【正文】 次片內 Cache寫命中時， CPU要在總線上啟動一個存儲器寫周期。 對于直接映射方式來說，可以作為被置換的舊塊只有唯一的一個。 ? DDR（ Double Data Rate） SDRAM—— 雙倍數(shù)據(jù)傳輸?shù)腟DRAM。 ?控制信號的連接。 8KB (2) CS 8KB (1) CS 8KB (4) CS 24 譯碼器 A0~A12 A13~A14 Y0 Y1 Y3 ... 44 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 存儲器的擴展技術 2. 存儲器芯片的地址分配和片選 —— 部分譯碼法 共占用25組地址 造成地址空間的重疊 芯片 A19 ~ A15 A14 A13 A12 ~ A0 地址空間（順序方式） ① 00000 00 0000000000000 ～ 1111111111111 00000H~01FFFH …… …… 11000 C0000H~C1FFFH …… …… 11111 F8000H~F9FFFH ② …… 01 …… 11000 C2022H~C3FFFH …… …… ③ …… 10 …… 11000 C4000H~C5FFFH …… …… ④ …… 11 …… 11000 C6000H~C7FFFH …… …… 45 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 存儲器的擴展技術 2. 存儲器芯片的地址分配和片選 —— 部分譯碼法 46 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 存儲器的擴展技術 2. 存儲器芯片的地址分配和片選 —— 部分譯碼法 例 :由 Z80CPU與 1KB ROM、 1KB RAM構成的計算機系統(tǒng)方框圖如下，用部分譯碼法，求出 ROM、 RAM在內存儲器系統(tǒng)中的地址范圍 。 19 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 半導體存儲器的基本知識 ? 半導體存儲器芯片的結構 地址譯碼和驅動 I/O控制電路 地址鎖存 存儲體 讀寫控制 AB CB DB 控制邏輯接收 CPU送來的啟動、讀、寫及清除命令，經控制電路處理后，由控制邏輯產生一組時序信號來控制存儲器的讀出和寫入操作。 ? 價格 /位 —— 常用每字節(jié)或每 MB成本表示，即 C=價格 /容量 ? 可靠性 —— 通常用平均無故障工作時間（ Mean Time Between Failures，簡稱 MTBF）即兩次故障之間的平均時間來衡量。1 微機原理與接口技術 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 2 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) ? 存儲器概述 ? 半導體存儲器的基本知識 ? 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 高速緩沖存儲器 ? 輔助存儲器 3 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 存儲器概述 ? 一個 雙穩(wěn)態(tài) 的 半導體電路 或 磁性材料 的存儲元均可存儲一位二進制代碼，這個二進制代碼位是存儲器中最小的存儲單位，稱為一個 存儲位 或 存儲元 。 8 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 存儲器概述 ? 存儲系統(tǒng)的概念 存儲系統(tǒng) 由 存放程序和數(shù)據(jù)的各類 存儲設備 及 相關軟件 構成。 20 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 半導體存儲器的基本知識 ? 典型芯片 SRAM 引腳特點 ?地址線 An 接 CPU 的地址總線 AB ?數(shù)據(jù)線 Dm 接 CPU 的數(shù)據(jù)總線 DB ?片選線 /CE（ /CS）由 CPU 的 AB 線譯碼產生 ?讀寫線 /OE、 /WE 由 CPU 的控制線 /RD、 /WR控制 AB DB VCC GND /RD /WR /OE /WE /CS A0 ~ An D0 ~ Dm 譯碼電路 21 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 半導體存儲器的基本知識 ? 典型芯片 1. SRAM存儲芯片 —— Intel 2114 1K 4bit的 SRAM存儲器 芯片 VCC GND A3 A4 A5 A6 A7 A8 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 輸入 數(shù)據(jù) 控制 行 選 擇 64?64 存儲矩陣 列 I/O電路 列選擇 A0 A2 A1 A9 A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 GND CS WE CS WE Vcc A7 A8 A9 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 17 16 15 14 13 12 11 10 （ b） Intel 2114的外部引腳 （ a） Intel 2114的內部結構 22 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 半導體存儲器的基本知識 ? 典型芯片 2. SRAM存儲芯片 —— Intel 6264 8K 8bit低功耗 CMOS SRAM A0 A1 A2 A10 Y譯碼 存儲體 存儲體 控制邏輯 X 譯 碼 A3 A9 A11 A12 … … I/O 緩 沖 D0～ D7 VCC CS2 A8 A9 A10 A11 27 28 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 D7 D6 D5 D4 D3 NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6264 … WE1CSOE （ b）外部引腳圖 （ a）內部結構 23 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 半導體存儲器的基本知識 ? 典型芯片 2. SRAM存儲芯片 —— Intel 6264 8K 8bit低功耗 CMOS SRAM ? 提供兩條片選線是為了應用時控制方式多樣 ? 讀寫線為兩條是為不同 CPU服務 /CS1接低、 CS2控制 /CS1 CS2 GND 6264 CS2接高、 /CS1控制 /CS1 CS2 VCC 6264 8086CPU 6264SRAM 讀 :/RD=L,/WR=H。 DB A10 Z80CPU AB 譯 碼 器 1KB ROM /CE 1KB RAM /CE 47 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 存儲 器的擴展技術 2. 存儲器芯片的地址分配和片選 —— 部分譯碼法 例 :由 Z80CPU與 1KB ROM、 1KB RAM構成的計算機系統(tǒng)方框圖如下，用部分譯碼法，求出 ROM、 RAM在內存儲器系統(tǒng)中的地址范圍 。 61 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 主存儲器的接口技術 2. CPU與 DRAM的 連接 DRAM與 CPU的連接較復雜，要增加 多路轉換器 和 刷新控制 部分 ? DRAM芯片的地址是分行、分列、分時輸入的 ? DRAM有刷新要求 刷新時鐘 刷新控制 多路控制 行 /列 多路器 刷新 多路器 刷新 計數(shù)器 CPU DB RA7～ RA0 A15～ A8 A7～ A0 MA7～ MA0 A7 …. A0 DRAM 芯片（組） A15～ A0 RAS CAS WE典型的 DRAM與 CPU連接電路 62 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? PC系列微機的主存儲器組織 1. 8位存儲器接口 如果數(shù)據(jù)總線為 8位，而主存按字節(jié)編址，則匹配關系比較簡單。 ? DDR2（ Double Data Rate 2） SDRAM。全相聯(lián)映射和組相聯(lián)映射方式則存在多中選一的問題，常用的替換策略有以下 3種： ? 先進先出 (FIFO)策略 ? 使用次數(shù)最少 (LFU)策略 ? 近期最少使用 (LRU)策略 84 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 高速緩沖存儲器 ? 替換策略 ? 先進先出 (FIFO)策略 把最先調入 Cache的字塊替換出去。其他 Cache監(jiān)聽到此主存塊地址及寫信號后，即可把它們各自保存的該塊拷貝及時作廢。 活動頭硬盤 —— 每個盤面上只有一個讀 /寫頭 ，安裝在讀寫臂上，當需要在不同磁道上讀寫時，要驅動讀寫臂沿盤面做徑向移動。其速度包括刻錄速度、重寫速度、讀取速度。 98 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 硬盤存儲器 1. 硬盤的基本結構與分類 —— 硬盤的分類 磁道 固定磁頭 移動磁頭 移動磁頭 多盤片磁盤 99 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 硬盤存儲器 2. 硬盤驅動器 包括： 磁頭定位驅動系統(tǒng) 主軸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) 磁盤 磁 盤 組 主軸 磁頭 音圈 電機 位置檢測 定位驅動 模擬控制 放 大 閉環(huán)自動控制系統(tǒng) 由磁盤控制 器送來的目 標磁道信號 測 速 輸 出 讀寫臂 傳動機構 100 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 硬盤存儲器 3. 硬盤控制器與接口 磁盤控制器 是 主機 與磁盤驅動器之間 的 接口 ? 接收 主機發(fā)來的命令，轉換成磁盤驅動器的控制命令 ? 實現(xiàn)主機和驅動器之間的數(shù)據(jù)格式轉換 ? 控制磁盤驅動器讀寫 對主機 通過總線 對硬盤 （設備） 101 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 硬盤存儲器 4. 硬盤的信息分布和磁盤地址 硬盤的盤片由硬質鋁合金材料制成，硬盤中信息分布呈以下層次： 記錄面 、 磁道 、 柱面 、 扇區(qū) 102 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 硬盤存儲器 4. 硬盤的信息分布和磁盤地址 磁盤 地址是主機向磁盤控制器送出的尋址信息，一般表示為： ? 驅動器號 (選擇磁盤組 ) ? 圓柱面 (磁道 )號 ? 記錄面 (磁頭 )號 ? 扇區(qū)號（記錄號） ? 扇區(qū)數(shù) (數(shù)據(jù)讀寫量 ) 103 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 輔助存儲器 ? 光盤存儲器 1. 光盤存儲器的類型 根據(jù)性能和用途的不同，光盤存儲器可分為 4種類型： ? CDROM(Compact Disc Read Only Memory)光盤 —— 只讀型光盤，也稱為固定型光盤。這樣雖然第一次寫命中時花費了一個存儲周期，但對維護系統(tǒng)全部 Cache的一致性有利。缺點：效果不佳。 71 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) ? 存儲器概述 ? 半導體存儲器的基本知識 ? 微機系統(tǒng)中的主存儲器組織 ? 高速緩沖存儲器 ? 輔助存儲器 72 第 5章 微機的存儲系統(tǒng) 高速緩沖存儲器 ? Cache的工作 原理 Cache是為了把由 DRAM組成的大容量內存儲器都看作是高速存儲器而設置的小容量局部存儲器 ,一般 由高速SRAM構成 。 8位微處理器 8088提供讀選通、寫選通和 IO等控制信號去控制存儲器系統(tǒng)的讀 /寫操作。 ?1KB ROM芯片存儲范圍圖 ?當 A1 A1 A1 A1 A11 = 00000時， 1KB ROM存儲范圍為 0000H ~ 03FFH ?當 A1 A1 A1 A1 A11 = 11111時， 1KB ROM存儲范圍為 F800H ~ FBFFH ?由于 A11 ~ A15共 5條地址線未參加譯碼 ,每個存儲單元的地址重碼 25 = 32個 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 X X X X X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X 0 1