【微机及接口技术】- 第四章 内部存储器及其接口(上)

本章考试重点

1. 存储器的层次结构
2. 8086微机的系统地址映射
3. 8086 CPU与存储器的连接
4. 存储器的扩展

第一节

一、存储器的分类

存储器的存放：程序和数据

根据存储器放置的位置：
通用寄存器、高速缓存、内部存储器（内存、主存）、外部存储器（外存、辅存）

存储介质：
半导体存储器、磁存储器、光存储器

信息的存储方式：
只读存储器、随机存取存储器、顺序存储器。

半导体存储器：
存取速度快、集成度高、功耗低

作为告诉缓存和内部存储器；
存放当前正在执行的程序和要用的数据；

从工艺上分为：双极型、单极型。

二、存储器的层次结构

当前微机典型存储结构

速度 容量 价格
L1 L2 L3 称为 Cache

从上向下，速度越来越低，容量越来越大，价格越来越低

采用层次结构的原因：

在大容量、高速度、低成本间找到平衡。

工作原理：
程序和数据首先保存在外存，程序要运行时，会将其及相关数据调到内存；由于程序局部性特点，最近使用的数据和程序段会保留在Cache中；Cache 中的数据在参与运算时，有些调入到CPU寄存器中，Cache的代码调入到CPU中的指令缓存。

第二节 半导体存储器

一、半导体存储器的基本结构

半导体存储器的基本组成

假设现在有一个存储器读数据操作。
首先启动一次存储器，通过片选信号选中该存储芯片，地址将由CPU通过M位地址线送入到MAR中，之后控制/时序逻辑中发READ信号，该地址通过译码后选中相应的存储单元，读/写电路将该单元的N位数据读出，送到数据寄存器MDR，该数据最后通过数据总线读入CPU中。

二、半导体存储器的分类

1. 只读存储器 ROM

ROM 数据只能读入出、不能改变。
存放固定不变、无需修改的内容，如 BIOS。
掉电不丢失。
分为以下类型：

• 掩膜ROM：出厂即将程序和数据固化其中。
• 可编程ROM(PROM)：允许用户向其中写入一次数据。
• 可擦除的ROM（EPROM) ：通过紫外线擦除数据。
• 电可擦除可编程的 ROM (EEPROM) ：通过特定的电信号实现在线擦除和改写。
• 闪烁存储器（Flash) ：电可擦除可更改的ROM存储和 采用块擦除阵列，容量大，读取速度快、非易失、功耗低、可在线读写、掉电不丢失，广泛应用。

2. 随机存储器 RAM

正常工作状态下，可对数据进行读/写操作；读写速度比ROM快，掉电丢失。

RAM 类型：

• SRAM : 采用触发器存储信息，速度快。
• DRAM ：电容存储信息，电容会放电需定时充电来维持存储内容正确，集成度高。
• NVRAM：SRAM和EEPROM的共同体，正常工作时SRAM存储数据，一旦掉电将数据转存到EEPROM，再次上电后数据自动从EEPROM恢复到SRAM。

三、内存的主要性能指标

1. 存储容量

内存所能容纳的二进制的总位数，bit 为单位。微机系统中以字节Byte作为基本单位，1Byte=8bit。K位地址线、L位数据线的存储芯片的容量=2^KxL位。某存储芯片地址线16位，数据线2位。

6264的芯片13根地址线，8跟数据线。

2. 存取时间

CPU给出有效地址，启动一次存储器读/写操作，到操作完成所经历的时间。
读取时间，写入时间。反应存储器工作速度的重要标志。

3. 存取周期

连续启动两次独立的存储器读/写所需的最小时间间隔。存储器读出数据之后，需要一个恢复时间完成内部操作。
存取周期=存取时间+恢复时间。

4. 可靠性

用平均无故障时间衡量，两次故障之间的时间间隔。

5. 性价比

用作 Cache 的 SRAM 强调速度，用作内存的DRAM 侧重容量。

四、典型的半导体存储器芯片

SRAM 芯片HM 6264 引脚排列

A0 - A12 13根地址线，
I/O 1- 8 8根数据线

2¹³x8
片选线：/CS1=0， CS2=1被选中
写入控制信号/WE和输出使能信号/OE:
/WE=0,/OE=1，执行数据写入操作;
/WE=1，/OE=0，执行数据输出操作