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1微型计算机原理及其应用——第五章:存储器及其接口2第五章:存储器及其接口1.概述2.只读存储器ROM3.随机存储器RAM4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.典型的半导体芯片举例3第五章:存储器及其接口1.概述2.只读存储器ROM3.随机存储器RAM4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.典型的半导体芯片举例4第五章:存储器及其接口——概述存储器是计算机(包括微机)硬件系统的重要组成部分,有了存储器,计算机才具有“记忆”功能,才能把程序及数据的代码保存起来,才能使计算机系统脱离人的干预,而自动完成信息处理的功能。5第五章:存储器及其接口——概述6第五章:存储器及其接口——概述存储器的分类按存储介质分类——磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。按存取方式分类——随机存储器(内存和硬盘)、顺序存储器(磁带)。按存储器的读写功能分类——只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)。按信息的可保存性分类——非永久记忆的存储器、永久性记忆的存储器。按在计算机系统中的作用分类——主存储器、辅助存储器、缓冲存储器、控制存储器等。7第五章:存储器及其接口——概述存储器的性能指标存储器系统的三项主要性能指标是【容量】、【速度】和【可靠性】。存储容量:是存储器系统的首要性能指标,因为存储容量越大,则系统能够保存的信息量就越多,相应计算机系统的功能就越强;存取速度:直接决定了整个微机系统的运行速度,因此,存取速度也是存储器系统的重要的性能指标;存储器可靠性:也是存储器系统的重要性能指标。通常用平均故障间隔时间来衡量。为了在存储器系统中兼顾以上三个方面的指标,目前在计算机系统中通常采用三级存储器结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器,由这三者构成一个统一的存储系统。从整体看,其速度接近高速缓存的速度,其容量接近辅存的容量,而其成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。8第五章:存储器及其接口——概述微机系统存储体结构9第五章:存储器及其接口——概述存储器的分类10第五章:存储器及其接口——概述半导体存储器什么叫半导体?导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,叫做半导体.例如:锗、硅、砷化镓等.半导体在科学技术,工农业生产和生活中有着广泛的应用.(例如:电视、半导体收音机、电子计算机等)半导体的一些电学特性:①压敏性:有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化.用途:制成压敏元件,接入电路,测出电流变化,以确定压力的变化.②热敏性:有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小.用途:制成热敏电阻,用来测量很小范围内的温度变化.11第五章:存储器及其接口——概述半导体存储器的分类半导体存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlashROM12第五章:存储器及其接口1.概述2.只读存储器ROM3.随机存储器RAM4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.典型的半导体芯片举例13第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM只读存储器(ReadOnlyMemory,ROM):内容只可读出不可写入,最大优点是所存信息可长期保存,断电时,ROM中的信息不会消失。主要用于存放固定的程序和数据,通常用它存放引导装入程序。半导体存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlashROM14第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM掩膜ROM在出厂前由芯片厂家将程序写到rom里,以后永远不能修改。如图是一个简单的4×4位的MOSROM存储阵列,两位地址输入,经译码后,输出四条字选择线,每条字选择线选中一个字,此时位线的输出即为这个字的每一位。此时,若有管子与其相连(如位线1和位线4),则相应的MOS管就导通,输出低电平,表示逻辑“0”;否则(如位线2和位线3)输出高电平,表示逻辑“1”。(0110、0101、1010、0000)15第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM可编程的ROM(Programmable-ROM,PROM)掩模ROM的存储单元在生产完成之后,其所保存的信息就已经固定下来了,这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾,设计制造了一种可由用户通过简易设备写入信息的ROM器件,即可编程的ROM,又称为PROM。PROM的类型有多种,如二极管破坏型PROM存储器,在出厂时,存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的PN结,字线与位线之间不导通,此时,意味着该存储器中所有的存储内容均为“1”。如果用户需要写入程序,则要通过专门的PROM写入电路,产生足够大的电流把要写入“1”的那个存储位上的二极管击穿,造成这个PN结短路,只剩下顺向的二极管跨连字线和位线,这时,此位就意味着写入了“1”。读出的操作同掩模ROM。除此之外,还有一种熔丝式PROM,用户编程时,靠专用写入电路产生脉冲电流,来烧断指定的熔丝,以达到写入“1”的目的。对PROM来讲,这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常工作,烧断后的熔丝不能再接上,所以这种ROM器件只能固化一次程序,数据写入后,就不能再改变了。16第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM可擦除可编程ROM(ErasableProgrammableROM,EPROM)EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。一般擦除信息需用紫外线照射l5~20分钟。17第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM电可擦除可编程ROM(ElectronicErasibleProgrammableROM,EEPROM)EEPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(12—24V,随不同的芯片型号而定)。EEPROM在写入数据时,仍要利用一定的编程电压,此时,只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容,所以,它属于双电压芯片。借助于EPROM芯片的双电压特性,可以使BIOS具有良好的防毒功能,在升级时,把跳线开关打至“ON”的位置,即给芯片加上相应的编程电压,就可以方便地升级;平时使用时,则把跳线开关打至“OFF”的位置,防止病毒对BIOS芯片的非法修改。18第五章:存储器及其接口——只读存储器ROM快擦型存储器(FlashMemory)快擦型存储器是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储器,它以性能好、功耗低、体积小、重量轻等特点活跃于便携机存储器市场。快擦型存储器具有EEPROM的特点,可在计算机内进行擦除和编程,它的读取时间与DRAM相似,而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储器有5V或12V两种供电方式。对于便携机来讲,用5V电源更为合适。快擦型存储器操作简便,编程、擦除、校验等工作均已编成程序,可由配有快擦型存储器系统的中央处理机予以控制。快擦型存储器可替代EEPROM,在某些应用场合还可取代SRAM,尤其是对于需要配备电池后援的SRAM系统,使用快擦型存储器后可省去电池。快擦型存储器的非易失性和快速读取的特点,能满足固态盘驱动器的要求,同时,可替代便携机中的ROM,以便随时写入最新版本的操作系统。快擦型存储器还可应用于激光打印机、条形码阅读器、各种仪器设备以及计算机的外部设备中。19第五章:存储器及其接口1.概述2.只读存储器ROM3.随机存储器RAM4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.典型的半导体芯片举例20第五章:存储器及其接口——随机存储器RAM随机存储器(RandomAccessMemory,RAM):在微机系统的工作过程中,可以随机地对其中的各个存储单元进行读/写操作。半导体存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlashROM21第五章:存储器及其接口——随机存储器RAM静态随机存储器(StaticRAM,SRAM)SRAM其存储电路是以双稳态触发器为基础,只要不掉电,信息永不会丢失,不需要刷新电路。SRAM的主要性能是:存取速度快、功耗较大、容量较小。它一般适用于构成高速缓冲存储器(Cache)。VCC(+5V)T3T2T1T4VCCT3T1T4T2X地址译码线ABD0D0T5T6T7T8(I/O)I/O接Y地址译码器AB22第五章:存储器及其接口——随机存储器RAM动态随机存储器(DynamicRAM,DRAM)DRAM是依靠电容来存储信息,电路简单集成度高,但电容漏电,信息会丢失,故需要专用电路定期进行刷新。DRAM的主要性能是:容量大、功耗较小、速度较慢。它被广泛地用作内存贮器的芯片。
本文标题:微机原理存储器技术及类型
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