接口技术之存储器系统

目前绝大多数计算机硬件系统仍然是冯·诺依曼“存储程序”式结构,思想核心是将编好的程序预先存入主存,然后启动计算机工作,计算机在不需人工干预的情况下,高速的从主存中取出指令进行执行。事实上,在计算机中,存储器起着无可替代的作用。

存储器的分类

1.按照存储介质分可分为半导体存储器和磁表面存储器。

2.按照存取方式分类分为随机存储器和顺序存储器。

3.按照存储器的读写功能分类分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。

4.按照信息的可保存性分类可分为永久性存储器和非永久性存储器。

5.按照存储器在计算机系统中的作用分类可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器和控制存储器等。

存储器的主要性能指标

1.存储器容量

2.存取时间

3.存取周期

4.可靠性

5.功耗与集成度

6.性能价格比

7.存取宽度

随机存储器和只读存储器

分类情况为:

半导体存储器可分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。

只读存储器(ROM)分为掩膜ROM、可写入只读存储器PROM、可擦除的可编程只读存储器EPROM和电擦除只读存储器E2PROM。

随机存储器(RAM)分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。

存储器的扩展技术

1.存储器容量的扩展

由于存储芯片的容量有限,一个存储体往往是要由一定数量的芯片构成的。根据存储器所要求的容量和选定的存储芯片的容量,就可以计算出总的芯片数。

总片数=总容量/容量/片

例:存储器容量为8K*8b,选用1K*4b的2114芯片,需要的芯片数为(8K*8b)/(1K*4b)=16片

(1)位扩展

即只在位数进行扩展,如使用64K*1b的SRAM芯片组成64K*8b的存储器,所用芯片数为(64K*8b)/(64K*1b)=8片。

(2)字扩展

即只在字数方向扩展,而位数不变,如使用16K*8b的SRAM芯片组成64K*8b的存储器,所用芯片数为(64K*8b)/(16K*8b)=4片。

2.存储芯片的地址分配和片选

存储器与CPU相连时,特别是在扩展存储容量的场合下,主存的地址分配就是一个重要的问题;确定地址分配后,又有一个选择存储芯片的片选信号的产生问题。

CPU要实现对存储单元的访问,首先要选择存储芯片,即进行片选;然后再从选中的芯片中依地址码选择出相应的存储单元,以进行数据的存取,这称为字选。片内的字选是由CPU送出的N条低位地址线完成的,地址线直接接到所有存储芯片的地址输入端,N由片内存储容量作2的对数运算决定,而片选信号则是通过高位地址得到的。实现片选的方法分为线选法、全译码法和部分译码法。

习题:现有1024*1b的存储芯片,若用它组成容量为16K*8b的存储器。试求:

(1)实现该存储器所需的芯片数量。

(2)该存储器所需的地址码总位数是多少?其中几位选片?几位用作片内地址?

答:(1)N=(16K*8b)/(1K*1b)=128片

(2)16K×8=2^14×8,地址线为14根,芯片为1024位=2^10位,则需要10位用于片内地址,剩下4位用作选片。

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