《微計算機原理》

第五章主存儲器主要內(nèi)容存儲器分類隨機存儲器只讀存儲器習(xí)題&練習(xí)

存儲器是信息存放的載體，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。有了它，計算機才能有記憶功能，才能把要計算和處理的數(shù)據(jù)以及程序存入計算機，使計算機能脫離人的直接干預(yù)，自動地工作。1、按構(gòu)成存儲器的器件和存儲介質(zhì)分類半導(dǎo)體存儲器

磁盤和磁帶等磁表面存儲器

光電存儲器

5.1.1存儲器分類一、存儲器幾種分類方式附：多層存儲結(jié)構(gòu)概念

核心是解決容量、速度、價格間的矛盾，建立起多層存儲結(jié)構(gòu)。高速緩存主存外存高速緩存—主存層次：解決CPU與主存的速度上的差距；主存—輔存層次：解決存儲的大容量要求和低成本之間的矛盾。1、讀寫存儲器RWM2、只讀存儲器ROM二、半導(dǎo)體存儲器的分類（1）

按讀寫功能分類分類：按數(shù)據(jù)存取方式分類：按存儲原理分類：1、直接存取存儲器DAM2、順序存取存儲器SAM3、隨機存儲存儲器RAM1、雙極性TTL器件存儲器2、單極性MOS器件存儲器按數(shù)據(jù)傳輸方式分類：1、并行存儲器2、串行存儲器1、隨機存取存儲器RAM RAM主要用來存放各種現(xiàn)場的輸入、輸出數(shù)據(jù)，中間計算結(jié)果，與外存交換的信息和作堆棧用。它的存儲單元的內(nèi)容按需要既可以讀出，也可以寫入或改寫。2、只讀存儲器ROM ROM的信息在使用時是不能改變的，也即只能讀出，不能寫入故一般用來存放固定的程序，如微型機的管理、監(jiān)控程序，匯編程序等，以及存放各種常數(shù)、函數(shù)表等。二、半導(dǎo)體存儲器的分類（2）

按存儲原理分類：5.1.3半導(dǎo)體存儲器的特點（1）一、RAM的特點 在RAM中，又可以分為雙極型（Bipolar）和MOSRAM兩大類。1．雙極型RAM的特點 （1）存取速度高。 （2）以晶體管的觸發(fā)器（F-F——Flip-Flop）作為基本存儲電路，故管子較多。 （3）集成度較低（與MOS相比）。 （4）功耗大。 （5）成本高。 所以，雙極型RAM主要用在速度要求較高的微型機中或作為cache。2．MOSRAM 用MOS器件構(gòu)成的RAM，又可分為靜態(tài)（Static）RAM（有時用SRAM表示）和動態(tài)（Dynamic）RAM（有時用DRAM表示）兩種。5.1.3半導(dǎo)體存儲器的特點（2）二、ROM的特點1．掩模型ROM 2．可編程型PROM（ProgrammableROM） 3．光擦除型EPROM（ErasablePROM） 4．電擦除型EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory）RAM靜態(tài)RAM（SRAM）動態(tài)RAM（DRAM）ROM掩膜型ROM可編程ROM（PROM）可擦除可編程ROM（EPROM）電可擦除可編程ROM（E2PROM)5.1.4半導(dǎo)體存儲器體系5.2.2動態(tài)存儲器DRAM①基本存儲電路用單管線路組成（靠電容存儲電荷）。②集成度高。③比靜態(tài)RAM的功耗更低。⑤價格比靜態(tài)便宜。⑥因動態(tài)存儲器靠電容來存儲信息，由于總是存在著泄漏電流，故需要定時刷新。典型的是要求每隔1ms刷新一遍。5.2隨機存取存儲器（2）5.3.1固定掩模編程ROM

由半導(dǎo)體廠按照某種固定線路制造的，制造好以后就只能讀不能改變。所謂只讀，從字面上理解就是只可以從里面讀，不能寫進去，它類似于我們的書本，發(fā)到我們手回之后，我們只能讀里面的內(nèi)容，不可以隨意更改書本上的內(nèi)容。5.3只讀存儲器（1）5.3.2可編程PROM（ProgrammableROM） 為了便于用戶根據(jù)自己的需要來寫ROM，就發(fā)展了一種PROM，可由用戶對它進行編程，但這種ROM用戶只能寫一次。 這就象我們的練習(xí)本，買來的時候是空白的，可以寫東西上去，可一旦寫上去，就擦不掉了，所以它只能用寫一次，要是寫錯了，就報銷了。5.3只讀存儲器（2）5.3.4電擦除可編程EEPROM EEPROM是可由用戶更改的只讀存儲器（ROM）可通過高于普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫）。 不像EPROM芯片，EEPROM不需從計算機中取出即可修改。EEPROM斷電后存在其中的數(shù)據(jù)不會丟失。另外，EEPROM可以清除存儲數(shù)據(jù)和再編程。

5.3只讀存儲器（4）5.4新型存儲器5.4.1快擦寫FLASH存儲器 FLASH存儲器是新型的可電擦除的非易失性只讀存儲器，屬于EEPROM器件，與其它的ROM器件相比，其存儲容量大、體積小、功耗低，特別是其具有在系統(tǒng)可編程擦寫而不需要編程器擦寫的特點，使它迅速成為存儲程序代碼和重要數(shù)據(jù)的非易失性存儲器。5.4.2多端口讀寫存儲器 雙口RAM和FIFO是常用的兩種多端口的存儲器，允許多CPU同時訪問存儲器，大大提高了通信效率，而且對CPU沒有過多的要求，特別適合異種CPU之間異步高速系統(tǒng)中。5.4.3內(nèi)存條一、內(nèi)存條的幾種封裝形式

封裝，就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接.封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。 衡量一個芯片封裝技術(shù)先進與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。封裝時主要考慮的因素：

1、芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近1：1；

2、引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾，提高性能；

3、基于散熱的要求，封裝越薄越好。3、SIMM（單列直插存儲模塊） 體積小、重量輕，插在主板的專用插槽上。插槽上有防呆設(shè)計，能夠避免插反，而且插槽兩端有金屬卡子將它卡住，這便是現(xiàn)今內(nèi)存的雛形。其優(yōu)點在于使用了標(biāo)準(zhǔn)引腳設(shè)計，幾乎可以兼容所有的PC機。4、DIMM（雙列直插存儲模塊） 和SIMM相似，只是體積稍大。不同處在于SIMM的部分引腳前后連接在一起，而DIMM的每個引腳都是分開的，所以在電氣性能上有較大改觀，而且這樣可以不用把模塊做得很大就可以容納更多的針腳，從而容易得到更大容量的RAM。內(nèi)存條的幾種封裝形式1、FPMDRAM 這是一種在486時期被普遍應(yīng)用的內(nèi)存。72線、5V電壓、帶寬32bit、基本速度60ns以上。它的讀取周期是從DRAM陣列中某一行的觸發(fā)開始，然后移至內(nèi)存地址所指位置，即包含所需要的數(shù)據(jù)。第一條信息必須被證實有效后存至系統(tǒng)，才能為下一個周期作好準(zhǔn)備。這樣就引入了“等待狀態(tài)”，因為CPU必須傻傻的等待內(nèi)存完成一個周期。2、EDODRAM EDODRAM（ExtendedDataOutputRAM），擴展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存。是Micron公司的專利技術(shù)。有72線和168線之分、5V電壓、帶寬32bit、基本速度40ns以上。傳統(tǒng)的DRAM和FPMDRAM在存取每一bit數(shù)據(jù)時必須輸出行地址和列地址并使其穩(wěn)定一段時間后，然后才能讀寫有效的數(shù)據(jù)，而下一個bit的地址必須等待這次讀寫操作完成才能輸出。EDODRAM不必等待資料的讀寫操作是否完成，只要規(guī)定的有效時間一到就可以準(zhǔn)備輸出下一個地址，由此縮短了存取時間，效率比FPMDRAM高20%—30%。二、內(nèi)存芯片類型內(nèi)存芯片類型3、SDRAM SDRAM，即SynchronousDRAM（同步動態(tài)隨機存儲器），它的工作速度是與系統(tǒng)總線速度同步的，也就是與系統(tǒng)時鐘同步，這樣就避免了不必要的等待周期，減少數(shù)據(jù)存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈沖期由數(shù)據(jù)請求使用，因此數(shù)據(jù)可在脈沖上升期便開始傳輸。SDRAM采用3.3伏工作電壓，168Pin的DIMM接口，帶寬為64位。SDRAM不僅應(yīng)用在內(nèi)存上，在顯存上也較為常見。4、DDRSDRAM SDRAM在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸；而DDR內(nèi)存則是一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。

1、在研制某一應(yīng)用系統(tǒng)的過程中，存儲監(jiān)控程序的存儲器應(yīng)選用（）A）RAMB）PROMC）EPROMD）ROM

解析：作為一個系統(tǒng)的監(jiān)控程序，它是管理該系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，在工作過程中一般不會改變，即工作在只讀方式。因此要選用只讀存儲器來存放。但是在系統(tǒng)的研制過程中，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能經(jīng)常要進行修改，相應(yīng)的監(jiān)控程序也要改變。為此應(yīng)選用能夠多次重寫的只讀存儲器。

PROM（ProgrammableRed-OnlyMemory）即“可編程只讀存儲器”。這樣的產(chǎn)品只允許寫入一次，所以也被稱為“一次可編程只讀存儲器”。PROM在出廠時，存儲的內(nèi)容全為1，用戶可以根據(jù)需要將其中的某些單元寫入數(shù)據(jù)0（部分的PROM在出廠時數(shù)據(jù)全為0，則用戶可以將其中的部分單元寫入1），以實現(xiàn)對其“編程”的目的。

EPROM（ErasableProgrammableRead-OnlyMemory）指的是“可擦寫可編程只讀存儲器”，即。它的特點是具有可擦除功能，擦除后即可進行再編程EPROM可以使用紫外線照射，使其內(nèi)容消失，然后再寫入新的內(nèi)容。因此選（C）2、下列對DRAM和SRAM部分特點的描述中，正確的是（）

A）制造成本都很低B）集成度都很高

C）功耗都較大D）以上答案全錯

3、下面關(guān)于DRAM和SRAM存儲器芯片的敘述中，錯誤的是（）

①SRAM比DRAM存儲電路簡單

②SRAM比DRAM成本高

③SRAM比DRAM速度快

④SRAM需要刷新，DRAM不需要刷新

解析：

動態(tài)隨機存儲器（DRAM）具有電路簡單、集成度高、功耗低、制造成本低等特點，但存取速度較慢；

靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）具有工作速度快、使用方便、不需要刷新電路、可多次讀出等特點，但集成度較低、功耗較大、制造成本高。2題的答案為（D）3題的答案為：①、④4、下面敘述中錯誤的是（）。

A）FlashROM在低電壓下，存儲信息可寫不可讀

B）EPROM常用于各種軟件的開發(fā)過程

C）ROM信息已固化，用戶不能進行任何修改

D）PROM存儲信息在使用前有專門設(shè)備寫入

解析：

EEPROM與FLASHROM都統(tǒng)稱為程序存儲器。

EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory）即：“電可擦除可編程只讀存儲器”，它的最大優(yōu)點是可直接用電信號擦除和寫入。

FLASHROM即“閃存”，它在程序運行的正常電壓（低電壓）下，只能讀不能寫；在需要時，加入一個較高的電壓就可以寫入或擦除。因此答案為（A）6、下面關(guān)于ROM的敘述中，錯誤的是（）。

A）目前PC機上的ROMBIOS的存儲器載體是ROM類芯片

B）FlashROM芯片中的內(nèi)容在一定條件下是可以改寫的

C）EPROM芯片中的內(nèi)容一經(jīng)寫入便無法更改

D）EPROM、FlashROM芯片掉電后，存放在芯片中的內(nèi)容不會丟失

解析：

BIOS是BasicInput/OutputSystem（基本輸入/輸出系統(tǒng)）的簡稱，主要是指固化在計算機主板上ROM芯片中的一組程序，所以（A）是對的；

FlashROM（閃存）其實就是一種可快速讀寫的EEPROM，在某種低電壓下，它的內(nèi)容可讀不可寫，這是它類似于ROM；但在另外一種高電壓下，其內(nèi)部信息不但可以讀取，還可以更改和刪除，這時它又類似于RAM，所以（B）是對的；只讀存儲器EPROM和FlashROM芯片掉電后，存放在芯片中的內(nèi)容不會丟失，所以（D）是對的；EPROM可以由紫外線擦除，然后再使用專用設(shè)備寫入數(shù)據(jù)，因此（C）是錯誤的7、目前流行的PC機主板上的ROMBIOS的存儲載體是（）

A）PROMB）EPROM C）FlashROMD）DRAM解析：

FlashROM是一種新型的非易失性存儲器，其中的內(nèi)容既不像RAM一樣需要電源支持才能保存，但又像RAM一樣具有可寫性。它的速度快，存儲量大，而且不易丟失數(shù)據(jù)，易于修改，因此廣泛用于主板的ROMBIOS以及其他ROM。因此答案選（C）8、下面是與ROMBIOS中的CMOSSETUP程序相關(guān)的敘述，其中錯誤的是（）。

A）PC開機后，就像必須執(zhí)行ROMBIOS中的加電自檢與系統(tǒng)自舉裝入

程序一樣，也必須執(zhí)行CMOSSETOP程序；

B）CMOSRAM因掉電、病毒、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或破壞時，

需執(zhí)行CMOSSETUP程序；

C）用戶希望更改或設(shè)置系統(tǒng)口令時，需執(zhí)行CMOSSETUP程序；

D）在系統(tǒng)自舉裝入程序執(zhí)行前，若按下某一熱鍵（如Del鍵），則可以

啟動CMOSSETUP程序。

解析：PC開機后，在沒有進入操作系統(tǒng)之前，當(dāng)我們按下Del鍵時，可以執(zhí) 行CMOSSETUP程序，并不是必須執(zhí)行的，所以（A）是錯誤的，（D）是 正確的；

CMOSRAM因掉電、病毒、放電等原因造成其內(nèi)容丟失或破壞時，需 執(zhí)行CMOSSETUP程序，它可以讓用戶瀏覽并修改系統(tǒng)基本參數(shù)，如引導(dǎo) 設(shè)備的搜索順序、口令檢查方式等，所以（B）、（C）是正確的。9、下面四種PC機使用的DRAM內(nèi)存條中，速度最快的是（）

A）存儲器總線時鐘頻率為100MHz的SDRAM內(nèi)存條

B）存儲器總線時鐘頻率為133MHz的SDRAM內(nèi)存條

C）存儲器總線時鐘頻率為100MHz的DDRSDRAM內(nèi)存條

D）存儲器總線時鐘頻率為133MHz的DDRSDRAM內(nèi)存條

解析：SDRAM在一個存儲器總線時鐘周期中只能傳送一次數(shù)據(jù)；

DDRSDRAM在一個存儲器總線時鐘的上升和下降沿各能傳送一次數(shù) 據(jù)，因此DDRSDRAM的傳輸速度是相同時鐘頻率下SDRAM的兩倍。因此答案為（D）10、為提高PC機主存儲器的存取速度，出現(xiàn)了多種類型的DRAM內(nèi)存條。若按存取速度從低到高排列，正確的順序是（）

A）EDODRAM，SDRAM，RDRAM

B）EDODRAM，RDRAM，SDRAM

C）SDRAM，EDODRAM，RDRAM

D）RDRAM，EDODRAM，SDRAM

解析：DRAM也就是我們常說的內(nèi)存條。近幾年來，內(nèi)存條經(jīng)歷了從EDODRAM到目前流行的SDRAM和剛剛推出的RDRAM的發(fā)展歷程。

EDODRAM是擴展數(shù)據(jù)輸出存儲器（ExtendedDataOutputDRAM）的簡稱。由于CPU訪問某一內(nèi)存單元后，很可能接著訪問與其相鄰的內(nèi)存單元。SDRAM是同步式DRAM（SynchronousDRAM）的簡稱。

EDODRAM的特點就是在每次訪問后，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU的同時去訪問下一個頁面，這樣就取消了頁面切換所需的額外時鐘周期，加速了對鄰近地址單元的訪問。其存取時間約為50－70ns。EDODRAM廣泛應(yīng)用于586微機中的主流配置。SDRAM同以前的DRAM有很大的區(qū)別，它在一個CPU時鐘周期內(nèi)即可完成數(shù)據(jù)的訪問和刷新，即可與CPU的時鐘同步工作，極大地提高了存儲器的存取速度。SDRAM采用了雙存儲體結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個存儲體被CPU存取時，另一個存儲體就做好了準(zhǔn)備，兩個存儲體自動切換。

SDRAM的工作頻率目前最大可達133MHz，存取時間約為6－10ns，是當(dāng)前PII／PIII微機中流行的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存類型配置。

RDRAM（RambusDRAM）是由Rambus公司所開發(fā)的高速DRAM。RDRAM有兩種：一種是base/concurrentRDRAM；另一種是directRDRAM。

RDRAM的特點就是速度快，這也是它成為下一代內(nèi)存的原因。其中基于base的RDRAM的頻寬高達600MHz，而基于direct的RDRAM更是高達800MHz。也就是說，RDRAM的頻寬大于SDRAM的數(shù)倍。另外基于base的RDRAM的數(shù)據(jù)通道寬是8bit，基于direct的RDRAM的數(shù)據(jù)通道寬是16bit：基于base的RDRAM最大數(shù)據(jù)傳輸速率為：16bit/8×600MHz=600MB/s基于direct的RDRAM最大數(shù)據(jù)傳輸速率為：16bit/8×800MHz=1.6GB/s。作業(yè)：P2385-25-3半導(dǎo)體存儲器基本原理一個存儲器就象一個個的小抽屜，一個小抽屜里有八個小格子，每個小格子就是用來存放“電荷”的，電荷通過與它相連的電線傳進來或釋放掉存儲器中的每個小抽屜就是一個放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個“單元”。要放進一個數(shù)據(jù)12，也就是00001100，我們只要把第二號和第三號小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了。4321076543210765磁性介質(zhì)存儲器原理 磁性介質(zhì)存儲器的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。硬盤工作演示光電存儲器原理 光盤是用極薄的鋁質(zhì)或金質(zhì)音膜加上聚氯乙烯塑料保護層制作而成的。光盤與軟盤和硬盤一樣，光盤也能以二進制數(shù)據(jù)(由“0”和“1”組成的數(shù)據(jù)模式)的形式存儲文件和音樂信息。要在光盤上存儲數(shù)據(jù)，首先必須借助電腦將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制，然后用激光將數(shù)據(jù)模式灼刻在扁平的、具有反射能力的盤片上。激光在盤片上刻出的小坑代表“1”，空白處代表“0”。

在從光盤上讀取數(shù)據(jù)的時候，定向光束(激光)在光盤的表面上迅速移動。從光盤上讀取數(shù)據(jù)的電腦或激光唱機，觀察激光經(jīng)過的每一個點，以確定它是否反射激光，如果它不反射激光(那里有一個小坑)，那么電腦就知道它代表一個“1”，如果激光被反射回來，電腦就知道這個點是一個“0”，然后，這些成千上萬、或者數(shù)以百萬計的“l(fā)”和“0”又被電腦或激光唱機恢復(fù)成音樂、文件或程序。一、存儲器容量 在微型計算機中，存儲器以字節(jié)為單元。每個單元包含8位二進制數(shù)，也就是一個字節(jié)。存儲器的容量指的是存儲器所能容納的最大字節(jié)數(shù)。由于存儲容量一般都很大，因此常以KB、MB或GB為單位。目前高檔微型計算機的內(nèi)存容量一般為32MB～4GB。存儲器容量越大，存儲的信息量也就越大，計算機運行的速度也就越快。

存儲一位二進制信息的單元稱為一個基本單元（存儲細(xì)胞）。對于32MB的存儲器，其內(nèi)部有32M×8個基本單元。存儲器芯片多為×8結(jié)構(gòu)，稱為字節(jié)單元。也有×1，