《微機(jī)CH存儲(chǔ)器》課件

《微機(jī)CH存儲(chǔ)器》課程簡(jiǎn)介存儲(chǔ)器概述課程將重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的工作原理、類型和應(yīng)用。知識(shí)體系涵蓋存儲(chǔ)器的基本概念、分類、工作原理、性能指標(biāo)等。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解存儲(chǔ)器的基本概念，掌握常見(jiàn)的存儲(chǔ)器類型及應(yīng)用。存儲(chǔ)器基本概念存儲(chǔ)器定義存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存放數(shù)據(jù)的物理器件，可以理解為計(jì)算機(jī)的“記憶”部分。存儲(chǔ)器功能存儲(chǔ)器主要負(fù)責(zé)保存數(shù)據(jù)和指令，并供CPU讀取和寫入。存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器通常分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器用于存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，輔助存儲(chǔ)器用于保存長(zhǎng)期存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器的分類按存儲(chǔ)介質(zhì)分類存儲(chǔ)器可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和磁存儲(chǔ)器兩大類。按存取方式分類存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩類。按用途分類存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器、輔存儲(chǔ)器和高速緩存。存儲(chǔ)器的基本工作原理1讀操作CPU向存儲(chǔ)器發(fā)送地址和讀命令，存儲(chǔ)器根據(jù)地址找到要讀取的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給CPU。2寫操作CPU向存儲(chǔ)器發(fā)送地址和寫命令，并將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器中指定的地址。3地址譯碼將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，找到對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元。主存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)RAM是一種易失性存儲(chǔ)器，在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)關(guān)閉時(shí)，RAM中的信息會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器(ROM)ROM是一種非易失性存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)著計(jì)算機(jī)的基本引導(dǎo)程序和其他關(guān)鍵信息，即使計(jì)算機(jī)關(guān)閉后，這些信息也會(huì)保留。RAM的工作原理1讀操作將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)單元傳輸?shù)紺PU2寫操作將數(shù)據(jù)從CPU傳輸?shù)酱鎯?chǔ)單元ROM的工作原理非易失性即使斷電，ROM中的信息也不會(huì)丟失。固化信息ROM中的數(shù)據(jù)是在生產(chǎn)時(shí)寫入的，通常無(wú)法修改。讀取操作ROM只能讀取信息，不能寫入信息。存儲(chǔ)器容量的計(jì)算8位1字節(jié)1KKB1MMB每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)由8位組成。KB、MB分別表示千字節(jié)和兆字節(jié)。存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)1訪問(wèn)速度存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度是指存儲(chǔ)器從接到訪問(wèn)命令到完成數(shù)據(jù)讀寫所需要的時(shí)間。2存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器容量是指存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，通常以字節(jié)(Byte)為單位。3功耗存儲(chǔ)器功耗是指存儲(chǔ)器在工作時(shí)所消耗的能量，通常以瓦特(Watt)為單位。存儲(chǔ)器的訪問(wèn)方式順序訪問(wèn)信息存儲(chǔ)在連續(xù)的存儲(chǔ)單元中，訪問(wèn)信息時(shí)必須按順序從第一個(gè)單元開始，依次訪問(wèn)后續(xù)單元，直到找到目標(biāo)單元。隨機(jī)訪問(wèn)任何存儲(chǔ)單元都可以直接訪問(wèn)，不需要按順序訪問(wèn)，訪問(wèn)時(shí)間與單元地址無(wú)關(guān)，訪問(wèn)速度快。直接訪問(wèn)介于順序訪問(wèn)和隨機(jī)訪問(wèn)之間，根據(jù)單元地址計(jì)算出訪問(wèn)路徑，然后直接訪問(wèn)目標(biāo)單元，訪問(wèn)時(shí)間與地址相關(guān)，但比順序訪問(wèn)快。串行訪問(wèn)1順序訪問(wèn)依次訪問(wèn)每個(gè)存儲(chǔ)單元2時(shí)間順序訪問(wèn)時(shí)間取決于存儲(chǔ)單元的物理位置3低成本適合順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)并行訪問(wèn)同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)存儲(chǔ)單元可同時(shí)訪問(wèn)。提高效率顯著提升數(shù)據(jù)傳輸速度?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。片選信號(hào)和地址信號(hào)片選信號(hào)片選信號(hào)用于選擇一個(gè)特定的存儲(chǔ)器芯片，它是一個(gè)邏輯信號(hào)，當(dāng)它為高電平時(shí)，表示選擇該芯片，當(dāng)它為低電平時(shí)，表示不選擇該芯片。地址信號(hào)地址信號(hào)用于指定存儲(chǔ)器中的特定單元，每個(gè)單元都有一個(gè)唯一的地址，地址信號(hào)決定要訪問(wèn)哪個(gè)存儲(chǔ)單元。內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)內(nèi)部存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，通常由**主存儲(chǔ)器**和**高速緩存**組成。主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存放程序和數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)器，可以被CPU直接訪問(wèn)。高速緩存是位于CPU和主存儲(chǔ)器之間的小容量、高速存儲(chǔ)器，用于存放主存儲(chǔ)器中經(jīng)常被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，以加快數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度。靜態(tài)RAM(SRAM)SRAM的工作原理SRAM使用晶體管和電容器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，每個(gè)比特位都需要6個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管都處于穩(wěn)定狀態(tài)，要么導(dǎo)通，要么截止，狀態(tài)不會(huì)隨著時(shí)間而發(fā)生改變。SRAM的特點(diǎn)速度快成本高功耗低集成度低動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)存儲(chǔ)單元DRAM使用電容存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，需要定期刷新才能保持?jǐn)?shù)據(jù)。刷新刷新周期通常為幾毫秒，刷新操作會(huì)將電容上的電荷重新充電，確保數(shù)據(jù)不丟失。成本低與SRAM相比，DRAM的成本更低，因此被廣泛應(yīng)用于主存儲(chǔ)器。SRAM和DRAM的區(qū)別速度SRAM比DRAM速度快成本SRAM比DRAM成本高功耗SRAM比DRAM功耗高非易失性存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)持久性即使在斷電后，數(shù)據(jù)也能保持。應(yīng)用范圍廣適用于嵌入式系統(tǒng)、存儲(chǔ)卡、固態(tài)硬盤等領(lǐng)域。類型多樣包括EPROM、EEPROM、Flash存儲(chǔ)器等。EPROM可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器一次性編程在出廠時(shí)是空白的，可以被用戶編程一次。紫外線擦除使用紫外線照射來(lái)擦除已寫入的數(shù)據(jù)。EEPROM1可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory)2電氣擦除可以通過(guò)電信號(hào)擦除和重新編程3字節(jié)級(jí)擦除可以擦除單個(gè)字節(jié)，而不是整個(gè)芯片4應(yīng)用BIOS、存儲(chǔ)配置信息、數(shù)據(jù)記錄等Flash存儲(chǔ)器SD卡廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)和電腦等設(shè)備。U盤便攜式存儲(chǔ)設(shè)備，用于數(shù)據(jù)備份和文件傳輸。固態(tài)硬盤取代傳統(tǒng)硬盤，提升電腦性能。存儲(chǔ)器的應(yīng)用個(gè)人電腦主存儲(chǔ)器（RAM）存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。硬盤存儲(chǔ)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)微控制器通常使用閃存存儲(chǔ)程序代碼。外部存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，例如SD卡。個(gè)人電腦中的存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(RAM)用于存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，速度快但容量有限。硬盤(HDD)用于存放操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件，容量大但速度相對(duì)較慢。固態(tài)硬盤(SSD)速度更快、體積更小、更節(jié)能，逐漸取代傳統(tǒng)硬盤。閃存(Flash)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，體積小、便于攜帶，價(jià)格便宜。嵌入式系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)通常需要小巧的存儲(chǔ)器，以滿足有限的空間需求。嵌入式設(shè)備通常需要快速響應(yīng)，因此需要速度較快的存儲(chǔ)器。嵌入式設(shè)備需要低功耗存儲(chǔ)器，以延長(zhǎng)電池壽命。存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)1容量不斷增大從KB到GB，再到TB，甚至PB2速度不斷提高納秒級(jí)，甚至皮秒級(jí)3成本不斷下降摩爾定律4能耗不斷降低節(jié)能環(huán)保容量不斷增大過(guò)去現(xiàn)在KBGB,TB小型機(jī)移動(dòng)設(shè)備速度不斷提高存儲(chǔ)器速度的提高得益于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，例如更小的晶體管尺寸和更快的信號(hào)傳輸速度。成本不斷下降