計算機組成及系統結構-第四章 主存儲器

主存儲器

1、主存儲器的相關

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1.主存儲器的地位

2.主存儲器的分類

3.主存儲器的技術指標

4.主存儲器的基本操做

2、讀/寫存儲器

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DRAM和SRAM均爲可任意讀寫的隨機存儲器，當停電時，所存儲的內容馬上消失，因此是易失性存儲器

1.靜態存儲器(SRAM)

• 定義：

• 特色：

• 結構：

  • 存儲單元：靜態存儲器的存儲單元由6個MOS管組成一個雙穩態觸發器
  • 存儲器：圖4.3是用圖4.2所示單元組成的16×1位靜態存儲器的結構圖

• 讀/寫時序：

  • 讀時序：
  • 寫時序：
    

2.動態存儲器(DRAM)

• 定義：

• 特色：

• 結構：

  • 存儲單元：單管存儲單元由一個晶體管和一個與源極相連的電容組成
  • 存儲器：圖4.7是16K×1位動態存儲器的框圖，其工做原理與大容量動態存儲器類似，存儲單元採用單管單元，16K字存儲器須要14位地址碼
  • 存儲器原理：
    
  • 時序圖：
    • 讀工做方式
    • 寫工做方式
    • 頁面工做方式

• 發展：

  • 同步DRAM(Synchronous DRAM SDR AM)
  • DDR(double data rate)SDRAM
  • DDR2 SDRAM
  • DDR3
  • Rambus DRAM(RDRAM)
  • 集成隨機存儲器(IRAM)

3、非易失性半導體存儲器

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對於非易失性半導體存儲器，當停電時，所存儲的內容不會丟失

1.分類

• 只讀存儲器(ROM)：
  • 掩膜式ROM，由芯片製造商在製造時寫入內容
• 可編程的只讀存儲器(PROM):
  • 有熔絲式PROM，剛出廠的產品熔絲是所有接通的，使用前，用戶根據須要斷開某些單元的熔絲(寫入)
• 可擦可編程的只讀存儲器(EPROM)：
  • 產品出廠時,全部存儲單元都不導通,當浮置柵注入電子後,存儲單元將通導;當芯片用紫外線照射後,浮置柵上的電子將逸散,即總體擦除
• 可電擦可編程序只讀存儲器(E²PROM):
  • 編程原理和EPROM同,但讀寫操做可按每一個位或每字節進行(相似於SRAM),但每字節的寫入週期要幾毫秒,壽命爲10萬次
• 快擦除讀寫存儲器(Flash Memory):
  • 用電擦除,但只能總體擦除或分區擦除

4、存儲器的組成與控制

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1.存儲器容量擴展

• 位擴展：位擴展指的是用多個存儲器芯片對字長進行擴充，其鏈接方式是將多片存儲器的地址、片選、讀寫控制端相應並聯，數據端分別引出

• 字擴展：字擴展指的是增長存儲器中字的數量。靜態存儲器進行字擴展時，將各芯片的地址線、數據線和讀寫控制線相應並聯，而由片選信號來區分各芯片的地址範圍

• 字位擴展：實際存儲器每每須要字向和位向同時擴充。一個存儲器的容量爲M×N位，若使用L×K位存儲器芯片，那麼這個存儲器共須要(M/L)×(N/K)個存儲器芯片

2.存儲控制

• 存儲器的附加電路：
  • 多路地址轉換
  • 地址選通
  • 讀/寫控制
  • 刷新邏輯
    • 經過定時刷新(讀出)保證DRAM的信息不丟失
    • 刷新週期：從上一次對整個存儲器刷新結束到下一次依次對整個存儲器所有刷新一遍爲止所須要的時間。通常爲2ms
    • 分佈式刷新：
      • 假設存儲器有1024行採起在2ms時間內分散地將1024行刷新一遍的方法
      • 具體作法是將刷新週期除以行數，獲得兩次刷新操做的時間間隔t，利用邏輯電路每隔時間t產生一次刷新請求

3.存儲校驗線路

• 早期的計算機多采用奇偶校驗電路，只有一位附加位，只能發現一位錯而不能糾正
• 因爲大規模集成電路的發展，主存儲器的位數能夠作得更多，使多數計算機的存儲器有糾正錯誤代碼的功能(ECC)
• 通常採用的海明碼校驗線路能夠糾正一位錯

5、多體交叉存儲器

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• 存儲體（存儲模塊）具備本身的讀寫線路、地址寄存器和數據寄存器
• 多模塊存儲器能夠實現重疊與交叉存取
• 編碼方式：

參考-《計算機組成於結構》-清華大學 王愛英