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1、第5章 微型计算机的存储器5.1 存储器概述5.2 易失性随机存取存储器5.3 只读存储器5.4 新型非易失性随机存取存储器5.5 内存区域划分5.6 存储器的扩展与组织5.7 存储器层次结构5.8 CMOS\ROM BIOS和Shadow RAM*5.1 存储器概述 微机存储器分类内存(RAM+ROM)：半导体存储器(本章内容) 软盘：普通1.44M+可移动100MB 磁盘 硬盘：从10MB~几十GB 光盘 CD-R、CD-R/W可擦写光盘 (650MB左右)外存 磁光盘MO：高密度、大容量、快速、 “无限次”擦写、寿命长、可靠性高、 抗干扰强、性价比高 (1.3GB~几个GB，甚至1TB)存储器 U盘和移动硬盘(基于USB接口的电子盘)Date5.1.1 半导体存储器分类Date5.1.2半导体存储器主要指标1.半导体存储器的存储容量：指每一个存储芯片或模块能够存储的二进制位数。存储器。
2、容量=单元数×数据位数 存储容量V与m、n之间的关系为：V=2m×n2.存取速度存取速度：从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需要的时间。内存的存取速度通常以ns为单位。有：时钟周期(TCK)、存取时间(TAC)和 列选通延迟时间(CL) 3.带宽存储器的带宽指每秒传输数据总量。带宽=存储器总线频率×数据宽度/8 (单位：字节/S)Date5.2 易失性随机存取存储器一、静态随机存储器(SRAM)DateSRAM一般结构A0Y译码器X译码器存储器逻辑控制存储体阵列Ai Ai+1Ai+2…Am-1A0A1A2:Ai-1 OE WE CED0D1D2D3:Dn-1…::输出缓冲器Date 典型SRAM芯片62V8512芯片引脚与容量的关系：容量=单元数*位数 =2地址线条数*数据线条数对于62V8512：容量= 219×8位 =29×210×8位 =512K×8位=512KB =。
3、4096K位＝4M位HM62V8512引脚 Date 二、DRAMDateDRAM一般结构特点：外部地址线是内部地址的一半Date DRAM典型芯片 芯片容量=2内部地址线条数*位数=2外部地址线条数*2*位数424256的容量=29*2*4=218*4=256K*4位424256Date高速RAM1. EDO DRAM(Extended Data Out)即扩展的数据输出。利用预测地址，可以在当前读写周期中启动下一个存取单元的读写周期，进而从宏观上缩短了地址选择的时间。由于EDO的设计仅适用于数据输出的时候，因此而得名。用于486 及Pentium 产品中。2. SDRAM(Synchronous DRAM同步DRAM )。将CPU和RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使得RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作。PC-100及现在的PC-133即是。(效率75%，使用最广。
4、)100MHz的SDRAM带宽=100MHz*(64/8)=800MB/S3. RDRAM(Rambus DRAM)\一种全新有设计，工作速度高达400MHZ，RDRAM使用16位总线，使用时钟上升和下降沿传输数据。(效率85%价格太高，应用不广，如PC600和PC800)400M的RDRAM带宽=400MHz*(16/8)*2=1600MB/SDate 高速RAM续4. DDR DRAM(Double Data Rate DRAM):双倍数据速率SDRAM，在时钟上升和下降沿传输数据，从而得到双倍带宽，同时增加双向数据控制引脚。如PC266100MHz的DDR=100MHz*(64/8)*2=1600MB/S即100MHz的DDR相当于400MHz的RDRAMDDR不足的是效率不高(65%)5. DDR2 DRAM 速度是DDR2的两倍,因此100MHz的DDR2=100MHz*(64/。
5、8)*4=3200MB/S6. DDR3 DRAM是DDR2的改进型,工作频率更高,功耗更小,成本更低.Date5.3.1 掩膜ROM(MROM)5.3.2 一次可编程ROM(PROM)5.3.3 紫外线可擦除可编程ROM(EPROM) 5.3.4 电可擦除可编程ROM(E2PROM) 5.3.5 闪速存储器(Flash Memory)5.3 只读存储器Date5.3.1 掩膜ROM原理：掩膜ROM存 储 信 息 是 靠MOS管是否跨接来决定 0、1的 ，当跨接MOS管 ，对应位信息为0，当没有跨接(被光刻而去掉)，MOS的位置对应的信息为1。Date5.3.2 PROM原理：PROM是靠存储单元中的熔丝是否熔断决定信息0和1的，当熔丝未断时，信息为1，熔丝烧断时信息记录0。PROM一次可编程ROMDate5.3.3 EPROM原理：EPROM是靠FAMOS浮置栅是否积累电荷存储信息0和1。
6、的，当浮置栅有足够的电荷积累时，记录的信息为0，没有一定的电荷积累时，信息为1。EPROM可擦除可编程ROMTTRVCC位线数据线字线FAMOS管TfDateEPROM典型结构典型芯片DateEPROM典型芯片27512EPROM主要代表是27系列对于EPROM掌握：1. 型号与容量的关系512为512K位=64K*8=64KB再如27128为128K位=32KB2. 引脚信号与容量的关系容量=2地址线条数*数据线条数如27512容量=216*8=64KB3. 控制信号的含义Date5.3.4 E2PROM原理：E2PROM是靠VG加正负电压到T2,使T1栅极是否注入足够的电荷来存储信息0和1的，当VG加正电压时使栅极有足够的电荷积累时，记录的信息为0，VG加负电压时让栅极电荷散去，信息为1。E2PROM电可擦除可编程ROMTTR位线数据线字线T1T2VGDate5.3.5 Flash原理。
7、：Flash原理类似于E2PROM，当WE加正电压时使T1栅极有足够的电荷积累时，记录的信息为0，WE加负电压时让栅极电荷散去，信息为1。擦除时VPP加高压，T4导通，通过VCC到T3加电压到T1的漏极，使T1的栅极电荷快速散去，达到擦除目的。Flash闪速存储器典型芯片DateE2PROM和Flash典型芯片28010/29010并行E2PROM典型代表28系列Flash ROM代表典型29系列掌握：1. 型号与容量的关系28010和29010为1M位=128K*8=128KB再如28040和29040为4M位=512K*8=512KB2. 引脚信号与容量的关系容量=2地。省略部分。d，S表SODIMM；a为tCL(CAS反应时间)；b为最小tRCD(从RAS到CAS的延时时间)；c为最小tRP(预充电所需的时间)；dd为JEDEC SPD版本；e为所参考的Raw Card类型；f为模块。
8、版本号。如P C2–4300S–444-12-C1 该DDR2带宽4300MB/S,SODIMM型, CL=tRP=tRCD=4, 1.2JEDEC SPD版本,Raw Card C版本1Date5.7.4高速缓冲存储器CacheCache一般由两部分组成：一部分存放由主存储器来的数据，另一部分存放该数据所在主存储器的地址，因此又把这一部分称作目标地址标记存储器，简称TAG存储器。1．数据读取方法Cache的数据读取有三种方法：直接映射法(Direct mapped)、N路集合相关法(N-way set associative)和完全相关法(Fully associative)。2．数据写入方法通写：写时更改Cache内容，且更改对应地址主存中的内容。回写：写时仅更改Cache中的数据，速度快。 CPUCache Cache控制器磁盘控制器DRAM控制器磁盘DRAMDate直接映射法含义：。
9、内存中多个数据块对应于一个Cache块，但一个数据块只能放到Cache中一个固定的区域,也就是说,内存中任何一块，除非不把它放入Cache，否则就必须放在Cache中指定的块内。一旦放入一个内存块数据,即使Cache块有足够的空间，也不能存放其它内存块的数据。优点：当硬件需要知道某一个内存块是否存在于Cache中时，只要检查它映射的Cache块即可，因此比较节省硬件成本。缺点：降低了Cache的使用率，也降低了整个内存系统的性能。应用范围：由于成本低而广泛应用于外部Cache(主板上的二级Cache)。DateN路集合法(N路相关法)含义：把Cache分成N个部分，每一部分的大小可以放进数个内存块，而内存中每一块都指定放在Cache中N个部分块的其中一块内，只要这个内存块所映射Cache部分尚有剩余空间，就可以存放对应内存块的数据，当Cache的剩余空间都属于不是要存取的内存块映射部分时，。
10、才无法直接将其放入Cache。优点：Cache的使用率以及整个内存系统的性能比直接映射法要好，一般来说，N越大，性能越佳。应用范围：多用于处理器内部Cache。例如：80486：8K的内部Cache采用2路集合相关法Pentium、Pentium Pro：2路集合相关8K指令Cache和4路集合相关8K数据Cache。Pentium II和Pentium III：采用2路集合相关16K指令Cache和4路集合相关16K数据Cache,二级Cache8路相关。P4L1 Cache 4路相关，L2 Cache8路相关Date完全相关法含义：任何一个内存块都可放到Cache中任何一个块里。因此，只要Cache中有剩余空间，内存块即可存入Cache。优点：采用完全相关法利用率最高。缺点：当硬件需要知道某一个内存块是否存在于Cache时，就必须检查所有的Cache块，大大增加了硬件成本，因此这是最。
11、昂贵的一种方法。应用范围：一般应用于更高性能微处理器内部Cache(一级Cache)中。目前还没有使用。Date虚拟存储器(Virtual Memory)简称虚拟内存，是在内存不足的情况下，用硬盘的一部分空间模拟内存的一种虚设内存，并不是真正的内存。但软件可以将其当成一般内存使用，从使用角度看，除了速度比内存慢外， 其它与内存没有什么区别。5.7.4 虚拟内存Date5.8 CMOS/ROM BIOS/SHADOW RAM5.8.1 CMOS 时钟＋RAM1. 本义：CMOS RAM(简称CMOS)是一种非挥发性随机读写存储器(NVRAM—Nonvolatile RAM)，又称为互补金属氧化物半导体(CMOS)存储器。2. 功能：存放系统的各种配置和设置信息。主要信息：系统日期和时间、系统安全特性、能源管理设置、存储设备、键盘和鼠标、I/O地址分配、视频设置及其它可选特性等。Date对CM。
12、OS RAM操作详见CMOS内部地址分配CMOS在系统中占用两个I/O地址70H：CMOS地址端口地址71H：CMOS数据端口地址CMOS读写两步骤1. 向70H写CMOS地址2. 对71H读或写数据DateCMOS内部地址DateCMOS读写实例根据读写步骤可用两种方法操作1. 用汇编语言写小程序段(可嵌入其它程序中): 需要定义段等, 较麻繁。2. 用DEBUG命令(DEBUG中十六进制数不能加H)1) 用DEBUG的汇编命令A(需运行) A命令后键入 MOV DX,70 MOV AL, 07 ;口地址 OUT DX, AL ；或OUT 70,AL MOV DX,71 MOV AL, 25 ;25号(日) OUT DX,AL ;或OUT 71,AL2) 用DEBUG的I/O命令(更简单) O 70,07 ;对70H端口写CMOS地址07H(口地址) O 71,25 ;对71H端口写数据。
13、25日例如:CMOS口令忘记了, 要清除口令,方法在DEBUG中: O 70, 10 O 71, 88QUIT退出DEBUG后重新启动机器,系统将自动进入CMOS设置状态Date5.8.2 ROM BIOS1. 含义: ROM BIOS即基本输入/输出系统(BIOS—Basic Input/Output System)。ROM BIOS是指固化到只读存储器中的软件程序模块即基本输入/输出系统程序模块，有时称为固件。2. 作用:BIOS的主要功能就是对系统硬件进行测试和CMOS所有参数的设置，包括：基本参数设置(包括系统时钟、显示器类型、启动时对自检错误处理的方式等)、磁盘驱动器设置、键盘参数设置、存储器测试设置、Cache存储器设置、ROM Shadow设置、安全设置、总线周期参数设置、电源管理设置、 PCI局部总线参数设置、板上集成接口设置以及其它参数设置等。 3. 说明:Pentium之前用EPROM，Pentium 之后用Flash存BIOS程序。 DateROM BIOS的组成BIOS程序主要分为三部分。自检及初始化程序测试计算机工作状态是否良好。在开机到计算机开始工作之间会产生延迟，有时把它称作加电自检(POST)。这部分包括系统建立、加电自检、初始化以及磁盘自举等。ROM BIOS例程:系统启动后的主体。系统参数设置:设置系统的参数并存入CMOS中。Date5.8.3 Shadow RAM1.含义：影子内存即Shadow RAM的内容是ROM BIOS的“影子”。2. 功能:用来存放各种ROM BIOS的内容，或者说Shadow RAM中的内容是ROM BIOS的拷贝。3. 影子内存地址分配Date 本章作业习题5.2，5.3，5.4，5.6，5,9习题5.10，5.11，5.14，5.16习题5.17，5.21，5.23完Date。
