第7章 內(nèi)存儲(chǔ)器及其管理

1、第第7 7章章 內(nèi)存儲(chǔ)器及其管理內(nèi)存儲(chǔ)器及其管理7.1 存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述7.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.3 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用用7.4 PC微機(jī)的存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器7.1 存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述 7.1.1 存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的分類 1、按存取速度和在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位分類、按存取速度和在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位分類 主存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱主存）和輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱輔存）主存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱主存）和輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱輔存）2、 按存儲(chǔ)介質(zhì)和作用機(jī)理分類按存儲(chǔ)介質(zhì)和作用機(jī)理分類 存儲(chǔ)器可分為磁存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可分為磁存儲(chǔ)器、光學(xué)存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

2、3、 按存取方式分類按存取方式分類 分為可讀寫存儲(chǔ)器分為可讀寫存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器ROM 1、存儲(chǔ)器容量：、存儲(chǔ)器容量： 是存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息總量。是存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息總量。 存儲(chǔ)信息的總位（存儲(chǔ)信息的總位（Bit）數(shù)）數(shù) 度量：度量： 存儲(chǔ)信息的總字節(jié)（存儲(chǔ)信息的總字節(jié)（Byte）數(shù)）數(shù)2、存取速度：、存取速度： 存取時(shí)間：一次完整的存取操作時(shí)間存取時(shí)間：一次完整的存取操作時(shí)間存儲(chǔ)器芯片的存取速度：存儲(chǔ)器芯片的存取速度： 存儲(chǔ)周期：兩次連續(xù)的存取操作之存儲(chǔ)周期：兩次連續(xù)的存取操作之 間的時(shí)間間隔間的時(shí)間間隔7.1.2 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)7.2 半

3、導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 雙極型雙極型RAM可讀寫存儲(chǔ)器可讀寫存儲(chǔ)器RAM 靜態(tài)靜態(tài)RAM（SRAM） MOS型型RAM 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM（DRAM） 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器掩膜掩膜ROM可編程可編程ROM（PROM）可擦除可編程可擦除可編程ROM（EPROM）電可擦除可編程電可擦除可編程ROM（E2PROM）另外，還有一些新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器：另外，還有一些新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器：閃速EEPROM：FLASH-ROM比ROM的讀寫速度快，且掉電后信息不丟失非易失性RAM：NVRAM，SRAM與EEPROM的共同體新型閃存1.8V3.0V圖4.8-16116OE7.2.1 可讀寫

4、存儲(chǔ)器可讀寫存儲(chǔ)器RAM 常用靜態(tài)常用靜態(tài)RAM芯片芯片: 2114、6116、6264、62128、62256讀讀寫寫未選通未選通1001001工作方式工作方式WEOECE例例1： 6116: 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 2K8位位工作方式工作方式:1、靜態(tài)、靜態(tài)RAM（SRAM）圖7.2 6116芯片引腳圖 例例2: 62系列：存儲(chǔ)容量系列：存儲(chǔ)容量 8K8位位32 K8位位2、動(dòng)態(tài)、動(dòng)態(tài)RAM（DRAM） 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)單元是單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路。的基本存儲(chǔ)單元是單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路。其引腳圖見圖其引腳圖見圖7.3。A7A3A5A4NCA2A1A0DOUTDVCCA5GNDWECASRAS7.3

5、 動(dòng)態(tài)RAM 4164外部引腳 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出空腳空腳寫信號(hào)寫信號(hào)行選通信號(hào)行選通信號(hào)列選通信號(hào)列選通信號(hào)7.2.2 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM 1、掩膜式、掩膜式ROM : 廠家進(jìn)行一次性編程，不能改寫。廠家進(jìn)行一次性編程，不能改寫。 掩膜式掩膜式ROM有如下特點(diǎn)：有如下特點(diǎn)： 存儲(chǔ)的內(nèi)容一經(jīng)寫入便不能修改，靈活性差；存儲(chǔ)的內(nèi)容一經(jīng)寫入便不能修改，靈活性差； 存儲(chǔ)內(nèi)容固定不變，可靠性高；存儲(chǔ)內(nèi)容固定不變，可靠性高； 少量生產(chǎn)時(shí)造價(jià)昂貴，因而只適應(yīng)于定型批量生產(chǎn)。少量生產(chǎn)時(shí)造價(jià)昂貴，因而只適應(yīng)于定型批量生產(chǎn)。 2、可編程只讀存儲(chǔ)器、可編程只讀存儲(chǔ)器PROM（Programma

6、ble ROM） 允許用戶進(jìn)行一次性編程，不能改寫。允許用戶進(jìn)行一次性編程，不能改寫。需要使用專用編程器。需要使用專用編程器。4、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器E2PROM（Electrically EPROM） 可以在線多次擦除和重寫的可以在線多次擦除和重寫的ROM, 不使用專門編程器不使用專門編程器常用芯片常用芯片: Intel 2817A（2K8）等）等 3、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM（Erasable PROM）可以多次擦除和重寫的可以多次擦除和重寫的ROM, 使用專門編程器使用專門編程器常用芯片常用芯片: Intel 2716（2K8

7、） 、2732A（4K8） 2764（8K8）、）、27128（16K8） 27256（32K8）、）、27512 （64K8） 27010 （128K8）、）、27020 （256K8） 7.3 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 7.3.1 存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的連接存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中的連接 1、地址線的連接地址線的連接連接方式：連接方式：與總線的地址線對(duì)應(yīng)相連。即：與總線的地址線對(duì)應(yīng)相連。即：A0接接A0 、 A1接接A1、 、An接接An連接位數(shù)：連接位數(shù)：取決于取決于存儲(chǔ)器的地址線存儲(chǔ)器的地址線位數(shù)。位數(shù)。剩余地址線的處理：剩余地址線的處理：存儲(chǔ)器未使用的高位

8、地址線用于片外譯碼。存儲(chǔ)器未使用的高位地址線用于片外譯碼。2、 數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接連接方式：連接方式：與總線的數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)相連。即：與總線的數(shù)據(jù)線對(duì)應(yīng)相連。即：D0接接D0 、 D1接接D1、 、Dn接接Dn連接位數(shù)：連接位數(shù)：取決于取決于存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線位數(shù)。位數(shù)。說明：說明：存儲(chǔ)單元一般為存儲(chǔ)單元一般為8位數(shù)據(jù)，若一片存儲(chǔ)器不夠位數(shù)據(jù)，若一片存儲(chǔ)器不夠8位數(shù)據(jù)，則需要用多片共位數(shù)據(jù)，則需要用多片共同構(gòu)成存儲(chǔ)單元；若同構(gòu)成存儲(chǔ)單元；若CPU系統(tǒng)只有系統(tǒng)只有8條數(shù)據(jù)線，則存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線與其一一對(duì)應(yīng)條數(shù)據(jù)線，則存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線與其一一對(duì)應(yīng)相接即可。若有相接即可。若有16條或條或32

9、條數(shù)據(jù)線，則將內(nèi)存分為兩個(gè)以上存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體條數(shù)據(jù)線，則將內(nèi)存分為兩個(gè)以上存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)8位數(shù)據(jù)線，分別進(jìn)行尋址。位數(shù)據(jù)線，分別進(jìn)行尋址。3、控制線的連接、控制線的連接連接方式：連接方式：總線的讀信號(hào)接存儲(chǔ)器芯片的讀信號(hào)；總線的讀信號(hào)接存儲(chǔ)器芯片的讀信號(hào)；總線的存儲(chǔ)器寫信號(hào)接存儲(chǔ)總線的存儲(chǔ)器寫信號(hào)接存儲(chǔ)器芯片的寫信號(hào)；器芯片的寫信號(hào)；存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)接存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)接片外譯碼電路的輸出端；片外譯碼電路的輸出端；電源接總線電源接總線電源；地接總線地；電源；地接總線地；其他信號(hào)個(gè)別處理。其他信號(hào)個(gè)別處理。說明：說明：不同的存儲(chǔ)器，個(gè)別引腳可能不同，功能的區(qū)別主要體

10、現(xiàn)在控制線上。不同的存儲(chǔ)器，個(gè)別引腳可能不同，功能的區(qū)別主要體現(xiàn)在控制線上。 7.3.2 存儲(chǔ)器的選址存儲(chǔ)器的選址 1、線選法線選法 用某一條高位地址線直接作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。用某一條高位地址線直接作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器尋址空間可能不唯一）對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器尋址空間可能不唯一2）若有多片存儲(chǔ)器均使用線選法選址，則可能出現(xiàn)地址不連）若有多片存儲(chǔ)器均使用線選法選址，則可能出現(xiàn)地址不連續(xù)或交叉、重疊、覆蓋等現(xiàn)象。續(xù)或交叉、重疊、覆蓋等現(xiàn)象。 線選法線選法選址方式：選址方式： 譯碼法譯碼法圖圖7.7 線選法舉例線選法舉例存儲(chǔ)器 A15A14A13 A12A11A10

11、A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋 址 空 間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或4000H5FFFH或6000H7FFFH 2764（2） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或2000H3FFFH或8000H9FFFH或A0

12、00HBFFFH 2764（3） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH或4000H5FFFH或8000H9FFFH或C000HDFFFH 尋址空間的地址計(jì)算如下表所示尋址空間的地址計(jì)算如下表所示 2、譯碼法、譯碼法: 是指通過譯碼電路或譯碼器產(chǎn)生存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。是指通過譯碼電路或譯碼器產(chǎn)生存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。 部分譯碼部分譯碼:存儲(chǔ)器本身不使用的高位地址有一部分存儲(chǔ)器本身不使用的高位地址有一部分 參與譯碼，另一部分不參與譯碼。參與譯碼，另一部分

13、不參與譯碼。譯碼法譯碼法: 完全譯碼完全譯碼:存儲(chǔ)器本身不使用的高位地址線全部參與譯碼。存儲(chǔ)器本身不使用的高位地址線全部參與譯碼。圖7.8 部分譯碼舉例未用地址線存儲(chǔ)器本身使用的地址線參與譯碼地址線存儲(chǔ)器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋址空間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0000H7FFFH 或8000H9FFFH 2764（2） 0 1 0 0 0 0 0

14、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 或A000HBFFFH各存儲(chǔ)器的尋址空間計(jì)算各存儲(chǔ)器的尋址空間計(jì)算 圖7.9 完全譯碼舉例 高位地址線全部用上存儲(chǔ)器本身使用的地址線存儲(chǔ)器 A15A14A13 A12A11A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 尋址空間 2764（1） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1

15、1 1 1 1 1 1 1 1 0000H1FFFH 2764（2） 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2000H3FFFH 2764（3） 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000H5FFFH三片三片2764的尋址空間如下表所示的尋址空間如下表所示 7.3.3 存儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊存

16、儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊 在微機(jī)系統(tǒng)中，常用存儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊來組織內(nèi)在微機(jī)系統(tǒng)中，常用存儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊來組織內(nèi)存，它是指由若干片存儲(chǔ)器通過適當(dāng)連接構(gòu)成的一個(gè)存，它是指由若干片存儲(chǔ)器通過適當(dāng)連接構(gòu)成的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。存儲(chǔ)區(qū)域。 例如例如: : 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM 4164是是64K1的存儲(chǔ)芯片，假如用這種的存儲(chǔ)芯片，假如用這種芯片構(gòu)成芯片構(gòu)成128K8 8的存儲(chǔ)模塊，就需要的存儲(chǔ)模塊，就需要16片，如下頁(yè)片，如下頁(yè)圖圖7.10所示。所示。 圖圖7.10 存儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊舉例存儲(chǔ)矩陣和存儲(chǔ)模塊舉例 7.4.1 PC微機(jī)存儲(chǔ)器空間分布微機(jī)存儲(chǔ)器空間分布 地址范圍地址范圍存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū)空間大小空間大小00000

17、H003FFHBIOS中斷向量表中斷向量表1KB00400H004FFHBIOS數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)0.5KB00500H9FFFFH用戶程序區(qū)用戶程序區(qū)638.5KBA0000HBFFFFH顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)128KBC0000HF5FFFH附加附加ROM區(qū)區(qū)216KBF6000HFFFFFH基本基本ROM區(qū)區(qū)40KB 7.4 PC微機(jī)的存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器 7.4.2 PC微機(jī)內(nèi)存類型及管理微機(jī)內(nèi)存類型及管理 1、系統(tǒng)存儲(chǔ)器、系統(tǒng)存儲(chǔ)器 系統(tǒng)存儲(chǔ)器就是最初系統(tǒng)存儲(chǔ)器就是最初IBM/XT所使用的所使用的1MB地址空地址空間以內(nèi)的存儲(chǔ)器，由常規(guī)內(nèi)存和上位內(nèi)存區(qū)組成。間以內(nèi)的存儲(chǔ)器，由常規(guī)內(nèi)存和上位內(nèi)存區(qū)組成。 2、擴(kuò)展存儲(chǔ)器（、擴(kuò)展存儲(chǔ)器（Extended ，Memory） 擴(kuò)展存儲(chǔ)器指擴(kuò)展存儲(chǔ)器指80286以上微機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中以上微機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)中