《计算机组成原理》课件第四章存储系统-4.2.ppt
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- 计算机组成原理 计算机 组成 原理 课件 第四 存储系统 4.2
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1、第4章 存储系统4.2半导体读写存储器 半导体读写存储器简称RWM,习惯上也称为RAM。半导体RAM具有体积小、存取速度快等优点,因而适合作为内存储器使用 半导体读写存储器按工艺不同可将半导体RAM分为双极型RAM、MOS型RAM。MOS型RAM又分为静态RAM和动态RAM两类。4.2.1半导体基本存储单元 基本存储单元是用来存储一位二进制位的电路,是存储器最基本的存储元件,又称位单元。(1)双极型半导体存储位单元工作原理 用两个反向交叉耦合的三极管和两个电阻,构成双极型半导体存储位单元用来存储一位二进制,图4-2是电路和逻辑符号。4.2.1半导体基本存储单元(2)静态MOS存储位单元工作原理
2、 用6个MOS场效应管构成六管MOS基本存储位单元,电路如图4-3所示。4.2.1半导体基本存储单元(3)动态MOS存储位单元工作原理 动态MOS存储位单元利用电容来保存信息的,设定电容充有电荷表示存储“1”,电容放电表示存储“0”。在信息保持状态下,存储位单元中没有电流流动,因而大大降低了功耗。4.2.2半导体RAM芯片 用大量的位存储单元构成存储阵列,存储大量的信息,再通过读写电路、地址译码电路和控制电路实现对这些信息的访问,这样就构成了存储器芯片。半导体RAM存储器芯片主要有静态存储器芯片和动态存储器芯片两种。静态存储器芯片的速度较高,但它的单位价格即每字节的价格较高;动态存储器芯片的容
3、量较高,但速度比静态存储器慢。4.2.2半导体RAM芯片(1)静态存储器芯片(SRAM)的结构和工作原理4.2.2半导体RAM芯片静态存储器芯片由存储体、读写电路、地址译码和控制电路等部分组成。存储体(存储矩阵):由大量的存储位单元构成的阵列组成。阵列中包含很多行,每行由多列存储单元构成。阵列中用行选通线选择一行中的存储单元将数据读出,再用列选通线选择一行中的某一个存储单元。地址译码器:地址译码器的输入信号线是访问存储器的地址编码,地址译码器把用二进制表示的地址转换成驱动读写操作的选择信号。地址译码有两种方式:一种是单译码方式,适用于小容量存储器;另一种是双译码方式,适用于容量较大的存储器。4
4、.2.2半导体RAM芯片静态存储器芯片由存储体、读写电路、地址译码和控制电路等部分组成。驱动器:由于选通信号线要驱动存储阵列中的大量单元,因此需要在译码器输出后加一个驱动器,用驱动输出的信号去驱动连接在各条选通线上的各存储单元。I/O电路:I/O电路(输入输出电路)处于数据总线和被选中的单元之间,用以控制被选中的单元读出或写入,并具有放大数据信号的作用。数据驱动电路对读写的数据进行读写放大,增加信号的强度,然后输出到芯片外部。片选控制:产生片选控制信号,选中芯片。读写控制:根据CPU给出的信号控制被选中存储单元做读操作还是写操作。4.2.2半导体RAM芯片 在逻辑上,存储芯片的容量经常用字数M
5、位数N表示。字数M表示存储芯片中的存储阵列的行数 位数N表示存储阵列的列数,即数据宽度。存储器芯片的字数影响到芯片所需的地址线数量,数据宽度则对应着芯片的数据线数量。如1024*4的存储芯片,有10条地址线(210=1024)和4条数据线。4.2.2半导体RAM芯片 静态存储器芯片的引脚接口信号通常有:4.2.2半导体RAM芯片 如静态MOS存储器芯片62256,芯片引脚图如图4-7。62256容量为32KB,即32K*8。32K个存储字单元,每个字单元8位数据宽度。4.2.2半导体RAM芯片(2)动态存储器DRAM芯片的结构和工作原理 用动态存储位单元构成阵列,加上控制电路制作成动态存储器D
6、RAM芯片。但是由于动态RAM芯片容量一般比较大,所以地址线数量较多。为了减少地址线数量,将地址分成行地址和列地址分成两次输入芯片。两次地址的输入分别由芯片的地址选通信号控制 行地址选通信号,低电平有效,用于选中存储阵列中的一行 列地址选通信号,低电平有效,用于选中存储阵列中的一列。另外,DRAM芯片也具有读写控制信号。4.2.2半导体RAM芯片 动态存储芯片4164,芯片引脚如图4-8。4164的容量为64K*1。4.2.3用存储芯片构成主存储器 通常一个存储器芯片不能满足计算机存储器的字数要求和数据宽度的要求,需要用许多存储器芯片构成所需的主存储器。具体构成主存储器时,首先要选择存储芯片的
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