計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)(課件)

第四章存儲(chǔ)系統(tǒng)

1計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由高速緩存、內(nèi)存、和外存三級(jí)構(gòu)成.CPUCACHE主存（內(nèi)存）輔存（外存）計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由高速緩存、內(nèi)存、和外存2存儲(chǔ)器的分類(lèi)按存儲(chǔ)器與CPU的連接：緩存、內(nèi)存、和外存。按存儲(chǔ)介質(zhì)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器。按存取方式：隨機(jī)存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器。按信息的可保存性：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）存儲(chǔ)器的分類(lèi)按存儲(chǔ)器與CPU的連接：緩存、內(nèi)存、和外存。3存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量速度價(jià)格其他：如可靠性、訪(fǎng)問(wèn)方式、信息存儲(chǔ)的永久性等。存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量4內(nèi)存、外存內(nèi)存——存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：快，容量小，隨機(jī)存取，CPU可直接訪(fǎng)問(wèn)。通常由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成:RAM、ROM外存——存放非當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：慢，容量大，順序存取/塊存取。需調(diào)入內(nèi)存后CPU才能訪(fǎng)問(wèn)。通常由磁、光存儲(chǔ)器構(gòu)成，也可以由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成磁盤(pán)、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、固態(tài)盤(pán)內(nèi)存、外存內(nèi)存——存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。5半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）靜態(tài)RAM（SRAM）動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）掩膜式ROM一次性可編程ROM（PROM）紫外線(xiàn)擦除可編程ROM（EPROM）電擦除可編程ROM（EEPROM）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM（6半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM(staticrandomaccessmemory)動(dòng)態(tài)RAM(dynamicrandomaccessmemory)只讀存儲(chǔ)器掩膜式ROM(readonlymemory)可編程ROM(PROM,ProgrammableROM)可擦除的PROM（EPROM，ErasableProgrammableROM）

電可擦除的PROM（E2PROM，ElectricallyErasableProgrammableROM）半隨機(jī)存取存儲(chǔ)器7隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲(chǔ)電路隨靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲(chǔ)電路8靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM特點(diǎn)：用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲(chǔ)信息。速度快（<5ns），不需刷新，外圍電路比較簡(jiǎn)單，但集成度低（存儲(chǔ)容量小，約1Mbit/片），功耗大。在PC機(jī)中，SRAM被廣泛地用作高速緩沖存儲(chǔ)器Cache。對(duì)容量為M*N的SRAM芯片，其地址線(xiàn)數(shù)=㏒2M；數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)=N。反之，若SRAM芯片的地址線(xiàn)數(shù)為K，則可以推斷其單元數(shù)為2K個(gè)。靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM特點(diǎn)：9SRAM芯片2114存儲(chǔ)容量為1024×418個(gè)引腳：10根地址線(xiàn)A9～A04根數(shù)據(jù)線(xiàn)I/O4～I(xiàn)/O1片選CS*讀寫(xiě)WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GNDSRAM芯片2114存儲(chǔ)容量為1024×4118VccA6105.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)地址寄存地址譯碼存儲(chǔ)體控制電路AB數(shù)據(jù)寄存讀寫(xiě)電路DBOEWECS①存儲(chǔ)體存儲(chǔ)器芯片的主要部分，用來(lái)存儲(chǔ)信息②地址譯碼電路根據(jù)輸入的地址編碼來(lái)選中芯片內(nèi)某個(gè)特定的存儲(chǔ)單元③

片選和讀寫(xiě)控制邏輯選中存儲(chǔ)芯片，控制讀寫(xiě)操作5.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)地地存儲(chǔ)體控制電路AB數(shù)11①存儲(chǔ)體每個(gè)存儲(chǔ)單元具有一個(gè)唯一的地址，可存儲(chǔ)1位（位片結(jié)構(gòu)）或多位（字片結(jié)構(gòu)）二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量與地址、數(shù)據(jù)線(xiàn)個(gè)數(shù)有關(guān)：芯片的存儲(chǔ)容量＝2M×N＝存儲(chǔ)單元數(shù)×存儲(chǔ)單元的位數(shù)

M：芯片的地址線(xiàn)根數(shù)

N：芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)根數(shù)

①存儲(chǔ)體每個(gè)存儲(chǔ)單元具有一個(gè)唯一的地址，可存儲(chǔ)1位（位片結(jié)12②地址譯碼電路譯碼器A5A4A3A2A1A06301存儲(chǔ)單元64個(gè)單元行譯碼A2A1A0710列譯碼A3A4A501764個(gè)單元單譯碼雙譯碼單譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)主要采用的譯碼結(jié)構(gòu)②地址譯碼電路譯碼器A56301存儲(chǔ)單元64個(gè)單元行譯碼A13③片選和讀寫(xiě)控制邏輯片選端CS*或CE*有效時(shí)，可以對(duì)該芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作輸出OE*控制讀操作。有效時(shí)，芯片內(nèi)數(shù)據(jù)輸出該控制端對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的讀控制線(xiàn)寫(xiě)WE*控制寫(xiě)操作。有效時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入芯片中該控制端對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的寫(xiě)控制線(xiàn)③片選和讀寫(xiě)控制邏輯片選端CS*或CE*14SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I(xiàn)/O1未選中讀操作寫(xiě)操作100×10高阻輸出輸入SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I(xiàn)/O15SRAM2114的讀周期數(shù)據(jù)地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECSTA讀取時(shí)間從讀取命令發(fā)出到數(shù)據(jù)穩(wěn)定出現(xiàn)的時(shí)間給出地址到數(shù)據(jù)出現(xiàn)在外部總線(xiàn)上TRC讀取周期兩次讀取存儲(chǔ)器所允許的最小時(shí)間間隔有效地址維持的時(shí)間SRAM2114的讀周期數(shù)據(jù)地址TCXTODTTOHATR16SRAM2114的寫(xiě)周期TWCTWRTAW數(shù)據(jù)地址TDTWTWDOUT

DINTDWTDHWECSTW寫(xiě)入時(shí)間從寫(xiě)入命令發(fā)出到數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)單元的時(shí)間寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)間TWC寫(xiě)入周期兩次寫(xiě)入存儲(chǔ)器所允許的最小時(shí)間間隔有效地址維持的時(shí)間SRAM2114的寫(xiě)周期TWCTWRTAW數(shù)據(jù)地址TDTW17SRAM芯片6264存儲(chǔ)容量為8K×828個(gè)引腳：13根地址線(xiàn)A12～A08根數(shù)據(jù)線(xiàn)D7～D0片選CS1*、CS2讀寫(xiě)WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615SRAM芯片6264存儲(chǔ)容量為8K×8+5VNC12818SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D7～D0未選中未選中讀操作寫(xiě)操作1×00×011××10××01高阻高阻輸出輸入SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D19隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路

隨動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)20

DRAM特點(diǎn)：DRAM是靠MOS電路中的柵極電容來(lái)存儲(chǔ)信息的，由于電容上的電荷會(huì)逐漸泄漏，需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失（稱(chēng)為動(dòng)態(tài)刷新），所以動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路，相應(yīng)外圍電路就較為復(fù)雜。刷新定時(shí)間隔一般為幾微秒～幾毫秒DRAM的特點(diǎn)是集成度高（存儲(chǔ)容量大，可達(dá)1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右），需要刷新。DRAM在微機(jī)中應(yīng)用非常廣泛，如微機(jī)中的內(nèi)存條（主存）、顯卡上的顯示存儲(chǔ)器幾乎都是用DRAM制造的。DRAM特點(diǎn)：21常見(jiàn)DRAM的種類(lèi)：SDRAM（SynchronousDRAM）——它在1個(gè)CPU時(shí)鐘周期內(nèi)可完成數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)和刷新，即可與CPU的時(shí)鐘同步工作。SDRAM的工作頻率目前最大可達(dá)150MHz，存取時(shí)間約為5～10ns，最大數(shù)據(jù)率為150MB/s，是當(dāng)前微機(jī)中流行的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存類(lèi)型。RDRAM（RambusDRAM）——是由Rambus公司所開(kāi)發(fā)的高速DRAM。其最大數(shù)據(jù)率可達(dá)1.6GB/s。DDRDRAM（DoubleDataRateDRAM）——是對(duì)SDRAM的改進(jìn)，它在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都可以傳送數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)率可達(dá)200-800MB/s。主要應(yīng)用在主板和高速顯示卡上。RAM的3個(gè)特性：1）可讀可寫(xiě)，非破壞性讀出，寫(xiě)入時(shí)覆蓋原內(nèi)容。2）隨機(jī)存取，存取任一單元所需的時(shí)間相同。3）易失性（或揮發(fā)性）。當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)器中的內(nèi)容立即消失。常見(jiàn)DRAM的種類(lèi)：22隨機(jī)存取存儲(chǔ)器64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器

芯片2164A的容量為64K×1位，即片內(nèi)共有64K（65536）個(gè)地址單元，

每個(gè)地址單元存放一位數(shù)據(jù)。需要16條地址線(xiàn)，地址線(xiàn)分為兩部分：行地址與列地址。芯片的地址引線(xiàn)只要8條，內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，利用多路開(kāi)關(guān)，由行地址選通信號(hào)變低（RowAddressStrobe），把先出現(xiàn)的8位地址，送至行地址鎖存器；由隨后出現(xiàn)的列地址選通信號(hào)（ColumnAddressStrobe）把后出現(xiàn)的8位地址送至列地址鎖存器。這8條地址線(xiàn)也用于刷新（刷新時(shí)地址計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一行行刷新）。隨64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器23DRAM芯片2164存儲(chǔ)容量為64K×116個(gè)引腳：8根地址線(xiàn)A7～A01根數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)DIN1根數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)DOUT行地址選通RAS*列地址選通CAS*讀寫(xiě)控制WE*NCDINWE*RAS*A0A2A1GNDVSSCAS*DOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109DRAM芯片2164存儲(chǔ)容量為64K×1NCVSS11624DRAM2164的讀周期DOUT地址TCACTRACTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRASTRC行地址列地址WECASRAS存儲(chǔ)地址需要分兩批傳送行地址選通信號(hào)RAS*有效，開(kāi)始傳送行地址隨后，列地址選通信號(hào)CAS*有效，傳送列地址，CAS*相當(dāng)于片選信號(hào)讀寫(xiě)信號(hào)WE*讀有效數(shù)據(jù)從DOUT引腳輸出DRAM2164的讀周期DOUT地址TCACTRACTCA25DRAM2164的寫(xiě)周期TWCSTDS列地址行地址地址

TDHTWRTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRCTRASDINWECASRAS存儲(chǔ)地址需要分兩批傳送行地址選通信號(hào)RAS*有效，開(kāi)始傳送行地址隨后，列地址選通信號(hào)CAS*有效，傳送列地址讀寫(xiě)信號(hào)WE*寫(xiě)有效數(shù)據(jù)從DIN引腳進(jìn)入存儲(chǔ)單元DRAM2164的寫(xiě)周期TWCSTDS列地址行地址地址T26DRAM2164的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRTRAH行地址地址DINCASRAS采用“僅行地址有效”方法刷新行地址選通RAS*有效，傳送行地址列地址選通CAS*無(wú)效，沒(méi)有列地址芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一行存儲(chǔ)單元的刷新沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入輸出存儲(chǔ)系統(tǒng)中所有芯片同時(shí)進(jìn)行刷新DRAM必須每隔固定時(shí)間就刷新DRAM2164的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRT27只讀存儲(chǔ)器

只讀存儲(chǔ)器ROM，是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。其中所存放的信息可長(zhǎng)期保存，掉電也不會(huì)丟失，常被用來(lái)保存固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下，ROM中的信息只能讀出，不能寫(xiě)入。對(duì)可編程的ROM芯片，可用特殊方法將信息寫(xiě)入，該過(guò)程被稱(chēng)為“編程”。對(duì)可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法將原來(lái)信息擦除，以便再次編程。只28只讀存儲(chǔ)器掩膜式ROM掩膜式ROM一般由生產(chǎn)廠(chǎng)家根據(jù)用戶(hù)要求定制的(有NMOS管或沒(méi)有代表‘0’和‘1’)。只掩膜式ROM29只讀存儲(chǔ)器可編程的ROM出廠(chǎng)時(shí)，所有存儲(chǔ)單元的熔絲都是完好的。編程時(shí)，通過(guò)字線(xiàn)選中某個(gè)晶體管。若準(zhǔn)備寫(xiě)入1，則向位線(xiàn)送高電平，此時(shí)管子截止，熔絲將被保留；若準(zhǔn)備寫(xiě)入0，則向位線(xiàn)送低電平，此時(shí)管子導(dǎo)通，控制電流使熔絲燒斷。換句話(huà)說(shuō)，所有存儲(chǔ)單元出廠(chǎng)時(shí)均存放信息1，一旦寫(xiě)入0使熔絲燒斷，就不可能再恢復(fù)。只可編程的ROM30只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

特點(diǎn)：芯片的上方有一個(gè)石英玻璃的窗口，通過(guò)紫外線(xiàn)照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會(huì)形成光電流泄漏走，使電路恢復(fù)起始狀態(tài)，從而將寫(xiě)入的信號(hào)擦去。

只可擦除可編程的ROM（EPROM）31只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

典型芯片：

Intel27512

特性：64K×8的EPROM芯片，28腳雙列直插式封裝，地址線(xiàn)為16條A15～A0，數(shù)據(jù)線(xiàn)8條O7～O0，帶有三態(tài)輸出緩沖，讀出時(shí)只需單一的＋5V電源。

只可擦除可編程的ROM（EPROM）32只讀存儲(chǔ)器電可擦除可編程的ROM（E2PROM）

應(yīng)用特性：（1）對(duì)硬件電路沒(méi)有特殊要求，編程簡(jiǎn)單。（2）采用＋5V電源擦寫(xiě)的E2PROM，通常不需要設(shè)置單獨(dú)的擦除操作，可在寫(xiě)入過(guò)程中自動(dòng)擦除。（3）E2PROM器件大多是并行總線(xiàn)傳輸?shù)?/p>

只電可擦除可編程的ROM（E2PROM）33只讀存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）

FlashMemory芯片借用了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又吸收了E2PROM電擦除的特點(diǎn)；不但具備RAM的高速性，而且還兼有ROM的非揮發(fā)性。同時(shí)它還具有可以整塊芯片電擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無(wú)需后備電池支持、可重新改寫(xiě)、重復(fù)使用性好（至少可反復(fù)使用10萬(wàn)次以上）等優(yōu)點(diǎn)。平均寫(xiě)入速度低于0.1秒。使用它不僅能有效解決外部存儲(chǔ)器和內(nèi)存之間速度上存在的瓶頸問(wèn)題，而且能保證有極高的讀出速度。

FlashMemory芯片抗干擾能力很強(qiáng)。

只閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）345.4.1存儲(chǔ)芯片與CPU的連接存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)存儲(chǔ)芯片的地址線(xiàn)存儲(chǔ)芯片的片選端存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制線(xiàn)5.4.1存儲(chǔ)芯片與CPU的連接存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)35CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充技術(shù)位擴(kuò)充當(dāng)實(shí)際存儲(chǔ)芯片每個(gè)單元的位數(shù)和系統(tǒng)需要內(nèi)存單元字長(zhǎng)不等時(shí)采用的方法。字?jǐn)U充當(dāng)存儲(chǔ)芯片上每個(gè)存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)已滿(mǎn)足要求，但存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)不夠，需要增加的是存儲(chǔ)單元的數(shù)量，就稱(chēng)為字?jǐn)U展。字位擴(kuò)充需要同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充和字?jǐn)U充才能滿(mǎn)足系統(tǒng)存儲(chǔ)容量需求的方法稱(chēng)為字位擴(kuò)充。CPU存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充技術(shù)361.存儲(chǔ)芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)的處理若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)正好8根：一次可從芯片中訪(fǎng)問(wèn)到8位數(shù)據(jù)全部數(shù)據(jù)線(xiàn)與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)不足8根：一次不能從一個(gè)芯片中訪(fǎng)問(wèn)到8位數(shù)據(jù)利用多個(gè)芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位這個(gè)擴(kuò)充方式簡(jiǎn)稱(chēng)“位擴(kuò)充”1.存儲(chǔ)芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)的處理若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)正好8根：37位擴(kuò)充2114（1）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D7～D4A9～A02114（2）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1CECE多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的不同位數(shù)其它連接都一樣這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體常被稱(chēng)為“芯片組”位擴(kuò)充2114A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D7382.存儲(chǔ)芯片地址線(xiàn)的連接芯片的地址線(xiàn)通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線(xiàn)相連尋址時(shí)，這部分地址的譯碼是在存儲(chǔ)芯片內(nèi)完成的，我們稱(chēng)為“片內(nèi)譯碼”2.存儲(chǔ)芯片地址線(xiàn)的連接芯片的地址線(xiàn)通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低39片內(nèi)譯碼A9～A0存儲(chǔ)芯片000H001H002H…3FDH3FEH3FFH全0全100…0000…0100…10…11…0111…1011…11范圍（16進(jìn)制）A9～A0片內(nèi)譯碼A9～A0存儲(chǔ)芯片000H全000…00范圍（16進(jìn)403.存儲(chǔ)芯片片選端的譯碼存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充容量也就是擴(kuò)充了存儲(chǔ)器地址范圍進(jìn)行“地址擴(kuò)充”，需要利用存儲(chǔ)芯片的片選端對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)芯片（組）進(jìn)行尋址這個(gè)尋址方法，主要通過(guò)將存儲(chǔ)芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線(xiàn)相關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)充簡(jiǎn)稱(chēng)為“地址擴(kuò)充”或“字?jǐn)U充”3.存儲(chǔ)芯片片選端的譯碼存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充41地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端D7～D0A19～A10A9～A0（2）A9～A0D7～D0CE（1）A9～A0D7～D0CE譯碼器00000000010000000000地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端D7～D0A19～A10A9～A0（42CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器芯片片選端的處理線(xiàn)選法地址的高位直接作為各個(gè)芯片的片選信號(hào)，在尋址時(shí)只有一位有效來(lái)使片選信號(hào)有效的方法稱(chēng)為線(xiàn)選法。部分譯碼法用部分高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。完全譯碼法

全部高位地址譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。

CPU存儲(chǔ)器芯片片選端的處理43線(xiàn)選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片的譯碼，且每根(1表示選中,0表示沒(méi)有選中)負(fù)責(zé)選中一個(gè)芯片（組）雖構(gòu)成簡(jiǎn)單，但地址空間嚴(yán)重浪費(fèi)必然會(huì)出現(xiàn)地址重復(fù)一個(gè)存儲(chǔ)地址會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)存儲(chǔ)單元多個(gè)存儲(chǔ)單元共用的存儲(chǔ)地址不應(yīng)使用線(xiàn)選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片的譯碼，且每根(1表示44線(xiàn)選譯碼示例A14A12～A0A13(1)6264(2)6264

CECEA19～

A15A14A13A12～A0一個(gè)可用地址12××××××××××1001全0～全1全0～全104000H～05FFFH02000H～03FFFH切記：A14A13＝00的情況不能出現(xiàn)00000H～01FFFH的地址不可使用線(xiàn)選譯碼示例A14A12～A0A13(1)6264(2)6245部分譯碼只有部分（高位）地址線(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼每個(gè)存儲(chǔ)單元將對(duì)應(yīng)多個(gè)地址（地址重復(fù)），需要選取一個(gè)可用地址可簡(jiǎn)化譯碼電路的設(shè)計(jì)但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費(fèi)部分譯碼只有部分（高位）地址線(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼46部分譯碼示例138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19～

A15A14～

A12A11～A0一個(gè)可用地址1234××10×××10×××10×××10×000001010011全0～全1全0～全1全0～全1全0～全120000H～20FFFH21000H～21FFFH22000H～22FFFH23000H～23FFFH部分譯碼示例138A17A11～A0A14(4)(3)(47全譯碼所有的系統(tǒng)地址線(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元的譯碼尋址包括低位地址線(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)各存儲(chǔ)單元的譯碼尋址（片內(nèi)譯碼），高位地址線(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼尋址（片選譯碼）采用全譯碼，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址都是唯一的，不存在地址重復(fù)譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線(xiàn)也較多全譯碼所有的系統(tǒng)地址線(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元的譯碼尋址48全譯碼示例A15A14A13A16CBAE3138

2764A19A18A17A12～A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全0全100011100001110地址范圍A12～A0A19A18A17A16A15A14A13全譯碼示例A15A16CE31382764A19A12～A49存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制芯片OE*與系統(tǒng)的讀命令線(xiàn)相連當(dāng)芯片被選中、且讀命令有效時(shí)，存儲(chǔ)芯片將開(kāi)放并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到總線(xiàn)芯片WE*與系統(tǒng)的寫(xiě)命令線(xiàn)相連當(dāng)芯片被選中、且寫(xiě)命令有效時(shí)，允許總線(xiàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制芯片OE*與系統(tǒng)的讀命令線(xiàn)相連505.4.2存儲(chǔ)芯片與CPU的配合存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)的連接，還有兩個(gè)很重要的問(wèn)題：CPU的總線(xiàn)負(fù)載能力CPU能否帶動(dòng)總線(xiàn)上包括存儲(chǔ)器在內(nèi)的連接器件存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)時(shí)序的配合CPU能否與存儲(chǔ)器的存取速度相配合5.4.2存儲(chǔ)芯片與CPU的配合存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)的連511.總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)CPU的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力有限單向傳送的地址和控制總線(xiàn)，可采用三態(tài)鎖存器和三態(tài)單向驅(qū)動(dòng)器等來(lái)加以鎖存和驅(qū)動(dòng)雙向傳送的數(shù)據(jù)總線(xiàn)，可以采用三態(tài)雙向驅(qū)動(dòng)器來(lái)加以驅(qū)動(dòng)1.總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)CPU的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力有限522.時(shí)序配合分析存儲(chǔ)器的存取速度是否滿(mǎn)足CPU總線(xiàn)時(shí)序的要求如果不能滿(mǎn)足：考慮更換芯片總線(xiàn)周期中插入等待狀態(tài)TW切記：時(shí)序配合是連接中的難點(diǎn)2.時(shí)序配合分析存儲(chǔ)器的存取速度是否滿(mǎn)足CPU總線(xiàn)時(shí)序的53計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)(課件)54課堂習(xí)題若256K的SRAM具有八條數(shù)據(jù)線(xiàn)，則它具有_______條地址線(xiàn)

某存儲(chǔ)器系統(tǒng)中,ROM為10KB,RAM54KB,使用16位地址來(lái)尋址.其中ROM位于低地址位置,則其地址范圍是___________課堂習(xí)題若256K的SRAM具有八條數(shù)據(jù)線(xiàn)，則它具有____55課堂習(xí)題若設(shè)某容量為8K字節(jié)的RAM芯片起始地址為4000H，則其終止地址為_(kāi)____________16K*32位的RAM芯片，其引腳的個(gè)數(shù)至少為_(kāi)_________________設(shè)某存儲(chǔ)器的地址線(xiàn)為20條，存儲(chǔ)單元為字節(jié)，采用2K*4位RAM芯片構(gòu)成該存儲(chǔ)器，則該存儲(chǔ)器被擴(kuò)充成最大容量時(shí)，需要__________________片該RAM芯片。

課堂習(xí)題若設(shè)某容量為8K字節(jié)的RAM芯片起始地址為4000H56

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介

所謂外存儲(chǔ)器就是指在微型機(jī)之外、通過(guò)設(shè)備接口連接的存儲(chǔ)器。常用的外存儲(chǔ)器包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、CD-R0M及存儲(chǔ)卡等。與內(nèi)存相比，外存儲(chǔ)器的容量非常大，但速度慢。內(nèi)存中的信息一般不能永久保存，一旦停電，所存儲(chǔ)的信息便立即消失。雖然ROM停電后能保存信息，但它只能讀出，不能在線(xiàn)寫(xiě)入，只能存放一些相對(duì)不變化的信息和數(shù)據(jù)，如BI0S等。外存儲(chǔ)器彌補(bǔ)了這些缺陷，它為計(jì)算機(jī)提供了大容量、永久性的存儲(chǔ)功能。

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介

所謂外存儲(chǔ)器就是指在微型機(jī)之外、通過(guò)設(shè)備57磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場(chǎng)的磁化，當(dāng)去掉外磁場(chǎng)后仍有介質(zhì)剩余磁化狀態(tài)這一性質(zhì)為基本原理。磁盤(pán)機(jī)（HDD、FDD）是由介質(zhì)、讀寫(xiě)磁頭、讀寫(xiě)電路、馬達(dá)及伺服驅(qū)動(dòng)電路等組成。磁盤(pán)的讀寫(xiě)原理如圖所示磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場(chǎng)的磁化，當(dāng)去掉外磁場(chǎng)后仍有58寫(xiě)入數(shù)據(jù)原理當(dāng)要記錄的電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，為了保持磁化強(qiáng)度，記錄信號(hào)的脈沖需要一個(gè)周期內(nèi)使磁場(chǎng)方向改變一次，當(dāng)磁頭中寫(xiě)電流從正向穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉聪蚍€(wěn)態(tài)時(shí)，使記錄在介質(zhì)上的正向飽和磁化強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)到反向飽和磁化強(qiáng)度。

寫(xiě)入數(shù)據(jù)原理當(dāng)要記錄的電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，為了保持磁化強(qiáng)度，59

讀出數(shù)據(jù)原理及過(guò)程讀出是寫(xiě)入的逆過(guò)程。當(dāng)磁頭與磁介質(zhì)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于磁介質(zhì)與磁頭鐵芯的縫隙相接觸，使鐵芯中出現(xiàn)原記錄的散磁通，并且在讀出線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。經(jīng)過(guò)讀出電路就可還原成讀出電流，讀出電流的方向、大小正好與原記錄信號(hào)相同，使原數(shù)據(jù)信號(hào)還原。讀出數(shù)據(jù)原理及過(guò)程讀出是寫(xiě)入的逆過(guò)程。當(dāng)磁頭與磁介質(zhì)60硬盤(pán)的工作原理

硬盤(pán)作為一種磁表面存儲(chǔ)器，是在非磁性的合金材料表面涂上一層很薄的磁性材料，通過(guò)磁層的磁化方向來(lái)存儲(chǔ)“1”、“0”信息來(lái)存儲(chǔ)信息。硬盤(pán)主要由磁盤(pán)和磁頭及控制電路組成，信息存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，磁頭負(fù)責(zé)讀出或?qū)懭氩魉偷接脖P(pán)自帶的Cache中.Cache中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)硬盤(pán)接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。硬盤(pán)的工作原理硬盤(pán)作為一種磁表面存儲(chǔ)器，是在非磁性的合金61硬盤(pán)包括一到數(shù)片盤(pán)片platters，其一個(gè)或兩個(gè)面surfaces涂有磁性材料用于記錄數(shù)據(jù)。每面有一個(gè)讀寫(xiě)頭read-writehead用于讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。盤(pán)片有一個(gè)共同的軸，典型的旋轉(zhuǎn)速度是每分鐘3600轉(zhuǎn)，高性能的硬盤(pán)轉(zhuǎn)速可能更高。磁頭可沿著盤(pán)片的半徑移動(dòng)，磁頭移動(dòng)加上盤(pán)片旋轉(zhuǎn)可以使詞頭存取磁盤(pán)表面的任何一個(gè)位置。

硬盤(pán)包括一到數(shù)片盤(pán)片platters，其一個(gè)或兩個(gè)面surf62磁盤(pán)表面通常被分為同心圓環(huán)，叫磁道tracks，磁道又被分為扇區(qū)sectors。用這樣分來(lái)將磁盤(pán)定位，用于為文件定位磁盤(pán)空間。要在硬盤(pán)上找到給定的位置，可能說(shuō)"3面5道7扇區(qū)"。通常所有磁道有相同的扇區(qū)數(shù)，但也有硬盤(pán)在外圈磁道放較多的扇區(qū)(所有扇區(qū)用同樣大小的物理空間，這樣在較長(zhǎng)的外圈磁道可以容納更多的數(shù)據(jù))。一般一個(gè)扇區(qū)容納512字節(jié)數(shù)據(jù)。磁盤(pán)不能處理比一個(gè)扇區(qū)更小的數(shù)據(jù)量。每個(gè)面以相同的方式分為磁道和扇區(qū)。這意味著當(dāng)一個(gè)磁頭在某個(gè)磁道時(shí)，其他磁頭也在相應(yīng)的位置，所有相同位置的磁道組成柱面cylinder。磁頭從一個(gè)磁道(柱面)移動(dòng)到另一個(gè)需要花時(shí)間，所以將經(jīng)常要在一起存取的數(shù)據(jù)(如一個(gè)文件)放在一個(gè)柱面里。這改善了性能。當(dāng)然不可能完全作到，文件被放在幾個(gè)相分離的位置叫碎片fragmented。

磁盤(pán)表面通常被分為同心圓環(huán)，叫磁道tracks，磁道又被分為63硬盤(pán)容量=柱面數(shù)ⅹ磁頭數(shù)ⅹ扇區(qū)數(shù)ⅹ每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

（每扇區(qū)512字節(jié)）例如，柱面數(shù)為4096，磁頭數(shù)為16，扇區(qū)數(shù)為63的硬盤(pán)容量為16×4096×63×512＝2.1GB。硬盤(pán)容量=柱面數(shù)ⅹ磁頭數(shù)ⅹ扇區(qū)數(shù)ⅹ每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（每扇區(qū)64磁盤(pán)的面(或頭，實(shí)際是一樣的)、柱面、扇區(qū)數(shù)各不相同，硬盤(pán)這些數(shù)目叫硬盤(pán)參數(shù)geometry。硬盤(pán)參數(shù)通常存在一個(gè)特定的、由電池供電的存儲(chǔ)區(qū)中，叫CMOSRAM，操作系統(tǒng)在引導(dǎo)啟動(dòng)或驅(qū)動(dòng)器初始化時(shí)可以從那里得到硬盤(pán)參數(shù)。磁盤(pán)的面(或頭，實(shí)際是一樣的)、柱面、扇區(qū)數(shù)各不相同，硬盤(pán)這65硬盤(pán)的重要的技術(shù)指標(biāo)高速緩存主軸轉(zhuǎn)速平均存取時(shí)間：磁盤(pán)在讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)位置穩(wěn)定下來(lái)，并從目標(biāo)位置上找到要讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)的扇區(qū)所需要的全部時(shí)間。連續(xù)無(wú)故障時(shí)間和平均故障修復(fù)時(shí)間.硬盤(pán)的重要的技術(shù)指標(biāo)66光盤(pán)隨著多媒體技術(shù)及應(yīng)用軟件向大型化方向發(fā)展，利用軟盤(pán)作為傳播、存儲(chǔ)軟件及數(shù)據(jù)的媒體已越來(lái)越不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，人們需要一種高容量、高速度、工作穩(wěn)定可靠、耐用性強(qiáng)的媒體來(lái)取代軟盤(pán)，這樣就誕生了今天的CD-ROM和DVD等產(chǎn)品?，F(xiàn)在，CD-ROM已成為微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。光盤(pán)67光盤(pán)記錄信息的原理

CD-ROM盤(pán)片由3層組成：透明的聚碳酸脂塑料襯底和記錄信息的鋁反射層以及涂漆保護(hù)層.。CD-ROM的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是外徑120mm，內(nèi)孔直徑15mm，厚度為1.2mm。CD-ROM是用鋁反射層上的凹坑和非凹坑來(lái)存放信息的。聚焦的激光束照射到光盤(pán)上，利用凹坑與非凹坑反射強(qiáng)度的差別來(lái)讀出所存信息。

光盤(pán)記錄信息的原理

CD-ROM盤(pán)片由3層組成：透明的聚碳酸68在CD-ROM上，用凹坑的前后沿表示1，用凹坑和凹坑之間持續(xù)長(zhǎng)度表示0的個(gè)數(shù)。見(jiàn)圖所示。但是，若把存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)直接按此格式記錄時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，因?yàn)槿舳M(jìn)制信息中有連續(xù)兩個(gè)以上的1存在時(shí)，將無(wú)法進(jìn)行記錄。為此需要將要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。保護(hù)層鋁反射層透明襯底讀出的光電信號(hào)EFM碼000100100001000001010005.4光盤(pán)記錄原理在CD-ROM上，用凹坑的前后沿表示1，用凹坑和凹坑之間持續(xù)69便于在CD-ROM光盤(pán)上記錄信息的數(shù)據(jù)編碼叫做8-14EFM編碼。它是一種將8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼。眾所周知，8位數(shù)據(jù)共有256種編碼，而14位二進(jìn)制編碼可以構(gòu)成16384種編碼。我們可以從這16384種編碼中，找到這樣的編碼：在兩個(gè)1之間至少有2個(gè)0而又不多于10個(gè)0。16384種編碼中滿(mǎn)足上述要求的共有267種編碼，從中去掉不太合適的11種，用余下的256種編碼與8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的256種編碼一一對(duì)應(yīng)，這樣就可以構(gòu)成8位數(shù)據(jù)和14位EFM碼相對(duì)應(yīng)的EFM轉(zhuǎn)換表。便于在CD-ROM光盤(pán)上記錄信息的數(shù)據(jù)編碼叫做8-14EF70在數(shù)據(jù)編碼過(guò)程中，通過(guò)查找EFM轉(zhuǎn)換表即可將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)足要求的14位EFM碼。為了在兩個(gè)14位通道碼結(jié)合的位置上也滿(mǎn)足上述編碼要求，我們?cè)趦蓚€(gè)EFM碼之間再增加3位合并碼（000）。例如：8位數(shù)據(jù)11101000111000l014位通道0001001000001010010001000010加合并碼0001001000001000010010001000010最后，將加有合并碼的通道位信息寫(xiě)到CD-ROM上，形成前面所提到的凹坑和非凹坑。當(dāng)數(shù)據(jù)從CD-ROM上讀出時(shí)，通過(guò)上述過(guò)程的逆過(guò)程，即可獲得原來(lái)的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)編碼過(guò)程中，通過(guò)查找EFM轉(zhuǎn)換表即可將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)71光盤(pán)及光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)指標(biāo)容量，一張CD-ROM盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)容量為640MB，也有580MB和700MB規(guī)格的。數(shù)據(jù)傳輸率，最早的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸率是150KB/s，一般把這種速率稱(chēng)為1倍速，記為“1X”。數(shù)據(jù)傳輸率為300KB/s的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器稱(chēng)為2倍速光驅(qū)，記為“2X”，依次類(lèi)推。目前常見(jiàn)的光驅(qū)有“36X”、“40X”、“50X”等。目前的光驅(qū)速度已不成問(wèn)題，用戶(hù)更關(guān)心的是光驅(qū)的讀盤(pán)能力，即它的糾錯(cuò)能力。緩沖存儲(chǔ)器，緩沖存儲(chǔ)器在光驅(qū)中內(nèi)置的RAM存儲(chǔ)器，它用來(lái)暫存CD-ROM中讀出的數(shù)據(jù)，以便能夠保持以恒定的數(shù)據(jù)傳輸率向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中緩沖存儲(chǔ)器的容量一般為64KB，最大可達(dá)256KB。讀取時(shí)間，讀取時(shí)間是指CD-ROM驅(qū)動(dòng)器接收到命令后，移動(dòng)光學(xué)頭到指定位置，并把第一個(gè)數(shù)據(jù)讀入CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的緩沖存儲(chǔ)器這個(gè)過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間。目前，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的讀取時(shí)間一般在200～400ms。光盤(pán)及光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)指標(biāo)72光盤(pán)的種類(lèi)目前的光盤(pán)從讀寫(xiě)方式上講，主要有以下幾種。只讀光盤(pán)（CD-ROM，CD，VCD，LD）均是一次成型的產(chǎn)品，由一種稱(chēng)作母盤(pán)的原盤(pán)壓制而成，一只張母盤(pán)可以壓制數(shù)千張光盤(pán)。其最大特點(diǎn)是盤(pán)上信息一次制成，可以復(fù)讀而不能再寫(xiě)。一般我們用來(lái)聽(tīng)音樂(lè)的CD盤(pán)，VCD影碟以及存放程序文件和游戲節(jié)目的CD-ROM均屬此類(lèi)。這種光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量一般在650MB～700MB左右。DVD（DigitalVideoDisc,DigitalVersatileDisk）是1996年底推出的新一代光盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于存儲(chǔ)視頻圖像。單個(gè)DVD盤(pán)片上能存放4.7～17.7GB的數(shù)據(jù)。目前其最大傳輸速率是2MB/s左右。一次性刻錄光盤(pán)CD-R是只能寫(xiě)入一次的光盤(pán)。它需要用專(zhuān)門(mén)的光盤(pán)刻錄機(jī)將信息寫(xiě)入，刻錄好的光盤(pán)不允許再次更改。這種光盤(pán)的容量一般為650MB。

光盤(pán)的種類(lèi)73可擦寫(xiě)的光盤(pán)（MO，PD，CD-RW）與CD-ROM光盤(pán)本質(zhì)的區(qū)別是可以重復(fù)讀寫(xiě)。也就是說(shuō)，對(duì)于存儲(chǔ)在光盤(pán)上的信息，可以根據(jù)操作者的需要而自由更改、讀出、拷貝、刪除。MO光盤(pán)、PD光盤(pán)、CD-RW均屬此類(lèi)。這里僅簡(jiǎn)單介紹一下MO磁光盤(pán)。MO的全名是MagnetoOpticalDisk，是光學(xué)與磁學(xué)結(jié)合而成的一種存儲(chǔ)技術(shù)，MO盤(pán)的表面含有磁性物質(zhì)，這些磁性物質(zhì)在高溫下就能被磁化，當(dāng)信息要寫(xiě)進(jìn)MO盤(pán)的時(shí)候，激光會(huì)聚焦在指定的位置而產(chǎn)生大約300度的高熱，MO光盤(pán)機(jī)的磁鼓便會(huì)根據(jù)寫(xiě)入的信息而把MO碟的磁性物質(zhì)磁化；MO光盤(pán)機(jī)利用另一激光去閱讀MO光盤(pán)上磁化物質(zhì)的極性，反射回來(lái)的激光會(huì)根據(jù)磁性物質(zhì)的極性而產(chǎn)生不同的偏振角度，檢測(cè)這個(gè)偏振角度，便可以知道所存儲(chǔ)的信息。由于MO碟的磁性物質(zhì)磁化的次數(shù)不限，所以MO光盤(pán)便可以不限次數(shù)地讀寫(xiě)。市面上流行的3.5寸MO光盤(pán)容量有230MB、640MB和1.5GB計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)(課件)74課后習(xí)題假設(shè)VCD光盤(pán)存儲(chǔ)容量為600MB，該光盤(pán)能以30幀/秒的速度播放1024*768分辨率，24位真彩色的圖象一個(gè)小時(shí)，則VCD的圖象壓縮比為_(kāi)________某硬盤(pán)的技術(shù)參數(shù)為柱面1024,磁頭16,扇區(qū)數(shù)64，則該硬盤(pán)的總?cè)萘繛開(kāi)__________若硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速為5600轉(zhuǎn)/分，則硬盤(pán)的最大數(shù)據(jù)傳輸率為_(kāi)___________50倍速的光驅(qū)其最大數(shù)據(jù)傳輸率為_(kāi)___________________

課后習(xí)題假設(shè)VCD光盤(pán)存儲(chǔ)容量為600MB，該光盤(pán)能以30幀75

第四章存儲(chǔ)系統(tǒng)

76計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由高速緩存、內(nèi)存、和外存三級(jí)構(gòu)成.CPUCACHE主存（內(nèi)存）輔存（外存）計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由高速緩存、內(nèi)存、和外存77存儲(chǔ)器的分類(lèi)按存儲(chǔ)器與CPU的連接：緩存、內(nèi)存、和外存。按存儲(chǔ)介質(zhì)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器。按存取方式：隨機(jī)存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器。按信息的可保存性：隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）存儲(chǔ)器的分類(lèi)按存儲(chǔ)器與CPU的連接：緩存、內(nèi)存、和外存。78存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量速度價(jià)格其他：如可靠性、訪(fǎng)問(wèn)方式、信息存儲(chǔ)的永久性等。存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量79內(nèi)存、外存內(nèi)存——存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：快，容量小，隨機(jī)存取，CPU可直接訪(fǎng)問(wèn)。通常由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成:RAM、ROM外存——存放非當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：慢，容量大，順序存取/塊存取。需調(diào)入內(nèi)存后CPU才能訪(fǎng)問(wèn)。通常由磁、光存儲(chǔ)器構(gòu)成，也可以由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成磁盤(pán)、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、固態(tài)盤(pán)內(nèi)存、外存內(nèi)存——存放當(dāng)前運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。80半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（ROM）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）靜態(tài)RAM（SRAM）動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）掩膜式ROM一次性可編程ROM（PROM）紫外線(xiàn)擦除可編程ROM（EPROM）電擦除可編程ROM（EEPROM）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM（81半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM(staticrandomaccessmemory)動(dòng)態(tài)RAM(dynamicrandomaccessmemory)只讀存儲(chǔ)器掩膜式ROM(readonlymemory)可編程ROM(PROM,ProgrammableROM)可擦除的PROM（EPROM，ErasableProgrammableROM）

電可擦除的PROM（E2PROM，ElectricallyErasableProgrammableROM）半隨機(jī)存取存儲(chǔ)器82隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲(chǔ)電路隨靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲(chǔ)電路83靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM特點(diǎn)：用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存儲(chǔ)信息。速度快（<5ns），不需刷新，外圍電路比較簡(jiǎn)單，但集成度低（存儲(chǔ)容量小，約1Mbit/片），功耗大。在PC機(jī)中，SRAM被廣泛地用作高速緩沖存儲(chǔ)器Cache。對(duì)容量為M*N的SRAM芯片，其地址線(xiàn)數(shù)=㏒2M；數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)=N。反之，若SRAM芯片的地址線(xiàn)數(shù)為K，則可以推斷其單元數(shù)為2K個(gè)。靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM特點(diǎn)：84SRAM芯片2114存儲(chǔ)容量為1024×418個(gè)引腳：10根地址線(xiàn)A9～A04根數(shù)據(jù)線(xiàn)I/O4～I(xiàn)/O1片選CS*讀寫(xiě)WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GNDSRAM芯片2114存儲(chǔ)容量為1024×4118VccA6855.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)地址寄存地址譯碼存儲(chǔ)體控制電路AB數(shù)據(jù)寄存讀寫(xiě)電路DBOEWECS①存儲(chǔ)體存儲(chǔ)器芯片的主要部分，用來(lái)存儲(chǔ)信息②地址譯碼電路根據(jù)輸入的地址編碼來(lái)選中芯片內(nèi)某個(gè)特定的存儲(chǔ)單元③

片選和讀寫(xiě)控制邏輯選中存儲(chǔ)芯片，控制讀寫(xiě)操作5.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)地地存儲(chǔ)體控制電路AB數(shù)86①存儲(chǔ)體每個(gè)存儲(chǔ)單元具有一個(gè)唯一的地址，可存儲(chǔ)1位（位片結(jié)構(gòu)）或多位（字片結(jié)構(gòu)）二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量與地址、數(shù)據(jù)線(xiàn)個(gè)數(shù)有關(guān)：芯片的存儲(chǔ)容量＝2M×N＝存儲(chǔ)單元數(shù)×存儲(chǔ)單元的位數(shù)

M：芯片的地址線(xiàn)根數(shù)

N：芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)根數(shù)

①存儲(chǔ)體每個(gè)存儲(chǔ)單元具有一個(gè)唯一的地址，可存儲(chǔ)1位（位片結(jié)87②地址譯碼電路譯碼器A5A4A3A2A1A06301存儲(chǔ)單元64個(gè)單元行譯碼A2A1A0710列譯碼A3A4A501764個(gè)單元單譯碼雙譯碼單譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)主要采用的譯碼結(jié)構(gòu)②地址譯碼電路譯碼器A56301存儲(chǔ)單元64個(gè)單元行譯碼A88③片選和讀寫(xiě)控制邏輯片選端CS*或CE*有效時(shí)，可以對(duì)該芯片進(jìn)行讀寫(xiě)操作輸出OE*控制讀操作。有效時(shí)，芯片內(nèi)數(shù)據(jù)輸出該控制端對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的讀控制線(xiàn)寫(xiě)WE*控制寫(xiě)操作。有效時(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入芯片中該控制端對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的寫(xiě)控制線(xiàn)③片選和讀寫(xiě)控制邏輯片選端CS*或CE*89SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I(xiàn)/O1未選中讀操作寫(xiě)操作100×10高阻輸出輸入SRAM2114的功能工作方式CS*WE*I/O4～I(xiàn)/O90SRAM2114的讀周期數(shù)據(jù)地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECSTA讀取時(shí)間從讀取命令發(fā)出到數(shù)據(jù)穩(wěn)定出現(xiàn)的時(shí)間給出地址到數(shù)據(jù)出現(xiàn)在外部總線(xiàn)上TRC讀取周期兩次讀取存儲(chǔ)器所允許的最小時(shí)間間隔有效地址維持的時(shí)間SRAM2114的讀周期數(shù)據(jù)地址TCXTODTTOHATR91SRAM2114的寫(xiě)周期TWCTWRTAW數(shù)據(jù)地址TDTWTWDOUT

DINTDWTDHWECSTW寫(xiě)入時(shí)間從寫(xiě)入命令發(fā)出到數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)單元的時(shí)間寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)間TWC寫(xiě)入周期兩次寫(xiě)入存儲(chǔ)器所允許的最小時(shí)間間隔有效地址維持的時(shí)間SRAM2114的寫(xiě)周期TWCTWRTAW數(shù)據(jù)地址TDTW92SRAM芯片6264存儲(chǔ)容量為8K×828個(gè)引腳：13根地址線(xiàn)A12～A08根數(shù)據(jù)線(xiàn)D7～D0片選CS1*、CS2讀寫(xiě)WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615SRAM芯片6264存儲(chǔ)容量為8K×8+5VNC12893SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D7～D0未選中未選中讀操作寫(xiě)操作1×00×011××10××01高阻高阻輸出輸入SRAM6264的功能工作方式CS1*CS2WE*OE*D94隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路

隨動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)95

DRAM特點(diǎn)：DRAM是靠MOS電路中的柵極電容來(lái)存儲(chǔ)信息的，由于電容上的電荷會(huì)逐漸泄漏，需要定時(shí)充電以維持存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失（稱(chēng)為動(dòng)態(tài)刷新），所以動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路，相應(yīng)外圍電路就較為復(fù)雜。刷新定時(shí)間隔一般為幾微秒～幾毫秒DRAM的特點(diǎn)是集成度高（存儲(chǔ)容量大，可達(dá)1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右），需要刷新。DRAM在微機(jī)中應(yīng)用非常廣泛，如微機(jī)中的內(nèi)存條（主存）、顯卡上的顯示存儲(chǔ)器幾乎都是用DRAM制造的。DRAM特點(diǎn)：96常見(jiàn)DRAM的種類(lèi)：SDRAM（SynchronousDRAM）——它在1個(gè)CPU時(shí)鐘周期內(nèi)可完成數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)和刷新，即可與CPU的時(shí)鐘同步工作。SDRAM的工作頻率目前最大可達(dá)150MHz，存取時(shí)間約為5～10ns，最大數(shù)據(jù)率為150MB/s，是當(dāng)前微機(jī)中流行的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存類(lèi)型。RDRAM（RambusDRAM）——是由Rambus公司所開(kāi)發(fā)的高速DRAM。其最大數(shù)據(jù)率可達(dá)1.6GB/s。DDRDRAM（DoubleDataRateDRAM）——是對(duì)SDRAM的改進(jìn)，它在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都可以傳送數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)率可達(dá)200-800MB/s。主要應(yīng)用在主板和高速顯示卡上。RAM的3個(gè)特性：1）可讀可寫(xiě)，非破壞性讀出，寫(xiě)入時(shí)覆蓋原內(nèi)容。2）隨機(jī)存取，存取任一單元所需的時(shí)間相同。3）易失性（或揮發(fā)性）。當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)器中的內(nèi)容立即消失。常見(jiàn)DRAM的種類(lèi)：97隨機(jī)存取存儲(chǔ)器64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器

芯片2164A的容量為64K×1位，即片內(nèi)共有64K（65536）個(gè)地址單元，

每個(gè)地址單元存放一位數(shù)據(jù)。需要16條地址線(xiàn)，地址線(xiàn)分為兩部分：行地址與列地址。芯片的地址引線(xiàn)只要8條，內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，利用多路開(kāi)關(guān)，由行地址選通信號(hào)變低（RowAddressStrobe），把先出現(xiàn)的8位地址，送至行地址鎖存器；由隨后出現(xiàn)的列地址選通信號(hào)（ColumnAddressStrobe）把后出現(xiàn)的8位地址送至列地址鎖存器。這8條地址線(xiàn)也用于刷新（刷新時(shí)地址計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一行行刷新）。隨64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器98DRAM芯片2164存儲(chǔ)容量為64K×116個(gè)引腳：8根地址線(xiàn)A7～A01根數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)DIN1根數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)DOUT行地址選通RAS*列地址選通CAS*讀寫(xiě)控制WE*NCDINWE*RAS*A0A2A1GNDVSSCAS*DOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109DRAM芯片2164存儲(chǔ)容量為64K×1NCVSS11699DRAM2164的讀周期DOUT地址TCACTRACTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRASTRC行地址列地址WECASRAS存儲(chǔ)地址需要分兩批傳送行地址選通信號(hào)RAS*有效，開(kāi)始傳送行地址隨后，列地址選通信號(hào)CAS*有效，傳送列地址，CAS*相當(dāng)于片選信號(hào)讀寫(xiě)信號(hào)WE*讀有效數(shù)據(jù)從DOUT引腳輸出DRAM2164的讀周期DOUT地址TCACTRACTCA100DRAM2164的寫(xiě)周期TWCSTDS列地址行地址地址

TDHTWRTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRCTRASDINWECASRAS存儲(chǔ)地址需要分兩批傳送行地址選通信號(hào)RAS*有效，開(kāi)始傳送行地址隨后，列地址選通信號(hào)CAS*有效，傳送列地址讀寫(xiě)信號(hào)WE*寫(xiě)有效數(shù)據(jù)從DIN引腳進(jìn)入存儲(chǔ)單元DRAM2164的寫(xiě)周期TWCSTDS列地址行地址地址T101DRAM2164的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRTRAH行地址地址DINCASRAS采用“僅行地址有效”方法刷新行地址選通RAS*有效，傳送行地址列地址選通CAS*無(wú)效，沒(méi)有列地址芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一行存儲(chǔ)單元的刷新沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入輸出存儲(chǔ)系統(tǒng)中所有芯片同時(shí)進(jìn)行刷新DRAM必須每隔固定時(shí)間就刷新DRAM2164的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRT102只讀存儲(chǔ)器

只讀存儲(chǔ)器ROM，是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。其中所存放的信息可長(zhǎng)期保存，掉電也不會(huì)丟失，常被用來(lái)保存固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下，ROM中的信息只能讀出，不能寫(xiě)入。對(duì)可編程的ROM芯片，可用特殊方法將信息寫(xiě)入，該過(guò)程被稱(chēng)為“編程”。對(duì)可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法將原來(lái)信息擦除，以便再次編程。只103只讀存儲(chǔ)器掩膜式ROM掩膜式ROM一般由生產(chǎn)廠(chǎng)家根據(jù)用戶(hù)要求定制的(有NMOS管或沒(méi)有代表‘0’和‘1’)。只掩膜式ROM104只讀存儲(chǔ)器可編程的ROM出廠(chǎng)時(shí)，所有存儲(chǔ)單元的熔絲都是完好的。編程時(shí)，通過(guò)字線(xiàn)選中某個(gè)晶體管。若準(zhǔn)備寫(xiě)入1，則向位線(xiàn)送高電平，此時(shí)管子截止，熔絲將被保留；若準(zhǔn)備寫(xiě)入0，則向位線(xiàn)送低電平，此時(shí)管子導(dǎo)通，控制電流使熔絲燒斷。換句話(huà)說(shuō)，所有存儲(chǔ)單元出廠(chǎng)時(shí)均存放信息1，一旦寫(xiě)入0使熔絲燒斷，就不可能再恢復(fù)。只可編程的ROM105只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

特點(diǎn)：芯片的上方有一個(gè)石英玻璃的窗口，通過(guò)紫外線(xiàn)照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會(huì)形成光電流泄漏走，使電路恢復(fù)起始狀態(tài)，從而將寫(xiě)入的信號(hào)擦去。

只可擦除可編程的ROM（EPROM）106只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

典型芯片：

Intel27512

特性：64K×8的EPROM芯片，28腳雙列直插式封裝，地址線(xiàn)為16條A15～A0，數(shù)據(jù)線(xiàn)8條O7～O0，帶有三態(tài)輸出緩沖，讀出時(shí)只需單一的＋5V電源。

只可擦除可編程的ROM（EPROM）107只讀存儲(chǔ)器電可擦除可編程的ROM（E2PROM）

應(yīng)用特性：（1）對(duì)硬件電路沒(méi)有特殊要求，編程簡(jiǎn)單。（2）采用＋5V電源擦寫(xiě)的E2PROM，通常不需要設(shè)置單獨(dú)的擦除操作，可在寫(xiě)入過(guò)程中自動(dòng)擦除。（3）E2PROM器件大多是并行總線(xiàn)傳輸?shù)?/p>

只電可擦除可編程的ROM（E2PROM）108只讀存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）

FlashMemory芯片借用了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又吸收了E2PROM電擦除的特點(diǎn)；不但具備RAM的高速性，而且還兼有ROM的非揮發(fā)性。同時(shí)它還具有可以整塊芯片電擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無(wú)需后備電池支持、可重新改寫(xiě)、重復(fù)使用性好（至少可反復(fù)使用10萬(wàn)次以上）等優(yōu)點(diǎn)。平均寫(xiě)入速度低于0.1秒。使用它不僅能有效解決外部存儲(chǔ)器和內(nèi)存之間速度上存在的瓶頸問(wèn)題，而且能保證有極高的讀出速度。

FlashMemory芯片抗干擾能力很強(qiáng)。

只閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）1095.4.1存儲(chǔ)芯片與CPU的連接存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)存儲(chǔ)芯片的地址線(xiàn)存儲(chǔ)芯片的片選端存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制線(xiàn)5.4.1存儲(chǔ)芯片與CPU的連接存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)110CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充技術(shù)位擴(kuò)充當(dāng)實(shí)際存儲(chǔ)芯片每個(gè)單元的位數(shù)和系統(tǒng)需要內(nèi)存單元字長(zhǎng)不等時(shí)采用的方法。字?jǐn)U充當(dāng)存儲(chǔ)芯片上每個(gè)存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)已滿(mǎn)足要求，但存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)不夠，需要增加的是存儲(chǔ)單元的數(shù)量，就稱(chēng)為字?jǐn)U展。字位擴(kuò)充需要同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充和字?jǐn)U充才能滿(mǎn)足系統(tǒng)存儲(chǔ)容量需求的方法稱(chēng)為字位擴(kuò)充。CPU存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充技術(shù)1111.存儲(chǔ)芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)的處理若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)正好8根：一次可從芯片中訪(fǎng)問(wèn)到8位數(shù)據(jù)全部數(shù)據(jù)線(xiàn)與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)不足8根：一次不能從一個(gè)芯片中訪(fǎng)問(wèn)到8位數(shù)據(jù)利用多個(gè)芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位這個(gè)擴(kuò)充方式簡(jiǎn)稱(chēng)“位擴(kuò)充”1.存儲(chǔ)芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)的處理若芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)正好8根：112位擴(kuò)充2114（1）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D7～D4A9～A02114（2）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1CECE多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的不同位數(shù)其它連接都一樣這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體常被稱(chēng)為“芯片組”位擴(kuò)充2114A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D71132.存儲(chǔ)芯片地址線(xiàn)的連接芯片的地址線(xiàn)通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線(xiàn)相連尋址時(shí)，這部分地址的譯碼是在存儲(chǔ)芯片內(nèi)完成的，我們稱(chēng)為“片內(nèi)譯碼”2.存儲(chǔ)芯片地址線(xiàn)的連接芯片的地址線(xiàn)通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低114片內(nèi)譯碼A9～A0存儲(chǔ)芯片000H001H002H…3FDH3FEH3FFH全0全100…0000…0100…10…11…0111…1011…11范圍（16進(jìn)制）A9～A0片內(nèi)譯碼A9～A0存儲(chǔ)芯片000H全000…00范圍（16進(jìn)1153.存儲(chǔ)芯片片選端的譯碼存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充容量也就是擴(kuò)充了存儲(chǔ)器地址范圍進(jìn)行“地址擴(kuò)充”，需要利用存儲(chǔ)芯片的片選端對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)芯片（組）進(jìn)行尋址這個(gè)尋址方法，主要通過(guò)將存儲(chǔ)芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線(xiàn)相關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)充簡(jiǎn)稱(chēng)為“地址擴(kuò)充”或“字?jǐn)U充”3.存儲(chǔ)芯片片選端的譯碼存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充116地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端D7～D0A19～A10A9～A0（2）A9～A0D7～D0CE（1）A9～A0D7～D0CE譯碼器00000000010000000000地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端D7～D0A19～A10A9～A0（117CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器芯片片選端的處理線(xiàn)選法地址的高位直接作為各個(gè)芯片的片選信號(hào)，在尋址時(shí)只有一位有效來(lái)使片選信號(hào)有效的方法稱(chēng)為線(xiàn)選法。部分譯碼法用部分高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。完全譯碼法

全部高位地址譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。

CPU存儲(chǔ)器芯片片選端的處理118線(xiàn)選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片的譯碼，且每根(1表示選中,0表示沒(méi)有選中)負(fù)責(zé)選中一個(gè)芯片（組）雖構(gòu)成簡(jiǎn)單，但地址空間嚴(yán)重浪費(fèi)必然會(huì)出現(xiàn)地址重復(fù)一個(gè)存儲(chǔ)地址會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)存儲(chǔ)單元多個(gè)存儲(chǔ)單元共用的存儲(chǔ)地址不應(yīng)使用線(xiàn)選譯碼只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片的譯碼，且每根(1表示119線(xiàn)選譯碼示例A14A12～A0A13(1)6264(2)6264

CECEA19～

A15A14A13A12～A0一個(gè)可用地址12××××××××××1001全0～全1全0～全104000H～05FFFH02000H～03FFFH切記：A14A13＝00的情況不能出現(xiàn)00000H～01FFFH的地址不可使用線(xiàn)選譯碼示例A14A12～A0A13(1)6264(2)62120部分譯碼只有部分（高位）地址線(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼每個(gè)存儲(chǔ)單元將對(duì)應(yīng)多個(gè)地址（地址重復(fù)），需要選取一個(gè)可用地址可簡(jiǎn)化譯碼電路的設(shè)計(jì)但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費(fèi)部分譯碼只有部分（高位）地址線(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼121部分譯碼示例138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19～

A15A14～

A12A11～A0一個(gè)可用地址1234××10×××10×××10×××10×000001010011全0～全1全0～全1全0～全1全0～全120000H～20FFFH21000H～21FFFH22000H～22FFFH23000H～23FFFH部分譯碼示例138A17A11～A0A14(4)(3)(122全譯碼所有的系統(tǒng)地址線(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元的譯碼尋址包括低位地址線(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)各存儲(chǔ)單元的譯碼尋址（片內(nèi)譯碼），高位地址線(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼尋址（片選譯碼）采用全譯碼，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址都是唯一的，不存在地址重復(fù)譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線(xiàn)也較多全譯碼所有的系統(tǒng)地址線(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元的譯碼尋址123全譯碼示例A15A14A13A16CBAE3138

2764A19A18A17A12～A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全0全100011100001110地址范圍A12～A0A19A18A17A16A15A14A13全譯碼示例A15A16CE31382764A19A12～A124存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制芯片OE*與系統(tǒng)的讀命令線(xiàn)相連當(dāng)芯片被選中、且讀命令有效時(shí)，存儲(chǔ)芯片將開(kāi)放并驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到總線(xiàn)芯片WE*與系統(tǒng)的寫(xiě)命令線(xiàn)相連當(dāng)芯片被選中、且寫(xiě)命令有效時(shí)，允許總線(xiàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)控制芯片OE*與系統(tǒng)的讀命令線(xiàn)相連1255.4.2存儲(chǔ)芯片與CPU的配合存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)的連接，還有兩個(gè)很重要的問(wèn)題：CPU的總線(xiàn)負(fù)載能力CPU能否帶動(dòng)總線(xiàn)上包括存儲(chǔ)器在內(nèi)的連接器件存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)時(shí)序的配合CPU能否與存儲(chǔ)器的存取速度相配合5.4.2存儲(chǔ)芯片與CPU的配合存儲(chǔ)芯片與CPU總線(xiàn)的連1261.總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)CPU的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力有限單向傳送的地址和控制總線(xiàn)，可采用三態(tài)鎖存器和三態(tài)單向驅(qū)動(dòng)器等來(lái)加以鎖存和驅(qū)動(dòng)雙向傳送的數(shù)據(jù)總線(xiàn)，可以采用三態(tài)雙向驅(qū)動(dòng)器來(lái)加以驅(qū)動(dòng)1.總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)CPU的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力有限1272.時(shí)序配合分析存儲(chǔ)器的存取速度是否滿(mǎn)足CPU總線(xiàn)時(shí)序的要求如果不能滿(mǎn)足：考慮更換芯片總線(xiàn)周期中插入等待狀態(tài)TW切記：時(shí)序配合是連接中的難點(diǎn)2.時(shí)序配合分析存儲(chǔ)器的存取速度是否滿(mǎn)足CPU總線(xiàn)時(shí)序的128計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)(課件)129課堂習(xí)題若256K的SRAM具有八條數(shù)據(jù)線(xiàn)，則它具有_______條地址線(xiàn)

某存儲(chǔ)器系統(tǒng)中,ROM為10KB,RAM54KB,使用16位地址來(lái)尋址.其中ROM位于低地址位置,則其地址范圍是___________課堂習(xí)題若256K的SRAM具有八條數(shù)據(jù)線(xiàn)，則它具有____130課堂習(xí)題若設(shè)某容量為8K字節(jié)的RAM芯片起始地址為4000H，則其終止地址為_(kāi)____________16K*32位的RAM芯片，其引腳的個(gè)數(shù)至少為_(kāi)_________________設(shè)某存儲(chǔ)器的地址線(xiàn)為20條，存儲(chǔ)單元為字節(jié)，采用2K*4位RAM芯片構(gòu)成該存儲(chǔ)器，則該存儲(chǔ)器被擴(kuò)充成最大容量時(shí)，需要__________________片該RAM芯片。

課堂習(xí)題若設(shè)某容量為8K字節(jié)的RAM芯片起始地址為4000H131

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介

所謂外存儲(chǔ)器就是指在微型機(jī)之外、通過(guò)設(shè)備接口連接的存儲(chǔ)器。常用的外存儲(chǔ)器包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、CD-R0M及存儲(chǔ)卡等。與內(nèi)存相比，外存儲(chǔ)器的容量非常大，但速度慢。內(nèi)存中的信息一般不能永久保存，一旦停電，所存儲(chǔ)的信息便立即消失。雖然ROM停電后能保存信息，但它只能讀出，不能在線(xiàn)寫(xiě)入，只能存放一些相對(duì)不變化的信息和數(shù)據(jù)，如BI0S等。外存儲(chǔ)器彌補(bǔ)了這些缺陷，它為計(jì)算機(jī)提供了大容量、永久性的存儲(chǔ)功能。

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介

所謂外存儲(chǔ)器就是指在微型機(jī)之外、通過(guò)設(shè)備132磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場(chǎng)的磁化，當(dāng)去掉外磁場(chǎng)后仍有介質(zhì)剩余磁化狀態(tài)這一性質(zhì)為基本原理。磁盤(pán)機(jī)（HDD、FDD）是由介質(zhì)、讀寫(xiě)磁頭、讀寫(xiě)電路、馬達(dá)及伺服驅(qū)動(dòng)電路等組成。磁盤(pán)的讀寫(xiě)原理如圖所示磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場(chǎng)的磁化，當(dāng)去掉外磁場(chǎng)后仍有133寫(xiě)入數(shù)據(jù)原理當(dāng)要記錄的電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，為了保持磁化強(qiáng)度，記錄信號(hào)的脈沖需要一個(gè)周期內(nèi)使磁場(chǎng)方向改變一次，當(dāng)磁頭中寫(xiě)電流從正向穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉聪蚍€(wěn)態(tài)時(shí)，使記錄在介質(zhì)上的正向飽和磁化強(qiáng)度翻轉(zhuǎn)到反向飽和磁化強(qiáng)度。

寫(xiě)入數(shù)據(jù)原理當(dāng)要記錄的電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，為了保持磁化強(qiáng)度，134

讀出數(shù)據(jù)原理及過(guò)程讀出是寫(xiě)入的逆過(guò)程。當(dāng)磁頭與磁介質(zhì)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于磁介質(zhì)與磁頭鐵芯的縫隙相接觸，使鐵芯中出現(xiàn)原記錄的散磁通，并且在讀出線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。經(jīng)過(guò)讀出電路就可還原成讀出電流，讀出電流的方向、大小正好與原記錄信號(hào)相同，使原數(shù)據(jù)信號(hào)還原。讀出數(shù)據(jù)原理及過(guò)程讀出是寫(xiě)入的逆過(guò)程。當(dāng)磁頭與磁介質(zhì)135硬盤(pán)的工作原理

硬盤(pán)作為一種磁表面存儲(chǔ)器，是在非磁性的合金材料表面涂上一層很薄的磁性材料，通過(guò)磁層的磁化方向來(lái)存儲(chǔ)“1”、“0”信息來(lái)存儲(chǔ)信息。硬盤(pán)主要由磁盤(pán)和磁頭及控制電路組成，信息存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，磁頭負(fù)責(zé)讀出或?qū)懭氩魉偷接脖P(pán)自帶的Cache中.Cache中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)硬盤(pán)接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。硬盤(pán)的工作原理硬盤(pán)作為一種磁表面存儲(chǔ)器，是在非磁性的合金136硬盤(pán)包括一到數(shù)片盤(pán)片platters，其一個(gè)或兩個(gè)面surfaces涂有磁性材料用于記錄數(shù)據(jù)。每面有一個(gè)讀寫(xiě)頭read-writehead用于讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。盤(pán)片有一個(gè)共同的軸，典型的旋轉(zhuǎn)速度是每分鐘3600轉(zhuǎn)，高性能的硬盤(pán)轉(zhuǎn)速可能更高。磁頭可沿著盤(pán)片的半徑移動(dòng)，磁頭移動(dòng)加上盤(pán)片旋轉(zhuǎn)可以使詞頭存取磁盤(pán)表面的任何一個(gè)位置。

硬盤(pán)包括一到數(shù)片盤(pán)片platters，其一個(gè)或兩個(gè)面surf137磁盤(pán)表面通常被分為同心圓環(huán)，叫磁道tracks，磁道又被分為扇區(qū)sectors。用這樣分來(lái)將磁盤(pán)定位，用于為文件定位磁盤(pán)空間。要在硬盤(pán)上找到給定的位置，可能說(shuō)"3面5道7扇區(qū)"。通常所有磁道有相同的扇區(qū)數(shù)，但也有硬盤(pán)在外圈磁道放較多的扇區(qū)(所有扇區(qū)用同樣大小的物理空間，這樣在較長(zhǎng)的外圈磁道可以容納更多的數(shù)據(jù))。一般一個(gè)扇區(qū)容納512字節(jié)數(shù)據(jù)。磁盤(pán)不能處理比一個(gè)扇區(qū)更小的數(shù)據(jù)量。每個(gè)面以相同的方式分為磁道和扇區(qū)。這意味著當(dāng)一個(gè)磁頭在某個(gè)磁道時(shí)，其他磁頭也在相應(yīng)的位置，所有相同位置的磁道組成柱面cylinder。磁頭從一個(gè)磁道(柱面)移動(dòng)到另一個(gè)需要花時(shí)間，所以將經(jīng)常要在一起存取的數(shù)據(jù)(如一個(gè)文件)放在一個(gè)柱面里。這改善了性能。當(dāng)然不可能完全作到，文件被放在幾個(gè)相分離的位置叫碎片fragmented。

磁盤(pán)表面通常被分為同心圓環(huán)，叫磁道tracks，磁道又被分為138硬盤(pán)容量=柱面數(shù)ⅹ磁頭數(shù)ⅹ扇區(qū)數(shù)ⅹ每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

（每扇區(qū)512字節(jié)）例如，柱面數(shù)為4096，磁頭數(shù)為16，扇區(qū)數(shù)為63的硬盤(pán)容量為16×4096×63×512＝2.1GB。硬盤(pán)容量=柱面數(shù)ⅹ磁頭數(shù)ⅹ扇區(qū)數(shù)ⅹ每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（每扇區(qū)139磁盤(pán)的面(或頭，實(shí)際是一樣的)、柱面、扇區(qū)數(shù)各不相同，硬盤(pán)這些數(shù)目叫硬盤(pán)參數(shù)geometry。硬盤(pán)參數(shù)通常存在一個(gè)特定的、由電池供電的存儲(chǔ)區(qū)中，叫CMOSRAM，操作系統(tǒng)在引導(dǎo)啟動(dòng)或驅(qū)動(dòng)器初始化時(shí)可以從那里得到硬盤(pán)參數(shù)。磁盤(pán)的面(或頭，實(shí)際是一樣的)、柱面、扇區(qū)數(shù)各不相同，硬盤(pán)這140硬盤(pán)的重要的技術(shù)指標(biāo)高速緩存主軸轉(zhuǎn)速平均存取時(shí)間：