计算机组成原理-第2章 存储系统.ppt

存储系统以存储器为中心的系统结构现代计算机中，主存储器处于全机中心地位，其主要原因：2.1.1●RAM记忆元件从原理上分,可分为双极(bipolar)型和MOS(MetalOxideSemiconductor).又可按工作原理分为静态和动态两种:
SRAM(StaticRAM):即静态RAM,利用开关特性记忆,只要电源有电,就能稳定保存信息.
DRAM(DynamicRAM):即动态RAM,除需电源外,还要定期对它充电(刷新).SRAM记忆元件六管MOS单元:图2.2中,
T1,T2--双稳态触发器
T3,T4--负载管,作为阻抗
T5,T6--读写控制门,用来选中记忆单元读写过程:
当字线W为低时,没选中此单元,T5,T6截止,触发器与位线断开,原状态不变,当字线W为高,T5,T6导通,选中单元.
A.写过程:
字线W高T5,T6导通读写控制门打开
写“1”---位线b’上为高T2导通；b为低b’低T1截止A高=1
写“0”---位线b’上为低T2截止;b为高b’高T1导通A低=0B.读过程:
字线W高T5,T6导通
若原存“1”,即A高b’高“1”
若原存“0”,即B高b高“0”
MOS管静态记忆单元特点:
优点:非破坏性读出,抗干扰强,可靠.
缺点:记忆单元管子多,占硅片面积大,功耗较大,集成度不高.
双极型(bipolar):分TTL和ECL(Emitter-CoupleLogic),速度快,用于高速缓存.DRAM记忆元件优缺点:
优点:集成度高,功耗小.
缺点:破坏性读出,原存信息消失,必须再生(刷新).
4管动态MOS电路(见图2.4)
与六管静态MOS电路相似,只是少了2个MOS管,其两个稳定状态是靠栅极电容C1,C2上的电荷来维持,因而需要外加一刷新电路,刷新周期一般是2ms、4ms、8ms.MRAM记忆元件●ROM记忆元件(2)PROM(ProgrammableROM):
常用的是熔丝型.
写入:
出厂时各处熔丝完好,存“0”要用大电流把熔丝熔断,断后不能恢复.
读出:
如选中W0(若为高),在位线b0,b1,b2上输出100.
如选中W1(若为高),在位线b0,b1,b2上输出011.(2)EPROM(ErasableProgrammableROM):
也称可擦可编程的ROM.常用的是用浮动栅雪崩注入型MOS管构成,称FAMOS(FloatinggateAvalancheinjectionMOS).
紫外线擦除EPROM(UVEPROM--UltraVioletEPROM)
特点:有一石英窗口,改写时要将其置于一定波长的紫外线灯下,照射一定时间,使浮栅上的电荷形成光电流而泄放掉.恢复到不带电的“1”状态.即回到信息擦除状态.然后才可重新写入信息.写后要贴住石英玻璃窗口.此类EPROM存在两个问题:
A.用紫外线灯的擦除时间长.
B.只能整片擦除,不能改写个别单元或个别位.
电可改写EPROM(EEPROM--ElectricallyErasablePROM)
可字擦除、页擦除和全片擦除,都可联机状态下擦除.2.2.1●存储体字扩展方式位扩展方式字位扩展方式●地址编码（encode）和译码（decode）
X
地
址
译
码
器●数据读/写读写控制方式读写时序2.1.3由于SIMM内存是以正反两面都连在一起的线路所设计，到了后期无法符合内存颗粒渐增的要求，于是发展出DIMM为基础线路设计的内存，他的设计类似于SIMM技术，不过正反两面的线路设计是分开的，各自拥有其独立的线路，数据传输也提升到64位（64bit）。(2)DIMM(DualIn-lineMemoryModule,双列直插存储模块):
配SDRAM,168线,2个缺口,电压3.3V.
配DDR,184线,1个缺口,电压2.5V;DDR-Ⅱ(240线,1.8v)；DDR-Ⅲ(240线,1.5v).

(3)SODIMM:用于笔记本电脑.（1）同步动态内存（synchronousRAM,SDRAM）
基本原理：将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使得RAM与CPU共享同一时钟，以相同的速度同步工作。（2）双数据传输率同步动态内存(doubledatarateSDRAM,DDRSDRAM)
在SDRAM的基础上，使用了比SDRAM更多更先进的同步电路，更重要的是使用了延时锁定电路，在相同时钟频率下速度是SDRAM的两倍(SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据；而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据，分别在时钟的上升沿和下降沿各传输一次)。（3）DDR2SDRAM
DDRRAM基础上进一步改进的内存技术，拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即4bit数据预读取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外