【正文】 1 微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用 —— 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 合肥工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 2 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 ROM RAM 3 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 ROM RAM 4 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī) (包括微機(jī) )硬件系統(tǒng)的重要組成部分，有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才具有“記憶”功能，才能把程序及數(shù)據(jù)的代碼保存起來(lái)，才能使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)脫離人的干預(yù)，而自動(dòng)完成信息處理的功能。 5 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 6 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 存儲(chǔ)器的分類 ? 按存儲(chǔ)介質(zhì)分類 —— 磁芯存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光電存儲(chǔ)器、磁膜、磁泡和其它磁表面存儲(chǔ)器以及光盤存儲(chǔ)器等。 ? 按存取方式分類 —— 隨機(jī)存儲(chǔ)器 (內(nèi)存和硬盤 )、順序存儲(chǔ)器 (磁帶 )。 ? 按存儲(chǔ)器的讀寫功能分類 —— 只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)。 ? 按信息的可保存性分類 —— 非永久記憶的存儲(chǔ)器、永久性記憶的存儲(chǔ)器。 ? 按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分類 —— 主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、緩沖存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器等。 7 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 存儲(chǔ)器系統(tǒng)的三項(xiàng)主要性能指標(biāo)是 【 容量 】 、 【 速度 】 和 【 可靠性 】 。 ? 存儲(chǔ)容量： 是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的首要性能指標(biāo)，因?yàn)榇鎯?chǔ)容量越大，則系統(tǒng)能夠保存的信息量就越多，相應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能就越強(qiáng)； ? 存取速度： 直接決定了整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，因此，存取速度也是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要的性能指標(biāo)； ? 存儲(chǔ)器可靠性： 也是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。通常用平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。 為了在存儲(chǔ)器系統(tǒng)中兼顧以上三個(gè)方面的指標(biāo)，目前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通常采用三級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，即使用 高速緩沖存儲(chǔ)器 、主存儲(chǔ)器 和 輔助存儲(chǔ)器 ，由這三者構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)系統(tǒng)。從整體看，其速度接近高速緩存的速度，其容量接近輔存的容量，而其成本則接近廉價(jià)慢速的輔存平均價(jià)格。 8 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 微機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu) 9 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 存儲(chǔ)器的分類 10 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 什么叫半導(dǎo)體？ 導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，叫做半導(dǎo)體． 例如：鍺、硅、砷化鎵等． 半導(dǎo)體在科學(xué)技術(shù)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．（例如： 電視、半導(dǎo)體收音機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等） 半導(dǎo)體的一些電學(xué)特性： ① 壓敏性： 有的半導(dǎo)體在受到壓力后電阻發(fā)生較大的變化． 用途：制成壓敏元件，接入電路，測(cè)出電流變化，以確定壓力的變化． ②熱敏性： 有的半導(dǎo)體在受熱后電阻隨溫度升高而迅速減?。? 用途：制成熱敏電阻，用來(lái)測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化． 11 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 概述 ? 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 RAM ROM SRAM DRAM 掩膜 ROM PROM EPROM EEPROM Flash ROM 12 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 ROM RAM 13 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 只讀存儲(chǔ)器 (Read Only Memory,ROM)： 內(nèi)容只可讀出不可寫入，最大優(yōu)點(diǎn)是所存信息可長(zhǎng)期保存，斷電時(shí)， ROM中的信息不會(huì)消失。主要用于存放固定的程序和數(shù)據(jù)，通常用它存放引導(dǎo)裝入程序。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 RAM ROM SRAM DRAM 掩膜 ROM PROM EPROM EEPROM Flash ROM 14 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 掩膜 ROM 在出廠前由芯片廠家將程序?qū)懙?rom里，以后永遠(yuǎn)不能修改。 如圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的 4 4位的 MOS ROM存儲(chǔ)陣列，兩位地址輸入，經(jīng)譯碼后，輸出四條字選擇線，每條字選擇線選中一個(gè)字，此時(shí)位線的輸出即為這個(gè)字的每一位。此時(shí)，若有管子與其相連（如位線 1和位線 4），則相應(yīng)的 MOS管就導(dǎo)通，輸出低電平，表示邏輯“ 0” ；否則（如位線 2和位線 3）輸出高電平，表示邏輯“ 1” 。(01 010 10 0000) 15 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 可編程的 ROM(ProgrammableROM， PROM) 掩模 ROM的存儲(chǔ)單元在生產(chǎn)完成之后，其所保存的信息就已經(jīng)固定下來(lái)了，這給使用者帶來(lái)了不便。為了解決這個(gè)矛盾，設(shè)計(jì)制造了一種可由用戶通過(guò)簡(jiǎn)易設(shè)備寫入信息的 ROM器件，即可編程的 ROM，又稱為 PROM。 PROM 的類型有多種，如二極管破壞型 PROM存儲(chǔ)器，在出廠時(shí)，存儲(chǔ)體中每條字線和位線的交叉處都是兩個(gè)反向串聯(lián)的二極管的PN結(jié)，字線與位線之間不導(dǎo)通，此時(shí)，意味著該存儲(chǔ)器中所有的存儲(chǔ)內(nèi)容均為“ 1” 。如果用戶需要寫入程序，則要通過(guò)專門的 PROM寫入電路，產(chǎn)生足夠大的電流把要寫入“ 1” 的那個(gè)存儲(chǔ)位上的二極管擊穿，造成這個(gè) PN結(jié)短路，只剩下順向的二極管跨連字線和位線，這時(shí)，此位 就意味著寫入了“ 1” 。讀出的操作同掩模 ROM。 除此之外，還有一種熔絲式 PROM，用戶編程時(shí)，靠專用寫入電路產(chǎn)生脈沖電流，來(lái)燒斷指定的熔絲，以達(dá)到寫入“ 1” 的目的。 對(duì) PROM來(lái)講，這個(gè)寫入的過(guò)程稱之為固化程序。由于擊穿的二極管不能再正常工作，燒斷后的熔絲不能再接上，所以這種 ROM器件只能固化一次程序，數(shù)據(jù)寫入后，就不能再改變了。 16 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 可擦除可編程 ROM(Erasable Programmable ROM,EPROM) EPROM芯片有一個(gè)很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，開有一個(gè)玻璃窗口，透過(guò)該窗口，可以看到其內(nèi)部的集成電路，紫外線透過(guò)該孔照射內(nèi)部芯片就可以擦除其內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成芯片擦除的操作要用到 EPROM擦除器。一般擦除信息需用紫外線照射 l5~20分鐘 。 17 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 電可擦除可編程 ROM (Electronic Erasible Programmable ROM, EEPROM) EEPROM內(nèi)資料的寫入要用專用的編程器，并且往芯片中寫內(nèi)容時(shí)必須要加一定的編程電壓 (12— 24V，隨不同的芯片型號(hào)而定 )。 EEPROM在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，仍要利用一定的編程電壓，此時(shí)，只需用廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫內(nèi)容，所以，它屬于雙電壓芯片。借助于 EPROM芯片的雙電壓特性，可以使 BIOS具有良好的防毒功能，在升級(jí)時(shí)，把跳線開關(guān)打至“ ON” 的位置，即給芯片加上相應(yīng)的編程電壓，就可以方便地升級(jí)；平時(shí)使用時(shí)，則把跳線開關(guān)打至“ OFF” 的位置，防止病毒對(duì) BIOS芯片的非法修改。 18 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 只讀存儲(chǔ)器 ROM ? 快擦型存儲(chǔ)器 (Flash Memory) 快擦型存儲(chǔ)器是不用電池供電的、高速耐用的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，它以性能好、功耗低、體積小、重量輕等特點(diǎn)活躍于便攜機(jī)存儲(chǔ)器市場(chǎng)。 快擦型存儲(chǔ)器具有 EEPROM的特點(diǎn)，可在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行擦除和編程，它的讀取時(shí)間與 DRAM相似，而寫時(shí)間與磁盤驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)?？觳列痛鎯?chǔ)器有 5V或 12V兩種供電方式。對(duì)于便攜機(jī)來(lái)講，用 5V電源更為合適?？觳列痛鎯?chǔ)器操作簡(jiǎn)便，編程、擦除、校驗(yàn)等工作均已編成程序，可由配有快擦型存儲(chǔ)器系統(tǒng)的中央處理機(jī)予以控制。 快擦型存儲(chǔ)器可替代 EEPROM，在某些應(yīng)用場(chǎng)合還可取代 SRAM，尤其是對(duì)于需要配備電池后援的 SRAM系統(tǒng)，使用快擦型存儲(chǔ)器后可省去電池?？觳列痛鎯?chǔ)器的非易失性和快速讀取的特點(diǎn)，能滿足固態(tài)盤驅(qū)動(dòng)器的要求，同時(shí)，可替代便攜機(jī)中的 ROM，以便隨時(shí)寫入最新版本的操作系統(tǒng)?？觳列痛鎯?chǔ)器還可應(yīng)用于激光打印機(jī)、條形碼閱讀器、各種儀器設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中。 19 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 ROM RAM 20 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM ? 隨機(jī)存儲(chǔ)器 (Random Access Memory,RAM)： 在微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，可以隨機(jī)地對(duì)其中的各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀／寫操作。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 RAM ROM SRAM DRAM 掩膜 ROM PROM EPROM EEPROM Flash ROM 21 第五章：存儲(chǔ)器及其接口 —— 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM ? 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (Static RAM,SRAM) SRAM其存儲(chǔ)電路是以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基礎(chǔ)，只要不掉電，信息永不會(huì)丟失，不需