【正文】 111 1111B 4個(gè) SRAM片的片內(nèi)地址線各 13位 (A0~A12)，分別與CPU的 A1~A13一一對(duì)應(yīng)相連。 A15~A19：置 1 M/IO*：置 1 15位： A1 A13~A A0 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的連接 刷新時(shí)注意： 1）存儲(chǔ)器不與外部數(shù)據(jù)總線相連。 2）刷新是按行進(jìn)行的。 不與 CPU交換信息 只是內(nèi)部的刷新 例：用 4K 1位 DRAM芯片組成一個(gè) 8K 8位的存儲(chǔ)體。分析： 1）每 8片 構(gòu)成一個(gè) 4K 8位芯片組，需 2組， 共 16片。 2）讀 /寫(xiě)周期中， 首先 選中芯片組中的一個(gè)（ IO/M*及片選地址信號(hào) A12控制）， 其次 片內(nèi) CE*、 R/W*控制對(duì)被選中的 8片存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀 /寫(xiě)。 3）刷新周期中， 首先 選中兩個(gè)芯片組（ IO/M*及 刷新命令的 共同控制下）， 其次 當(dāng) CPU發(fā)出一個(gè)刷新命令時(shí)，在刷新行地址信號(hào)選通下，整個(gè)存儲(chǔ)器所有 16片芯片中的 同一行 同時(shí)被刷新，列地址處于高阻態(tài)。 即 16個(gè)芯片的刷新次數(shù)同單片的刷新次數(shù)。 對(duì)于刷新次數(shù)： 4K 1位 DRAM芯片的存儲(chǔ)矩陣排列為 64行 64列， 只要在 2ms內(nèi)將所有 64行 輪流刷新一遍即可。 6+6 根據(jù) CPU及 DRAM的型號(hào)不同，刷新方式也不同，常有 3種： (1) 定時(shí)集中刷新。 對(duì)所有基本存儲(chǔ)電路逐行順序地刷新，刷新期間不能進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作，刷新結(jié)束后再開(kāi)始工作周期。 如對(duì) 32 32的存儲(chǔ)矩陣進(jìn)行刷新，讀 /寫(xiě)周期為 s，刷新間隔為 2ms，則總共有 5000個(gè)周期。其中有 4968個(gè)工作周期 ( s)， 32個(gè)刷新周期 ( s)。 系統(tǒng)工作速度越高，刷新對(duì)系統(tǒng)工作速度的影響越小。 2ms 8μ s~20μ s 死時(shí)間 (2) 非同步刷新。 必須設(shè)計(jì)讀 /寫(xiě)周期與刷新周期的選擇電路。當(dāng)兩者出現(xiàn)沖突時(shí)，會(huì)因此而增加讀 /寫(xiě)周期的時(shí)間。 (3) 同步式刷新。 在每一個(gè) 指令周期中 利用 CPU不進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作的時(shí)間進(jìn)行刷新操作。 因而減少了特別增設(shè)的刷新操作時(shí)間，有利于高速化，且線路也不復(fù)雜，采用較多。 刷新與 CPU的操作 定時(shí) 小結(jié)： SRAM、 ROM與 CPU的接口 ◆ 1 SRAM、 ROM存儲(chǔ)器芯片容量： M 8 連線時(shí)注意： A、 D、 CS*、 WE*、 OE* ◆ 2 8088CPU外部數(shù)據(jù)總線、 AB、 WR*、 RD*、 IO/M* ◆ 3 8086CPU偶體與低 8位相連，用 A0=0連接 CS*。 奇體與高 8位相連，用 BHE*=0連 CS* 。 ◆ 4 譯碼器：由 芯片數(shù) 確定連 CS* 其輸入端接： A ；輸出端連 CS*以確定地址區(qū)域。 ◆ 5 DRAM與 CPU的接口 DRAM存儲(chǔ)器芯片容量： M 1 刷新：按行刷新， T刷新 =T讀寫(xiě) 微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)組成 ◆ SRAM（ Static RAM）： 速度快，集成度低，功耗大成本高，適用于小容量存儲(chǔ)器。 PC機(jī)中用做 Cache。 ◆ DRAM（ Dynamic RAM）：速度慢，集成度高，功耗小成本低，適用于大容量存儲(chǔ)器。 PC機(jī)中用做 內(nèi)存條 。 ◆ ROM： EEPROM系統(tǒng)自檢、 BIOS等。 ◆ MOS的靜態(tài)：功耗低存放 CMOS參數(shù)。 ◆ 虛存 ：虛擬內(nèi)存容量，彌補(bǔ)內(nèi)存和外存間的容量差距，具有提供大容量和程序編址的優(yōu)點(diǎn)，最大限度地減少慢速外存對(duì) CPU的影響。 1. 32位存儲(chǔ)器的組成 單字節(jié) 數(shù)據(jù)的地址可以是任意 (奇 /偶地址 )； 雙字節(jié) 數(shù)據(jù)，常以偶地址為低 8位數(shù)據(jù)地址； 4字節(jié) 數(shù)據(jù)，最低 2位為 0的地址作為低 8位數(shù)據(jù)地址， 80486微處理器為了實(shí)現(xiàn) 8位、 16位和 32位數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，設(shè)有 4個(gè)字節(jié)選擇控制信號(hào)引腳 BE3*~BE0*。 設(shè)有 4個(gè)字節(jié)選擇控制信號(hào)引腳： BE3*、 BE2*、 BE1*、 BE0*。 0 0 0 0 D31~D2 D23~D1 D15~D D7~D0。 選擇控制信號(hào)引腳和 A1A0確定不同位置的字節(jié)。 當(dāng)只寫(xiě)入 高位字及其某個(gè)字節(jié) 時(shí)，該數(shù)據(jù) 自動(dòng)重復(fù) 在相應(yīng)低位字及其字節(jié)上。 486與 32位存儲(chǔ)器： ◆ 486： AB： 32位， DB： 32位即 4個(gè)字節(jié)。 ◆ 32位存儲(chǔ)體： 32KB=32K 8位： 分析： 1） 4個(gè) 存儲(chǔ)體確定不同位置的 4個(gè)字節(jié)，與 486的 DB連； 2） A A0、 BE3*、 BE2*、 BE1*、 BE0*連接 CS*； 3） A16~A2連接每個(gè)存儲(chǔ)體的 A14~A0； 4） A19~A18連接 24譯碼器； A1 A18連接譯碼器 CE014~ AAWE OECE014~ AAWE OECE014~ AAWE OECE014~ AAWE OE031~ DD07~ DD815~ DD1623~ DD2431~ DD1?1?1?1?0BE1BE2BE3BE216~ AAWRRD譯碼器19A18A01232. 64位存儲(chǔ)器的組成 Pentium系列： AB： 32位， DB： 64位 即 8個(gè)字節(jié) 。 需要 8個(gè)存儲(chǔ)體， BE7*~BE0*控制。 大多數(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)微處理器與存儲(chǔ)器接口時(shí)使用獨(dú)立的寫(xiě)信號(hào)。 3. 不同字節(jié)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)控制 通常內(nèi)部是 32位數(shù)據(jù)總線，而外部是 8/l6位的。 為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)地址的讀 /寫(xiě)操作。 74LS245： 8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換控制電路 Cache與主存儲(chǔ)器 高速緩沖存儲(chǔ)器： Cache Memory，簡(jiǎn)稱(chēng) Cache。是介于內(nèi)存與 CPU之間的一種快速小容量 SRAM存儲(chǔ)器。 Cache工作原理 一次命中 一次未命中 同步 Cache 插入等待周期 在多數(shù)情況，指令是順序執(zhí)行的，指令地址的分布就是連續(xù)的，再加上循環(huán)程序段和子程序段要重復(fù)執(zhí)行多次，因此對(duì)這些地址的訪問(wèn)就自然具有時(shí)間上集中分布的傾向。 程序訪問(wèn)的局部性： 對(duì)局部范圍的存儲(chǔ)器地址頻繁訪問(wèn)，而對(duì)此范圍以外的地址則訪問(wèn)甚少的現(xiàn)象。 目前微機(jī)中， Cache存儲(chǔ)器一般裝在主機(jī)板上。為了進(jìn)一步提高存取速度，在 Iel80486CPU中集成 8KB的數(shù)據(jù)和指令共用的 Cache，在 PentiumCPU中集成了 8KB的數(shù)據(jù) Cache和 8KB的指令 Cache，與主機(jī)板上的 Cache存儲(chǔ)器形成兩級(jí) Cache結(jié)構(gòu)。 在主存 Cache存儲(chǔ)體系中，所有的程序和數(shù)據(jù)都在主存中， Cache存儲(chǔ)器只是存放主存中的一部分程序塊和數(shù)據(jù)塊的副本，以 塊 為單位的存儲(chǔ)方式。 Cache和主存被分成塊，每塊由多個(gè)字節(jié)組成。由上述程序訪問(wèn)的局部性原理可知， Cache中的程序塊和數(shù)據(jù)塊會(huì)使 CPU要訪問(wèn)的內(nèi)容大多數(shù)情況下已經(jīng)在 Cache存儲(chǔ)器中， CPU的讀寫(xiě)操作主要在 CPU和Cache之間進(jìn)行。 Cache組織結(jié)構(gòu) 1. Cache的組成 微機(jī)系統(tǒng)中 Cache由 SRAM、 TagRAM和 Cache控制器3個(gè)模塊組成： S R A MT a g R A MC a c h e 控 制 器CPU從內(nèi)存中按行存放數(shù)據(jù) 存放 Cache行的內(nèi)存地址 窺視和捆綁 修改 Cache與內(nèi)存數(shù)據(jù)一致 2. Cache的結(jié)構(gòu) 讀結(jié)構(gòu) ：旁視 (LOOK Aside)和通視 (LOOK Through)高速緩存。 寫(xiě)策略 ：寫(xiě)通 (WriteThrough)和回寫(xiě) (WriteBack)。 通常在讀結(jié)構(gòu)中也包含寫(xiě)策略。 1) 旁視 Cache Cache與主存并接， 同時(shí)監(jiān)視 CPU的一個(gè)總線周期 。 Cache將 CPU發(fā)出的尋址與其內(nèi)部每個(gè)數(shù)據(jù)行的地址進(jìn)行比較，如果在 Cache中，便 讀出 。否則主存將響應(yīng) CPU發(fā)出的讀周期，讀出經(jīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線送 CPU。與此同時(shí) Cache將 捆綁來(lái)自主存 的數(shù)據(jù)行，便 CPU下次尋址時(shí) Cache能命中。 微 處 理 器S R A MC a c h e 控 制 器T a g R A M系 統(tǒng) 接 口同時(shí)監(jiān)視及時(shí)捆綁。 若其他的總線控制設(shè)備正在訪問(wèn)主存，旁視 Cache不能被微處理器訪問(wèn)。 2) 通視 Cache 主存接到系統(tǒng)接口上， Cache位于 CPU和主存間，CPU發(fā)出讀總線周期在到達(dá)主存前 必先 經(jīng) Cache。 當(dāng) CPU啟動(dòng)一次讀總線周期時(shí)，若 Cache命中，便不再訪問(wèn)主存。否則， Cache將該讀總線周期經(jīng)系統(tǒng)接口傳至主存，由主存響應(yīng)。同時(shí)， Cache將 捆綁 從主存讀出的數(shù)據(jù)行，便 CPU下次訪問(wèn)該數(shù)據(jù)行時(shí)，能命中。 先訪問(wèn)再捆綁， 系統(tǒng)的主控設(shè)備訪問(wèn)主存時(shí)，微處理器仍能訪問(wèn)通視 Cache， 通視 Cache的工作效率較旁視 Cache高，電路復(fù)雜。 微 處 理 器C a c h e 控 制 器 T a g R A MS R A M系 統(tǒng) 接 口3) 寫(xiě)策略 采用寫(xiě)通策略或回寫(xiě)策略，解決 Cache更新內(nèi)容丟失現(xiàn)象。 由于 Cache中所保存的內(nèi)容是主存中某一小部分內(nèi)容的副本，實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持 Cache中的內(nèi)容與主存相應(yīng)部分內(nèi)容一致。否則，若 Cache某一位置內(nèi)容更新后，未能及時(shí)更新主存相應(yīng)部分，則稍后新寫(xiě)入 Cache的數(shù)據(jù)正好要寫(xiě)入剛被更新過(guò)的 Cache某位置，這樣，剛被更新過(guò)的 Cache某位置的數(shù)據(jù)便被覆蓋，而主存中相應(yīng)部分也未保存該數(shù)據(jù)。 寫(xiě)通策略 ：指每當(dāng)微處理器對(duì) Cache某一位置更新數(shù)據(jù)時(shí)， Cache控制器隨即將這一更新數(shù)據(jù) 寫(xiě)入主存 的相應(yīng)位置上，使主存隨時(shí)擁有 Cache的最新內(nèi)容。 優(yōu)點(diǎn)：及時(shí)寫(xiě)入內(nèi)存，不會(huì)發(fā)生更新數(shù)據(jù)的丟失。 缺點(diǎn)：對(duì)主存寫(xiě)操作的總線周期頻繁，影響了系統(tǒng)的操作速度。 回寫(xiě)策略： 每當(dāng)微處理器對(duì) Cache中某一位置更新數(shù)據(jù)時(shí)，該更新的數(shù)據(jù)并不立即由 CPU寫(xiě)入主存相應(yīng)位置，而是由 Cache暫存 起來(lái)，這樣，微處理器可繼續(xù)執(zhí)行其他操作。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng) 總線空閑 時(shí)由 Cache控制器將此更新數(shù)據(jù) 寫(xiě)回主存 相應(yīng)部分。 先檢查更新位，為 1， Cache 中更新過(guò)，主存中未更新過(guò)，將該位置原存數(shù)據(jù)寫(xiě)回主存相應(yīng)部分后，再向該位置寫(xiě)入新數(shù)據(jù)。為 0則寫(xiě)入新數(shù)據(jù)。 作業(yè)：