文章目录

主存储器
- 一.主存的结构
- - 1.逻辑结构
  - 2.物理结构
- 二.随机读写存储器RAM
- - 1.静态读写存储器SRAM
  - 2.动态读写存储器DRAM
- 三.只读存储器ROM
- 四.存储器芯片的字位扩展
- - 1.字扩展
  - 2.位扩展

主存储器

一.主存的结构

1.逻辑结构

主存用来存储二进制的程序和数据，由许多存储单元组成。
每个存储单元用二进制编码的地址标识，并依据地址寻址访问，对每个存储单元可进行随机读，写操作。
主存容量可表示为：
主存存储容量 = 存储单元数 × 存储单元的位数 = 2 n × m 位主存存储容量=存储单元数\times存储单元的位数=2^n\times m位主存存储容量=存储单元数×存储单元的位数=2n×m位
其中n为存储单元地址位数（CPU地址线数）m为每个存储单元可存储的位数。

2.物理结构

每个存储元由1个二进制位的电路构成，若干个存储元电路组成存储单元，许多存储单元电路以行列矩阵组成存储芯片，通过芯片内一维或二维地址译码选择某个存储元。

二.随机读写存储器RAM

1.静态读写存储器SRAM

静态读写存储器SRAM是构成小容量高速存储器最常用的部件，高速缓冲存储器Cache就采用SRAM构成。

从1位静态RAM存储元电路可以看到：

（1）用n个1位存储元电路同时工作可以构成n位存储单元。
（2）数据一旦写入，其信息就稳定地保存在电路中并等待读出。无论读多少次，只要不断电，该信息就会一直保持下去，这里是“静态”一词的由来。
（3）SRAM初始加电时，其状态是随机的。写入新的状态，原来的旧状态就消失了。新状态一直维持到写入更新的状态为止。
（4）在电路工作时，即使不进行读写操作，只是保持在加电状态下，电路中就一定会有功率消耗。因此与DRAM相比较，SRAM功耗大。每存储一个二进制位，平均需要用到六个晶体管，所以集成度不能做得很高。相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积

2.动态读写存储器DRAM

动态读写存储器DRAM速度快（仅次于SRAM），集成度高，功耗小，单位容量价格低，在计算机中的得到广泛应用，计算机中的内存条全部采用动态存储器。

动态读写存储器DRAM的刷新方式:
DRAM的刷新是按行进行的
（1）集中式：

（2）分布式：

（3）异部式：

三.只读存储器ROM

只读存储器ROM的重要特性是其存储信息的非易失性，即存放在ROM中的信息不会因为掉电而丢失。当再次加电时，其存储的信息依然存在。

（1）掩膜工艺ROM：提前根据ROM要存储的信息进行设计生产，一旦制出成品，其存储的信息即可读出使用，但无法再次更改。一些固定不变的的程序或数据适合用掩膜型ROM存储，生产成本低。
（2）可一次编程ROM（PROM）：允许用户对ROM进行一次编程，一旦编程后信息就永远固定下来，无法再次改变其内容。
（3）可擦去重写PROM：使用最广泛的ROM，允许将其存储内容利用物理方法擦除，擦除后可重新对其编程，写入新的内容。利用紫外线擦除的PROM称为EPROM，用电方法擦除的PROM称为EEPROM。
（4）闪速存储器（Flash）：闪速存储器是点可擦除可多次编程存储器的一种，与EEPROM不同之处在于其擦除和写入的速度比较快，为强调其写入速度快而称之为Flash。制造工艺上分为或非型（NOR）和与非型（NAND）。比较：1）NOR读速度比NAND快一些，2）NAND写速度比NOR快很多，3）NAND的擦除速度远比NOR快。

四.存储器芯片的字位扩展

1.字扩展

四片8K × {\times} × 8b的SRAM芯片构成一个32K × {\times} × 8b的存储器，采用典型的字扩展方式：

字扩展方式的目的是增加存储器的字数，而每个存储单元的字长或位数保持不变，连接特点是：

（1）两个芯片的数据线，地址线，读信号，写信号并联，即两个芯片编号相同的数据线连接在一起，编号相同的地址线连接在一起。读信号连在一起，写信号连在一起。
（2）通过控制片选信号，保证任何时刻最多只能有一个芯片被选中。

字扩展芯片的地址映射举例：

假如选择器的电路结构如上图所示，则让选择器使能端全部有效的条件是高四位位1100，

即C。后三位是对芯片序号的选择，以芯片0为例，后三位为000时选中芯片0.此时高7位地

址线数据为1100 000.低13位则是芯片的片内地址，范围为0000000000000到

11111111111111.那么与高7位组合后，映射到芯片0的整个20位地址范围为：

1100 （选择器有效） 000 （芯片 0 编号） 0000000000000 （片内地址最小值） 1100（选择器有效） 000（芯片0编号） 0000000000000（片内地址最小值） 1100（选择器有效）000（芯片0编号）0000000000000（片内地址最小值）
1100 （选择器有效） 000 （芯片 0 编号） 1111111111111 （片内地址最大值） 1100（选择器有效） 000（芯片0编号） 1111111111111（片内地址最大值） 1100（选择器有效）000（芯片0编号）1111111111111（片内地址最大值）
该范围即： C 0000 − C 1 F F F C0000-C1FFF C0000−C1FFF
其他芯片的地址范围映射与之类似。

2.位扩展

用两片2K × \times × 4b的SRAM芯片构成一个2K × \times × 8b的存储器，采用典型的位扩展的方式：

位扩展的目的是增加每个存储单元的位数（字长），而存储器总的字数（存储单元个数）保持不变，连接特点是：

（1）两个芯片的地址线，读信号线，写信号线并联，即两个芯片编号相同的地址线连接在一起，读信号连接在一起，写信号连接在一起，进行统一控制。
（2）各芯片的数据线单独引出，分别提供8位数据的低4位和高4位。
（3）在进行8位数据读写时，两个芯片的片选同时有效（即两芯片同时被选中）

系统总线数据线的低四位连在第一个芯片的数据线上，系统总线数据线的高四位连接在第二个芯片的数据线上。两个芯片的片选信号连在选择器的同一个输出上，即两个芯片被同时选中。

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