存储器的工作原理课件.ppt
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- 存储器 工作 原理 课件
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1、-1 存储器概述 半导体存储器 存储器与CPU的连接 存储器的工作原理-2 了解存储器的工作原理和外部特性 掌握微机中存储系统的结构 学会利用现有的存储器芯片构成所需内存系统。-3NoImage5.1 存储器概述 存储器是计算机系统中具有记忆功能的部件,它是由大量的记忆单元(或称基本的存储电路)组成的,用来存放用二进制数表示的程序和数据。-4NoImage记忆单元是一种能表示二进制“0”0”和“1”1”的状态并具有记忆功能的物理器件,如电容、双稳态电路等。一个记忆单元能够存储二进制的一位。由若干记忆单元组成一个存储单元、一个存储单元能存储一个字,字有4 4位、8 8位、1616位等称之为字长,
2、字长为8 8时,称一个字节。-5NoImage速度快 容量小速度慢 容量大寄存器内部Cache外部Cache主存储器辅助存储器大容量辅助存储器CPU-6NoImage存储器操作:读操作,非破坏性。写操作,破坏性。存储器的职能:信息交换中心。数据仓库。-7NoImage一、存储器分类1.1.内存储器(内存或主存)功能:存储当前运行所需的程序和数据。特点:CPU可以直接访问并与其交换信 息,容量小,存取速度快。-8NoImage2.2.外存储器(外存)功能:存储当前不参加运行的程序和数据。特点:CPU不能直接访问,配备专门设备才能进行交换信息,容量大,存取速度慢。-9NoImage目前,存储器使用
3、的存储介质有半导体器件,磁性材料,光盘等。一般把半导体存储器芯片作为内存。由于半导体存储器具有存取速度快、集成度高、体积小、功耗低、应用方便等优点,在此我们只讨论半导体存储器。-10半 导 体 存 储 器静态随机SRAM动态随机DRAM一次性编程 PROM可擦除 EPROM紫外光擦除 UREPROM电擦除 EEPROM读写存储器 RAM只读存储器 ROM双极型MOS掩膜ROM可编程ROM 图5.2 半导体存储器分类-11NoImage二、半导体存储器芯片的主要技术指标1.1.存储容量(存放二进制信息的总位数)存储容量=存储单元个数每个存储单元的位数常用单位:MB、GB、TB其中:1kB=210
4、B 1M=210kB=220B 1GB=210MB=230B 1TB=210GB=240B-12NoImage2.2.存取时间存取时间又称存储器访问时间。指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间 tA。3.3.存取周期存取周期是连续启动两次独立的存储器操作所需的最小的时间间隔TC,一般TCtA。-13NoImage4.4.可靠性可靠性指存储器对电磁场及温度等变化的抗干扰能力。5.5.其他指标体积、重量、功耗(包括维持功耗和操作功耗)。-14NoImage5.2随机存取存储器RAM一、静态随机存储器SRAM图5.6为6个MOS管组成的双稳态电路。-15 图5.6 六管静态RAM基本存储电路Y地
5、址译码VccV7 I/OV8 I/OV3V4V5V2V6A V1B DiDiX地址译码图中V V1 1V V2 2是工作管,V V3 3V V4 4是负载管,V V5 5V V6 6是 控 制 管,V V7 7V V8 8也是控制管,它们为同一列线上的存储单元共用。-16NoImage特点:(1)不需要刷新,简化外围电路。(2)内部管子较多,功耗大,集成度低。-17NoImage 典型的静态RAM芯片 不同的静态RAM的内部结构基本相同,只是在不同容量时其存储体的矩阵排列结构不同。典型的静态RAM芯片如Intel 6116(2K8位),6264(8K8位),62128(16K8位)和62256
6、(32K8位)等。图5.8为SRAM 6264芯片的引脚图,其容量为8K8位,即共有8K(213)个单元,每单元8位。因此,共需地址线13条,即A12A0;数据线8条即I/O8I/O1、WE、OE、CE1、CE2的共同作用决定了SRAM 6264的操作方式,如表5.1所示。-18NoImage1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 156264 NC A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12I/O1 I/O2 I/O3GNDVCCWE CE2 A3 A2 A1 OE A0 C
7、E1 I/O8 I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 表5.1 6264的操作方式I/O1 I/O8IN写 0100IN写 1100OUT读 0101高阻输出禁止1101高阻未选中0高阻未选中1I/O1 I/O8方式 WE CE1CE2OE 图5.8 SRAM 6264引脚图-19NoImageDRAM的基本存储电路(存储单元)有单管和四管等结构,这里仅介绍单管存储单元的结构及存储原理。二、动态随机存储器DRAM-20刷新放大器数据I/O线T1CS行选择信号图5.9 单管DRAM基本存储元电路T2列选择 信号图5.9为单管动态RAM的基本存储电路,由MOS晶体管和一个电容CS组成。-21No
8、Image特点:(1)每次读出后,内容被破坏,要采取恢复措施,即需要刷新,外围电路复杂。(2)集成度高,功耗低。-22NoImage 典型的动态RAM芯片 一种典型的DRAM如Intel 2164。2164是64K1位的DRAM芯片,片内含有64K个存储单元,所以,需要16位地址线寻址。为了减少地址线引脚数目,采用行和列两部分地址线各8条,内部设有行、列地址锁存器。利用外接多路开关,先由行选通信号RAS选通8位行地址并锁存。随后由列选通信号CAS选通8位列地址并锁存,16位地址可选中64K存储单元中的任何一个单元。-23 图5.10(a)Intel 2164 DRAM芯片引脚图GNDDin A
9、7 A5 A4 A3 A6 Dout VCCA0 A1 A2 NC21641 16 8 9WERASCASA0A7:地址输入 CAS:列地址选通 RAS:行地址选通 WE:写允许 Din:数据输入 Dout:数据输出 Vcc:电源 GND:地-24 图5.10(b)Intel 2164 DRAM内部结构框图DoutWEDin CASRASA7 A1 A0 8 位 地 址 锁 存 器128128 矩阵128个读出放大器1/2列译码128个读出放大器128128 矩阵128128 矩阵128个读出放大器1/2列译码128个读出放大器128128 矩阵4选1 I/O门控输出缓冲器行时 钟缓 冲器列时
10、 钟缓 冲器写允 许时 钟缓 冲器数据 输入 缓冲 器-25NoImage包含:(1)存储体 外围电路 a.地址译码器 b.读/写控制及I/O电路 c.片选控制CSRAM的组成-26NoImage4.3 只读存储器(ROM)-27输出电路Y 译码存储矩阵X 译 码控 制 逻 辑地 址 码 D7 D0它包含有(1)地址译码器 (2)存储矩阵 (3)控制逻辑 (4)输出电路 图4.11 ROM组成框图-28NoImage一、掩膜ROM特点:(1)器件制造厂在制造时编制程序,用户不能修改。(2)用于产品批量生产。(3)可由二极管和三极管电路组成。-29NoImage-30NoImage3.3.双极型
11、ROM电路 双极型ROM的速度比MOS ROM快,它的取数时间约为几十ns,可用于速度要求较高的微机系统中。容量为2564位。-31NoImage二、可编程ROM(PROM)-32NoImage图5.16 熔丝式PROM的基本存储结构-33NoImage特点:(1)出厂时里面没有信息。(2)用户根据自己需要对其进行设置(编程)。(3)只能使用一次,一旦进行了编程不能擦除片内信息。-34NoImage三、可擦除、可编程ROM(EPROM)-35NoImage特点:(1)可以多次修改擦除。(2)EPROM通过紫外线光源擦除(编程后,窗口应贴上不透光胶纸)。(3)E2PROM电可擦除。-36NoIm
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