计算机组成原理(四)

简介: 计算机组成原理(四)

1.理解存储器的分类方法;理解存储器的层次结构;熟悉存储器的几个技术指标(主要是存储容量、存取时间、存取周期、存储器带宽等);

存储器分类方法:

 按与CPU的连接和功能分类:

   主存储器:CPU直接访问的存储器;

   辅助存储器:解决容量不足而设置的存储器;

   高速缓冲存储器:解决CPU与主存间速度不匹配的告诉小容量存储器。

 按存取方式分类:

   随机存取存储器RAM:主存一般有RAM组成,能随机访问任何存储单元;

   只读存储器ROM:存放不变的程序和数据;

   顺序存储器SAM:所存信息的排列、寻址和读写操作均是顺序进行的;

   直接存取存储器DAM:介于RAM和SAM之间。存取信息逻辑动作:寻道使磁头指向被选磁道,在被选磁道上顺序存取;

 按内容寻址存储器CAM:也称相联存储器,按信息内容寻址,按地址访问,用于快速比较和查找。

 按存储介质分类:

   磁芯存储器:早期计算机通用;

   半导体存储器:根据工艺分为双极型和MOS型;

   磁表面存储器:磁盘磁带;

   光存储器:利用光学原理。

 按信息的可保存性分类:

   易失性存储器;

   非易失性存储器;


存储器的层次结构:


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存储器的技术指标:

 存储容量:能存储的二进制信息的位数,采用的是单位是位,要和计算机存储器的容量区分开,这里是芯片的存储容量;

 速度:

   访问时间/取数时间:启动一次存储器存取操作到完成该操作所经历的时间。

   存取周期/存储周期/读写周期:对存储器进行连续两次存取操作所需要的最小时间间隔,一般存取周期大于或等于取数时间。

 存储器总线带宽/数据传输率:

   存储器总线宽度除以存取周期就是存储器带宽或频宽,存储器单位时间内所存取的二进  制信息位数。

 价格:半导体存储器的价格常用每位价格来衡量。存储器容量为S位,总价格为C位,每位价格表示为c=C/S

 功耗;

 可靠性。


2.理解存储芯片的基本结构;熟悉SRAM、DRAM、ROM、Flash存储器的基本单元电路的原理、以及读写周期的时序;

静态RAM(SRAM):每个存储单元至少需要6个MOS管来构造一个触发器;

 T1、T2两个MOS管构成的触发器,用于存储一位二进制信息位;

 MOS管T3、T4是触发器的两个负载管(相当于电阻);

 MOS管T5、T6称为门控管,通过连接在这两个MOS管栅极上的字线W,可以控制触发器电路与位线b和b′的联系。

 当加载在字线W上的电平为低电平时,T5、T6栅极为低电平,T5、T6为截止状态。触发器电路与位线隔离,存储单元未被选中,触发器的状态不发生改变,原来存储信息无变化。

 写入信息时,字线W上加载一个高电平,表示选中这个存储单元,T5、T6导通,位线上电平状态由写入信息控制,

   位线b加载高电平、位线b′加载低电平,T1截止、T2导通,触发器A端高电平、B端低电平,表示存储单元存储信息是1;

   位线b加载低电平、位线b′加载高电平,T1导通、T2截止,触发器A端低电平、B端高电平,表示存储单元存储信息是0;

   写入结束后,字线W恢复到低电平,T5、T6截止。

   当读出信息时,字线W上加载一个高电平,表示选中这个存储单元,T5、T6导通,

   原存储信息为0,T1导通、T2截止,位线b呈现低电平、位线b′呈现高电平,表示输出信息0;

   元存储信息为1,T1截止、T2导通,位线b呈现高电平、位线b′呈现低电平,表示输出信息1。


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动态RAM(DRAM):使用一个MOS管和一个电容来存储一位二进制信息。需要频繁的刷新操作;

 电容C存储二进制信息,有电荷表示存储信息为1,无电荷表示存储信息为0;

 写入信息时,字线W上加载高电平,表示选中这个存储单元,MOS管T导通,

   若写入1,位线b加载高电平,电容C充电,使其具有电荷;

   若写入0,位线b加载低电平,电容C通过位线b和管T放电,放掉电荷。

 读出信息时,字线W上加载高电平,表示选中这个存储单元,MOS管T导通,

   若原信息为1,C中有电荷,通过管T向位线b上泄放,使位线b有微弱电流流动,有输出信号,经过读出再生放大器放大,输出信息1;

   若原信息为0,C中无电荷,位线b不会有微弱电流,无输出信号,读出再生放大器输出信息0。


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非易失性RAM;


ROM:

 掩膜ROM;

 可编程ROM(PROM);

 紫外线擦除PROM(EPROM):可被编程、擦除几千次;

 电擦除PROM(EEPROM);

 闪速存储器/闪存(Flash);


Flash:

 闪速存储器的基本原理:

   负电子在控制栅的作用下注入浮动栅中,NAND单晶体管的存储状态由1变成0;

   负电子从浮动栅移走之后,状态就由0变成1;

   绝缘层的作用是困住电子,保存数据。

 闪速存储器的特点:

   固有的非易失性;

   廉价和高密度;

   可直接执行;

   固态性能;

 闪速存储器的分类:

   NOR型闪存;

   NAND型闪存;


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