文档介绍：第六章半导体存储器
概述
SRAM
动态存储器DRAM
只读存储器ROM
存储器系统的设计
概述
通过前面章节的讨论,我们对存储器的功能已经有了初步的了解。有了存储器,计算机才具有记忆功能,从而实现程序存储,使计算机能够自动高速地进行各种复杂的运算。存储器系统是微机系统中重要的分系统。
内存储器用来存放当前运行的程序和数据,一般由一定容量的速度较高的存储器组成,CPU可直接用指令对内存储器进行读/写操作。在微机中,内存储器是由半导体存储器芯片组成。内存储器也称为主存储器, 或简称为存储器。
存储器系统由内存储器和外存储器两部分组成。
外存储器是CPU通过I/O接口电路才能访问的存储器,其特点是存储容量大、速度较低,又称海量存储器或二级存储器。外存储器用来存放当前暂时不用的程序和数据。CPU不能直接用指令对外存储器进行读/写操作,如要执行外存储器存放的程序,必须先将该程序由外存储器调入内存储器。在微机中常用硬磁盘、软磁盘作为外存储器。
半导体存储器按存取方式不同,分为读写存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。读写存储器指机器运行期间可读、可写的存储器。
目前微机中作为内存储器的半导体存储器,其主要特点是采用大规模集成电路技术构成单个芯片形式或者大容量的条形动态存储器形式,因而使用方便,价格较低。
只读存储器指机器运行期间只能读出信息,而不能写入信息的存储器。RAM是随机存取存储器的意思,“随机存取”含意是指对存储器任何一个单元中信息的存取时间与其所在位置无关。它是相对于“顺序存取”而言的。对顺序存取(或串行存取)的存储器(如磁带),必须按顺序访问各单元,即信息的存取时间与其所在位置有关。对内存储器而言,随机存取存储器和读写存储器是一回事,读写存储器的英文缩写应为RWM(Read Write Memory)。由于拼读困难,都称作RAM。
读写存储器按信息存储方式可分为静态RAM(Static RAM, 简称SRAM)和动态RAM(Dynamic RAM, 简称DRAM)。
只读存储器有 3 种类型:
掩模式ROM(简称ROM)、可编程只读存储器PROM(Programmale ROM)和可擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM)。只读存储器电路比RAM简单,故集成度高,成本也低。其最大优点是所存信息能长期保存,当电源断电时,ROM中的信息不会消失,通电后立即可以使用,是非易失性的。因此,通常用ROM存放引导装入程序,系统每次加电立即进入ROM区的程序,在执行引导装入程序时把存在磁盘或其它外存储器上的程序和数据装入内存并启动其它程序运行。ROM还可以存放一些不需改变的其它程序和数据。
在微型计算机的存储器中,既有RAM模块,又有ROM模块。
半导体存储器的制造工艺多种多样。根据工艺不同,半导体存储器又分为双极型TTL逻辑、发射极耦合(ECL)逻辑、 NMOS、 CMOS、 HMOS等几种存储电路形式。
半导体存储器技术性能指标主要有以下几项:
1) 存储容量
存储容量是存储器的一个重要指标。存储容量是指存储器可以存储的二进制信息量,它一般是以能存储的字数乘以字长表示的。即存储容量=字数×字长,如一个存储器能存4096 个字,字长16 位,则存储容量可用 4096×16 表示。
微型计算机中的存储器几乎都是以字节(8位)进行编址的,也就是说总认为一个字节是“基本”的字长,所以常常只用可能存储的字节数来表示存储容量。
存储器存储的字节数常常很大,如16384、32768、65 536,为了表示方便,常常以 1024 为 1 K,以KB为存储容量的单位,这样上述 3 个存储器的存储容量可分别表示为16 KB、32 KB和64 KB。
2) 最大存取时间
存储器的存取时间定义为存储器从接收到寻找存储单元的地址码开始,到它取出或存入数据为止所需的时间。通常手册上给出这个参数的上限值,称为最大存取时间。显然,它是说明存储器工作速度的指标。最大存取时间愈短,计算机的工作速度就愈快。半导体存储器的最大存取时间为十几ns到几百ns。
显然,存储容量是反映存储器存储能力的指标。
3) 可靠性
可靠性是指存储器对电磁场及温度等变化的抗干扰性, 半导体存储器由于采用大规模集成电路结构,可靠性高,平均无故障时间为几千小时以上。
4) 其它指标
体积小、重量轻、价格便宜、使用灵活是微型计算机的主要特点及优点,所以存储器的体积大小、功耗、工作温度范围、成本高低等也成为人们关心的指标。
上述指标,有些是互相矛盾的