微机原理与接口技术 第6章 半导体存储器.ppt

西安邮电学院计算机系
系统结构教研室
2007.3第6章半导体存储器6.1存储器及半导体存储器的分类外存：把通过接口电路与系统相连的存储器称为外存储器，简称外存，如硬盘、软盘和光盘等。
特点：存储容量大而存取速度较慢，且掉电数据不丢失。
作用：外存用来存放当前暂不被CPU处理的程序或数据，以及一些需要永久性保存的信息。
通常将外存归入计算机外部设备，外存中存放的信息必须调入内存后才能被CPU使用。早期的内存使用磁芯。随着大规模集成电路的发展，半导体存储器集成度大大提高，成本迅速下降，存取速度大大加快，所以在微型计算机中，目前内存一般都使用半导体存储器。 6.1.2半导体存储器的分类
从应用角度可将半导体存储器分为两大类：随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory)和只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)。
RAM是可读、可写的存储器，CPU可以对RAM的内容随机地读写访问，RAM中的信息断电后即丢失。
ROM的内容只能随机读出而不能写入，断电后信息不会丢失，常用来存放不需要改变的信息(如某些系统程序)，信息一旦写入就固定不变了。根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。
双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；
MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。
MOS型存储器按信息存放方式又可分为静态RAM(StaticRAM，简称SRAM)和动态RAM(DynamicRAM，简称DRAM)。只读存储器ROM在使用过程中，只能读出存储的信息而不能用通常的方法将信息写入存储器。目前常见的有：掩膜式ROM，用户不可对其编程，其内容已由厂家设定好，不能更改；可编程ROM(ProgrammableROM，简称PROM)，用户只能对其进行一次编程，写入后不能更改；可擦除的PROM(ErasablePROM，简称EPROM)，其内容可用紫外线擦除，用户可对其进行多次编程；电擦除的PROM(ElectricallyErasablePROM，简称EEPROM或E2PROM)，能以字节为单位擦除和改写。静态RAM6.1.3半导体存储器的主要技术指标
1．存储容量
(1)用字数位数表示，以位为单位。常用来表示存储芯片的容量，如1K4位，表示该芯片有1K个单元(1K=1024)，每个存储单元的长度为4位。
(2)用字节数表示，以字节为单位，如128B，表示该芯片有128个单元，每个存储单元的长度为8位。现代计算机存储容量很大，常用KB、MB、GB和TB为单位表示存储容量的大小。其中，1KB＝210B＝1024B；1MB＝220B＝1024KB；1GB＝230B＝l024MB；1TB＝240B＝1024GB。显然，存储容量越大，所能存储的信息越多，计算机系统的功能便越强。2．存取时间
存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。例如，读出时间是指从CPU向存储器发出有效地址和读命令开始，直到将被选单元的内容读出为止所用的时间。显然，存取时间越小，存取速度越快。
3．存储周期
连续启动两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需要的最短间隔时间称为存储周期。它是衡量主存储器工作速度的重要指标。一般情况下，存储周期略大于存取时间。 4．功耗
功耗反映了存储器耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。
5．可靠性
可靠性一般指存储器对外界电磁场及温度等变化的抗干扰能力。存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFailures)来衡量。MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF越长，可靠性越高，存储器正常工作能力越强。 6．集成度
集成度指在一块存储芯片内能集成多少个基本存储电路，每个基本存储电路存放一位二进制信息，所以集成度常用位/片来表示。
7．性能/价格比
性能/价格比(简称性价比)是衡量存储器经济性能好坏的综合指标，它关系到存储器的实用价值。其中性能包括前述的各项指标，而价格是指存储单元本身和外围电路的总价格。6.1.4半导体存储器芯片的基本结构 地址译码方式
单译码方式 双译码方式6.2随机读写存储器(RAM)AIntel6.2.2动态RAM
Intel2164A动态RAM芯片
Intel2164A芯片的存储容量为64K1位，采用单管动态基本存储电路，每个单元只有一位数据，其内部结构如图6.7所示。2164A芯片的存储体本应构成一个256256的存储矩阵，为提高工作速度(需减少行列线上的分布电容)，将存储矩阵分为4个128128矩阵，每个128128矩阵配有128个读出放大器，各有一套I/O控制(读/写控制)电路。8位64K容量