這種狀態(tài)是穩(wěn)定的。同樣， 此，可以用這兩種不同狀態(tài)分別表示“ 1”或“ 0”。 微機(jī)原理與接