第四章 存储器

4.1 概述

一、存储器分类

1、按存储介质分类

（1）半导体存储器（易失的）

TTL：集成度比较低，功耗比较高，速度比较快
MOC：集成度高，功耗低（主要）

（2）磁表面存储器

磁头、载磁体

（3）磁芯存储器

硬磁材料、环状原件

（4）光盘存储器

激光、磁光材料

2、按存储方式分类

（1）存取时间与物理地址无关（随机访问）

• 随机存储器：在程序的执行过程中可读可写
• 只读存储器：在程序的执行过程中只读

（2）存取时间与物理地址有关（串行访问）

• 顺序存取存储器：磁带
• 直接存取存储器：磁盘

3、按在计算机中的作用分类

二、存储器的层次结构

1、存储器三个主要特性的关系

速度，容量，价格

分层的原因：满足消费者需求，高速度、大容量、低价格，对用户透明

2、缓存—主存层次和主存—辅存层次

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如Windows家族的“虚拟内存”；Linux的“交换空间”等。

4.2 主存储器

一、概述

1、主存的基本组成

2、主存和CPU的联系

3、主存中存储单元地址的分配

假设存储字长是32位：一次读写最多可写32个0/1

• 地址线24根，说明在主存上一共能指向$2^{24}=16M$224=16M个地址

• 若字长32位,则一个字有4个字节,所以要留2根地址线指出该字中的哪个字节[00,01,10,11],即寻址范围为 $2^{24−2}=4M$224−2=4M

• 若字长16位,则一个字有2个字节,所以要留1根地址线指出该字中的哪个字节[0,1],即寻址范围为 $2^{24−1}=8M$224−1=8M

字长：一个字的位数（几个01）
字节（byte）：8个位数构成一个字节（8个01是一个字节）

4、主存的技术指标

（1）存储容量

主存 存放二进制代码的总位数

（2）存储速度

1、存取时间 存储器的访问时间，分为读出时间和写入时间
2、存取周期：连续两次独立的存储器操作（读或写）所需要的最小间隔时间，分为读周期和写周期
3、存储器的带宽：位/秒

二、半导体存储芯片简介

1、半导体存储芯片的基本结构

计算方式：以第一行为例，地址线可以指向$2 ^{10}=1024$210=1024个地址，4根数据线一次可以传递4根地址线上的数据，所以一共是$1K\times4$1K×4位

片选线:

$\overline{CS}$CS      $\overline{CE}$CE

读写控制线：

$\overline{WE}$WE（低电平写 高电平读）

$\overline{OE}$OE （允许读） $\overline{WE}$WE（允许写）

2、半导体存储芯片的译码驱动方式

（1）线选法

结构简单，但只适用于容量不大的存储芯片

（2）重合法

一、随机存取存储器（RAM）

1、静态RAM（SRAM）

（1）、静态RAM基本电路

①、静态RAM基本电路的读操作

②、静态RAM基本电路的写操作

（2）静态RAM芯片举例

① Intel2114外特性

② Intel2114RAM矩阵（64$\times$× 64）读

③ Intel2114RAM矩阵（64$\times$× 64）写

2、动态RAM（DRAM）

（1）动态RAM基本单元电路

读出与原存信息相反
写入与输入信息相同

（2）动态RAM芯片举例（Intel 1103）

读写操作略 4.2主存储器-c