第6章-主存储器.ppt

§6.1半导体存储器的分类§6.2读写存储器（RAM）§6.3现代RAM§6.4只读存储器（ROM）存储器是信息存放的载体，是计算机系统的重要组成部分。显然，存储器的容量越大，存放的信息就越多，计算机系统的功能也就越强。在计算机中，大量的操作是CPU与存储器交换信息。因此，存储器的工作速度是影响计算机系统数据处理速度的主要因素。计算机系统对存储器的要求是容量要大、存取速度要快。但容量大、速度快必然使成本增加。为了使容量、速度与成本适当折衷，现代计算机系统主要采用三级存储体系结构：高速缓冲存储器（Cache）、内存储器（Memory）、外存储器。这种多级存储器体系结构，较好地解决了存储容量要大，速度要快而成本又比较合理的矛盾。前两种存储器称为半导体存储器。随着大规模集成电路技术的发展，半导体存储器的集成度大大提高，体积急剧减小，成本迅速降低。外部存储器，目前主要是磁介质存储器，其容量迅速提高，现在的主流是几百GB的硬盘；其速度提高很快，成本也急剧下降，使磁介质存储器成为微型计算机的主流外存储器。另外，移动硬盘、只读光盘、可擦除的光盘也迅速发展。6.1半导体存储器的分类6.1.1RAM的种类在RAM中，又可以分为双极型RAM和MOS型RAM两大类。1.双极型RAM的特点利用三极管作为基本元件，存取速度高、集成度较低、功耗大、成本高。所以，双极型RAM主要用在速度要求较高的微型计算机中或作为Cache使用。2.MOS型RAM的特点用MOS器件（场效应管）构成的RAM，又可分为静态RAM（用SRAM表示）和动态（用DRAM表示）两种。（1）静态RAM的特点①用由6管构成的触发器作为基本存储电路；②集成度高于双极型但低于动态RAM；③不需要刷新，故可省去刷新电路；④功耗比双极型的低，但比动态RAM高；⑤易于用电池作为后备电源；⑥存取速度较动态RAM快。⑦非破坏性读出。（2）动态RAM的特点①基本存储电路由单管组成(靠电容来存储信息)；②集成度高；③比静态RAM的功耗更低；④价格比静态便宜；⑤因动态存储器靠电容来存储信息，由于存在一定的漏电流，故要求定时刷新。一般要求每隔2ms刷新一遍；⑥破坏性读出。6.1.2ROM的种类1.掩模ROM由厂商按照某种固定线路制造，制造好以后保存的固定，只能读，不能改变。2.一次可编程ROM（PROM）厂商制造出空的ROM芯片，用户用专门的编程器对它进行一次性写入信息，写入后只能读，不能改变。3.光可擦除可编程ROM(EPROM)厂商制造出空的ROM芯片，用户用专门的编程器写入信息，写入后在计算机上只能读，不能改变。但用户也可以通过紫外线照射擦除信息，然后重新写入信息。4.电可擦除可编程ROM（EEPROM）可直接在计算机上通过电擦除信息，并且擦除的速度快（一般为毫秒数量级，可重复擦写1万次以上），但在普通工作电压下，只能进行读出操作，不能擦除和改变。5.快闪存储器（FlashROM）闪存是电可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，EEPROM与闪存不同的是，它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。6.2.1基本存储电路基本存储电路是组成存储器的基础和核心，它用来存储一位二进制信息：“0”或“1”。在MOS存储器中，基本存储电路分为静态存储电路和动态存储电路两大类。1.六管静态存储电路静态存储电路是由两个增强型的NMOS反相器交叉耦合而成的触发器，如图6-3(a)所示。T1、T2为控制管，T3、T4为负载管。该电路具有两个不同的稳定状态：①T1截止，则A=1，它使T2导通，则B=0，而B=0，又保证了T1截止。所以，这种状态是稳定的。②T1导通，则A=0，它使T2截止，则B=1，而B=1，又保证了T1导通。所以，这种状态是稳定的。因此，可以用这两种不同状态分别表示“1”或“0”。当把触发器作为存储电路时，要能控制是否被选中。这样，就形成了图6-3(b)所示的六管基本存储电路。2.单管动态存储电路单管动态存储电路如图6-4所示。它是由一个MOS管T1和一个电容C构成。假设当电容C充有电荷时，表明存储“1”；未充有电荷时，表明存储“0”。6.2.2RAM的结构RAM的结构，主要是指RA