存储器与存储器系统Word格式文档下载.docx
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8H和8K×
8的存储器所对应的末地址分别为、、和。
5、对6116进行读操作，6116引脚
=，
=。
6、
试用4K×
8位的EPROM2732和2K×
8位的静态RAM6116以及LS138译码器,构成一个8KB.的ROM、4KB的RAM存储器系统（8086工作于最小模式）,ROM地址范围为：
FE000H～FFFFFH,RAM地址范围为：
00000H～00FFFH。
一、概述
1.存储器分类
1）按存储介质分：
半导体存储器、磁表面存储器、光表面存储器；
2）按读写功能分：
ROM和RAM；
3）按信息的可保存性分类：
非永久性记忆存储器（断电后信息消失）：
RAM
永久性记忆存储器（断电后信息仍保存）：
ROM、磁表面或光表面存储器；
4）按在计算机系统中的作用分类：
主存储器（内存）、辅助存储器（外存）、高速缓冲存储器。
2.存储器的性能指标
1）存储容量：
是指存储器可以存储的二进制信息量。
表示方法为：
存储容量=存储单元数*每单元二进制位数
2）存取时间和存取周期：
说明存储器工作速度。
存取时间：
从存储器接收到寻址地址开始，到完成取出或存入数据为止所需的时间；
存取周期：
连续两次独立的存储器存取操作所需的最小时间间隔；
一般略大于存取时间。
3）可靠性：
指存储器对电磁场及温度等的变化的抗干扰能力。
4）其它指标：
体积、功耗、工作温度范围、成本等。
3.存储器系统的多层结构
对存储器系统的要求：
容量大、速度快、成本低；
存储器系统多层结构：
高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器；
主存：
用来存放计算机运行期间的大量程序和数据，CPU可直接访问，一般由MOS型半导体存储器组成；
高速缓冲存储器（cache）：
是计算机系统中的一个高速但容量小的存储器，在中高档微机中用来临时存放CPU正在使用和可能就要使用的局部指令和数据。
通常用双极型半导体存储器组成；
外存：
用来存放系统程序和大型数据文件及数据库等。
外存储器中的数据和程序必须调到内存中CPU才能执行或调用，所以其特点是：
存储器容量大、成本低但存取速度慢，目前主要有磁盘、光盘、磁带存储器。
二、半导体存储器
1.半导体存储器的分类：
可分为RAM和ROM。
RAM：
随机读写存储器，非永久性记忆存储器，用来存放需改变的程序、数据、中间结果及作为堆栈等；
ROM：
只读存储器，属永久性记忆存储器，用来存放固化系统的设备驱动程序、不变的常数和表格等。
2.随机存储器RAM
按制造工艺可分为双极型和MOS型。
双极型：
用晶体管组成基本存储电路，特点是存取速度快，但与MOS型相比，集成度低、功耗大、成本高，常用来制造cache；
MOS型：
用MOS管组成基本存储电路，存取速度低于双极型，但集成度高、功耗低、成本低、应用广泛。
可分为静态和动态两类。
1）SRAM和DRAM的共同点：
①断电后内容会丢失；
②既可读亦可写。
2）区别：
①从存放一位信息的基本存储电路来看，SRAM由六管结构的双稳态电路组成，而DRAM是由单管组成，是靠分布电容来记忆信息的。
②SRAM的内容不会丢失，除非对其改写，DRAM除了对其进行改写或掉电，若隔相当长时间时，其中的内容回丢失，因此，DRAM每隔一段时间就需刷新一次，在700C情况下，典型的刷新时间间隔为2ms。
③DRAM集成度高，而SRAM的集成度低。
3）DRAM的刷新
①
基本存储电路见图5.1。
图5.1基本存储电路
DRAM刷新：
定时重复地DRAM进行读出和再写入，以使电容泄放的电荷得到补充。
②
专门安排的动态刷新操作特点：
保证在2ms内DRAM所有行都能遍访一次；
刷新地址通常由刷新地址计数器产生，而不是由AB提供；
刷新地址只需行地址；
刷新操作时，存储器芯片的数据线呈高阻状态。
③
实际的DRAM刷新方法：
一种是利用专门DRAM控制器来实现刷新控制，如Intel8203就是专门为了2117、2118、2164DRAM刷新DRAM控制器；
另一种是在每一个DRAM芯片上集成逻辑电路，使存储器件自身完成刷新，这种器件叫综合型DRAM，对用户而言，工作起来如同静态RAM，如Intel2186/2187。
④
DRAM特点：
需刷新，且刷新操作时，不能进行正常读写操作，和SRAM比较，具有集成度高、功耗低、价格便宜、应用普遍等优点。
3.只读存储器ROM
分为掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM。
1）掩膜ROM：
厂家采用光刻掩膜技术，将程序制入其中，用户使用时，只能进行读操作，不能再改写存储器中的信息；
2）PROM：
用户买来可按照自己的需要，进行一次且只能进行一次编程（写操作），一经编程就只能执行读出操作了；
3）EPROM：
用户借助特殊手段可写入信息（编程）且能用紫外线擦除信息并可重复编程的ROM；
4）EEPROM：
在线电擦除的EPROM。
三、常用半导体存储器芯片
1.静态RAM存储器（SRAM）
1）静态RAM的结构和特性
常用的静态RAM电路有6116、6264、62256等，它们的引脚排列见图5.2。
①
A0～Ai：
地址输入线，i=10（6116），12（6264），14（62256）；
②
O0～O7：
双向数据线，有时用D0～D7表示；
③
：
选片信号输入线，低电平有效；
（CS高电平有效）
④
读选通信号输入线，低电平有效；
⑤
写选通信号输入线，低电平有效；
⑥
Vcc：
工作电源+5V；
⑦
GND：
线路地。
图5.2常用静态RAM电路引脚图
2）静态RAM的工作方式
静态RAM存储器有读出、写入、维持三种工作方式，工作方式的操作控制见表5.1。
表5.16116,6264,62256的操作控制
信号
方式
O0～O7
读
VIL
VIH
数据输出
写
数据输入
维持*
任意
高阻抗
*对CMOS的静态RAM电路,
为高电平时电路处于降耗状态,此时Vcc电压可降至3V左右,内部的存储数据也不会丢失。
2.EPROM电路
1）EPROM的结构和特性
常用的EPROM电路有：
2716，2732，2764，27128，27256，27512等。
①A0～Ai：
地址输入线，i=10～15；
②O0～O7：
三态数据总线，读或编程校验时为数据输出线，编程时为数据输入线。
维持或编程禁止时，O0～O7呈高阻抗；
③
选片信号输入线，“0”（即TTL低电平）有效；
④
编程脉冲输入线；
⑤
读选通信号输入线，“0”有效；
⑥Vpp：
编程电源输入线，Vpp的值因芯片型号和制造厂商而异；
⑦Vcc：
主电源输入线，Vcc一般为+5V；
⑧
2）EPROM的操作方式
EPROM的主要操作方式有：
编程方式：
把程序代码（机器指令、常数）固化到EPROM中；
编程校验方式：
读出EPROM中的内容，检验编程操作的正确性；
读出方式：
CPU从EPROM中读取指令或常数；
维持方式：
数据端呈高阻；
⑤
编程禁止方式：
适用于多片EPROM并行编程不同数据。
3.EPROM编程
EPROM编程就是将调试好的程序代码固化到（即写入）EPROM中。
常用的编程方法有常规的慢速编程和快速智能编程两种。
四、存储器与微处理器的连接
1.主存储器的组织
1）系统内存配置是最基本的一步。
主要是指内存容量的确定、内存区域的地址分配。
确定内存容量的因素
首先应考虑计算机运行环境的需要，其中应包括：
系统软件所需占用的存储量、应用软件所需占用的存储量和数据所需占用的存储量；
另一个应考虑的因素是直接寻址的范围。
当系统的处理机选定以后，它的数据线的数目就确定了，也就规定了以该处理机为中心组织的系统内存的最大容量。
内存区域的地址分配（特别应关心那些对硬件连接有直接影响的地址段）
首先应考虑ROM区的设置：
ROM区应设置在处理机的起始地址上；
其次要考虑特殊用途规定的固定寻址地址：
既可设在ROM区，亦可设在RAM区，若在RAM，则使程序设计更加灵活；
最后是RAM区域内的各地址基本上都是由程序操作的，即它们的工作情况主要受软件控制。
2）字节寻址与字寻址
①在8086系统中，当要作一个整字存取时，只要是地址相邻的两个字节就可以了，且规定以地址较高的那个字节作为这个字的高位字节，而以低地址字节作为低位字节。
②在8086系统中存储器物理结构上采用奇偶分体的方法，即偶数地址集成在一片存储芯片上，组成低位字节存储体；
奇数地址集成在另一片存储芯片中，组成高位字节存储体。
用A0=0作低位字节存储体的选通信号，用
=0作高位字节存储体的选通信号。
③读写一个字，且从偶地址开始，CPU输出的A0和
都有效（为0），使读写高低两个字节，只需一个总线周期；
读写一个字，若从奇地址开始，这时分两次读写，即需要两个总线周期。
若读写一个字节，无论是从偶地址还是从奇地址读写，读只需一个总线周期。
3）存储器芯片的选用
应注意芯片读写周期与CPU提供的总线周期的关系。
例：
8086CPU的时钟为5MHz，即时钟周期为200ns，总线周期为800ns，由于地址与数据线分时复用的缘故，实际完成读写操作的时间主要在两个时钟周期内，也即约400ns，这就要求选用的存储器芯片的读写周期不能大于400ns。
2.8086系统中存储器的连接举例
设在8086最小模式下，系统要求16KB的ROM和16KB的RAM。
RAM区的地址为00000H～03FFFH，ROM区的地址为FC000H～FFFFFH。
1）
74LS138三—八译码器
三个门控信号G1、
、
，只有当G1=1、
=0、
=0同时有效时，译码器才工作。
三个选通引脚A2、A1、A0，当这三个引脚取不同的值时，将选通不同的通道。
参见表5.9。
2）
8086最小模式系统与存储器读写操作有关的引脚有：
地址线：
A0～A19；
数据总线：
D0～D19；
控制信号线：
M/
，
和
。
3）
读图参见图5.8。
①根据ROM、RAM范围确定使用的芯片；
②确定哪些地址线应作为门控信号，哪些地址线作为译码信号；
硬件连接。
③硬件连接。
五、内存条的选择与安装
1.内存芯片和内存条
微机系统中CPU、内存、显示卡、声卡、硬盘、软驱等部分均是通过电缆线和主板连接的。
早期，内存芯片直接插在主板的芯片插座上，或者直接焊接在电路上。
后来，出现了各种形式的内存电路板，极大地方便了存储器的安装。
从安装形式划分，常用的内存储器有如下几种。
（1）DIP型内存
DIP（DualIn-LinePackage，双列直插式封装）内存就是将内存芯片封装在标准的双列直插式的管壳内。
芯片的引脚线被接到两列平行的插脚上。
外壳一角有圆形凹痕，标识1#引脚。
386SX以前的微机中多采用DIP型内存。
（2）SIP型内存
SIP（SingleIn-LinePackage，单列直插式封装）型内存为一小型电路板，板上焊接有紧密排列的存储芯片。
该电路板一侧有一排针状插脚，用来插入到主板的SIP插座中。
安装较DIP方便，容量也大。
（3）SIMM型内存条
SIMM是SingleIn-LineMemoryModule的简写，即单边接触内存条。
它将内存芯片焊接在一定规格的印刷电路板上，板的一侧有一排插脚。
SIMM内存条有30线和72线之分，在486以前，多采用30线的SIMM内存条，而在Pentium中，应用更多的则是72线的SIMM内存条，或者是与DIMM内存条并存。
72线的SIMM内存条的数据线有32条，常见的单SIMM容量有4MB、8MB、16MB和32MB。
（4）DIMM内存条
DIMM是DualIn-LineMemoryModule的简写，即双边接触内存条，也就是说这种内存条插板的两边都有数据接口触片，每边为84线，一共有84X2=168线，故而人们经常把这种内存称为168线内存，而把72线的SIMM类型内存条直接称为72线内存。
DRAM内存通常为72线，EDO-RAM内存既有72线，也有168线，而SDRAM（同步动态RAM）内存通常为168线的。
2．内存条的选择
在选配内存条时，人们首先关心的是内存条的各种技术指标，一般包括引脚数、容量、速度、奇偶校验等。
引脚数可以归纳如前面所讲的各种内存条，这里不再赘述。
容量这一指标将直接制约系统的性能。
内存条通常有8MB、16MB、32MB、64MB等容量级别，其中32MB、64MB内存已成为当前的主流配置，而用于诸如图形工作站的内存容量已高达128MB或512MB，甚至更高。
内存条芯片的存取时间是内存的另一个重要指标，常见的有60ns、70ns、80ns、120ns等几种，相应在内存条上标为—6、—7、—8、—12等字样。
这个数值越小，存取速度越快，但价格也随之上升。
在选配时，应尽量挑选与CPU时钟周期相匹配的内存条，这将有利于最大限度地发挥系统的效率。
内存慢而主板快，会影响CPU的速度，还有可能导致系统崩溃；
内存快而主板慢，结果是大材小用。
由于存储器制造技术的进步，存储器的稳定性得到保证，一般商用机器的内存条无须加奇偶校验位。
带奇偶校验的存储芯片只用在必须保证数据正确读写的关键地方，比如服务器中。
标准型内存条有的有校验位，有的没有；
非标准的内存条通常有奇偶校验位。
需注意的是，在CMOS的SETUP中关于奇偶校验位的OFF/ON的设置必须与实际的内存条情况相一致。
这就要求一台计算机中内存条的配置要么都带奇偶校验位，要么都不带，决不可混用。
内存条上是否有奇偶校验位，可以从外观上判断：
每根内存条上有9或3个芯片的含有奇偶校验位，而有8或2个芯片的内存条没有奇偶校验位。
3．内存条的安装
现在微机普遍采用72线SIMM型内存条和168线DIMM型内存条。
因为72线SIMM内存条的数据线有32根，所以对486主板安装一条SIMM就可以了。
关于Pentium型CPU，其数据线为64位，要一次能存取64位数据，就必须同时安装两个72线的内存条，所以586级微机的主机板，一般必须按偶数安装72线内存条。
事实上一般奔腾主板提供了4个SIMM内存插槽，分别标识为SIMM1～SIMM4，其中，SIMM1和SIMM2称为BANK0（0号存储体），SIMM3和SIMM4称为BANK1（1号存储体），如果主板上的内存插座是168线的，由于168线的内存条一次就可以提供64位有效数据，所以只安装一条就能正常工作。
安装内存条应该注意以下几点：
（1）一般PC机可安装不同容量的SIMM条，但是同一个BANK内的两个SIMM条必须具有相同的规格。
（2）对于很多PC机来说，若把不同速度的SIMM条混插在一起，即使它们的容量相同，也会带来麻烦。
例如，计算机中已有运行速度为60ns的16MB内存，如果在主板的空置内存槽中再插入速度为70ns的SIMM条，系统就有可能会拒绝引导或在启动后不久就陷于崩溃。
对于某些微机来说，若把速度低的SIMM条放至第一组，则可解决速度混合问题，计算机会按最低的速度存取。
（3）在一组插槽中不能只插一部分内存条，必须全部插满或者全部置空，当然第一组插槽不可置空。
（4）虽然有不少主板支持SDRAM与EDO内存混合安装，但是最好不要混用。
原因是SDRAM工作电压为3.3V，而EDO内存则多数在5V电压下工作。
虽然主板上对DIMM和SIMM分别供电，但它们的数据线有时要连在一起的，如果SIMM（72线内存）与DIMM（168线SDRAM）混用，尽管开始系统可以正常工作，但在使用一段时间后，可能会造成SDRAM的数据输入端被损坏。
当然，如果SDRAM是适合宽电压（3V～5V）工作的产品，则不会出现这种损坏情况。
（5）内存条具体安装和拆卸时动作要小心谨慎，操作要规范，这一点可参考产品说明书。
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