第七章 存储器

第七章 半导体存储器数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。

存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。

半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。

目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。

存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。

半导体存储器的分类根据使用功能的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。

按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。

存储器的容量存储器的容量=字长（n ）×字数（m ）7.1随机存取存储器（RAM ）随机存取存储器简称RAM ，也叫做读/写存储器，既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。

RAM 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。

一． RAM 的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。

存储矩阵读/写控制器地址译码器地址码输片选读/写控制输入/输出入图7.1—1 RAM 的结构示意框图1. 存储矩阵RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。

图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。

属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。

为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。

这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。

11113131131********列 译 码 器行译码器...........位线位线位线位线位线位线.......X X X Y Y Y 0131131A A A A A A A A A A 地 址 输 入地址输入0123456789D D数据线....图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵2． 址译码器址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。

以下习题来自《计算机系统结构》第七章存储体系。

7．1解释下列术语直接映像：每个主存地址映像到Cache中的一个指定地质的方式称为直接映像。

全相联映像：任何主存地址可映像到任何Cache地址的方式称为全相联映像。

组相联映像：组相联映像指的是将存储空间的页面分成若干组，各组之间是直接映像，而组内各块之间是全相联映像。

全写法：全写法也称直达法，即写操作将数据同时写入Cache和缓存。

写回法：写Cache时不写主存，仅当被写Cache数据块要被替换出去时才写回主存。

虚拟存储器：虚拟存储器是主存的扩展，当主存的容量不能满足要求时，数据可存放在外存中，在程序中仍然按地址访问外存空间。

大小取决于计算机的访存能力。

段式管理：把主存按段分配的存储管理方式称为段式管理。

页式管理：把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定大小的页，各虚拟页可装入主存中不同的实际页面位置。

段页式管理：段页式管理式段式管理和页式管理的结合，他将存储空间按逻辑模块分成段，每段又分成若干个页，访存通过一个段表和若干个页表进行。

段的长度必须是页的长度的整数倍，段的起点必须是某一页的起点。

快表：为了提高页表中常用项的访问速度，采用快速硬件构成的比全表小的多的部分表格。

慢表：存放在主存中的整个页表。

高速缓存：高速缓冲存储器是位于CPU和主存之间的高层存储子系统。

时间局部性：如果一个存储项被访问，则可能该项会很快再次被访问。

空间局部性：如果一个存储项被访问，则该项及其邻近的相也可能很快被访问。

段表：在对虚拟内存进行管理时，系统中用于指明各段在主存中的位置的表，表中包括段名或段号、段起点、装入位和段长等。

页表：在对虚拟内存进行管理时，系统中用于指明各页在主存中的位置的表，表中包括页号、每页在主存中的起始位置、表示该页是否已装入主存的装入位等。

块表：存储系统中的一个用于解决块和页的定位、标志、和寻址问题的表。

7.2 有人认为,随着存储器芯片集成度的提高，主存的容量将越来越大，虚拟存贮器将被淘汰，未来的计算机中将不采用虚拟存储器。

第七章：存储系统一、选择题1、外存储器与内存储器相比，外存储器( 速度慢，容量大，成本低)。

2、EPROM是指(光擦除可编程只读存储器)。

3、没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在(ROM ) 。

4、存储单元是指(存放一个机器字的所有存贮元集合)。

5、主存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来(存放数据和程序)。

6、软磁盘、硬磁盘、磁带机、光盘属于(外存储器)设备。

7、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是(解决CPU和主存之间的速度匹配问题)。

8、采用虚拟存贮器的主要目的是(扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度)。

9、单片机或单板机要扩展8K的EPROM需要（ 13）条地址线。

10、假设V1和V2是用DW定义的变量，下列指令中正确的是（ A ）。

A、MOV V1，20HB、MOV AL，V1C、MOV V1，V2D、MOV 2000H，V211.下列（ A ）指令不合法。

A、IN AX，0278HB、RCR DX，CLC、CMPSBD、RET 412.为了使MOV AX，VAR指令执行后，AX寄存器中的内容为4142H，数据定义（C ）是错误的。

A、VAR DW 4142H B、VAR DW 16706C、VAR DB 42H，41HD、VAR DW，‘AB’13.在下列指令中，隐含使用AL寄存器的指令有（ 4）条。

SCASB；XLAT；MOVSB；DAA；NOP；MUL BH；14.下列描述不正确的是（ A ）。

A.汇编语言即是机器语言B.汇编语言程序不可直接运行C.汇编语言的指令语句与机器指令一一对应D.汇编语言程序运行速度快，阅读方便，但仍属于面向机器的程序设计语言15.下列描述正确的是（ B ）。

A.汇编语言是由若干条指令语句构成B.汇编语言包括指令语句和伪指令语句C.指令语句和伪指令语句的格式是完全相同的D.指令语句和伪指令语句需经汇编语言翻译成机器代码后才能运行16.汇编语言程序经汇编后不能直接生成（ A ）。

第七章内存储器一、填空题1、内存储器是计算机系统中的装置，用来存放和。

2、CPU对RAM存贮器进行读/写操作时，应送出的方向控制命令有和命令。

3、Intel 2114 RAM存贮芯片引脚中用于片选的控制引脚为，用于读/写控制引脚为。

4、Intel 4116 RAM芯片容量为2K 8，访问该芯片须用根地址线。

5、存贮芯片存贮的信息会，必须定时刷新，刷新的时间间隔为。

6、存贮器分为、、、。

7、逻辑地址为2000H：1234H的存储单元的物理地址是。

8、8086CPU写入一个规则字，数据线的高8位写入存储体，低8位写入存储体。

9 、将存储器与系统相连的译码片选方式有法和法。

10、对6116进行读操作，6116引脚= ，= ，= 。

二、单项选择题1、随机存贮器即RAM是指（）A.存贮单元中所存信息是随机的。

B.存贮单元中的地址是随机的。

C.用户的程序和数据可随机的放在内存的任何地方。

D.存贮器中存取操作与时间存贮单元物理位置顺序无关。

2、CPU对主存进行操作，下面哪种说法是不能实现的（）A.按地址并能读/写一个字节代码B.按地址串行1位1位进行读/写操作C.按地址并行读/写一个字长代码D.按地址进行并行读出而不能实现并行写入3、动态存贮器刷新，下面哪种说法正确（）A.刷新可在CPU执行程序过程中进行B.刷新在外电路控制下，定时刷新，但刷新时，信息不读出C.在正常存贮器读操作时也会发生刷新，可防止刷新影响读出信息，故读操作时，应关闭电路工作。

D.刷新过程一定伴随着信息输出，无法控制，故刷新时不要进行读出操作。

4、用4K×8的存贮芯片，构成64K×8的存贮器，需使用多少4K×8的存贮芯片，正确答案为（）A.128片B.16片C.8片D.32片5、在存贮器读周期时，根据程序计数器PC提供的有效地址，使用从内存中取出（）6、动态存贮器的主要缺点是（）A.存贮容量少B.存取速度低C.功耗大D.外围电路复杂7、动态RAM芯片容量为16K×1位，要构成32K字节的RAM存贮器，需要该芯（）A.4片B.8片C.16片D.32片8、堆栈操作时，段地址由（）寄存器指出，段内偏移量由（）寄存器指出。

计算机原理存储器
计算机原理中，存储器是指计算机用来存储数据和程序的部件。

存储器一般分为内存和外存两种类型。

内存是计算机中用于存储当前运行程序和数据的存储器。

它分为主存和辅存两部分。

主存是计算机中最主要的存储器，由半导体存储芯片构成，通常包括随机访问存储器（RAM）和只
读存储器（ROM）。

RAM具有读写功能，用于临时存储运行
程序和数据，数据可以快速读取和写入。

而ROM是只读存储器，其中的数据是固化的，无法进行修改。

主存的容量通常较小，但速度快。

外存主要是指硬盘、光盘等可以作为辅助存储器使用的设备。

相比主存，外存容量大，但速度较慢。

外存被用于长期存储程序和数据，能够持久保存。

计算机在运行过程中，通常需要将外存中的数据加载到主存中进行操作。

存储器在计算机中起到了至关重要的作用，它直接影响到计算机的性能和数据的处理速度。

不同类型的存储器在容量、速度和价格等方面有所差异，计算机系统需要根据不同的需求来选择合适的存储器组合。

第七章半导体存储器7.1 概述半导体存储器是一种能存储大量二值信息(或称为二值的数据)的半导体器件。

在电子计算机以及其他一些数字系统的工作过程中，都需要对大量的数据进行存储。

因此，存储器也就成了这些数字系统不可少的组成部分。

由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越来越快，这就要求存储器具有更大的容量和更快的存取速度。

通常都把存储量和存取速度作为评价存储器性能的重要指标。

目前动态存储器的容量已达到109位每片，一些高速随机存储器的存取时间为10ns左右。

因为半导体存储器的存储单元数目极其庞大而器件的引脚数目有限，所以在电路结构上就不可能像寄存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。

为了解决这个问题，在存储器中给每个存储单元编了一个地址，只有被输入地址代码指定的那些存储单元才能与公共的输入/输出引脚接通，进行数据的读出或写入。

半导体存储器的种类很多，从功能上可以分为只读存储器和随机存储器两大类。

只读存储器在正常工作状态上只能从中读取数据，不能快速地随时修改或重新写入数据。

ROM的优点是电路结构简单，而且在断电以后数据不会丢失，它的缺点是只适用于存储那些固定数据的场合。

只读存储器中又有掩模ROM、可编程ROM和可擦除的可编程ROM几种不同类型。

掩模ROM 中的数据在制作时已经确定，无法更改。

PROM中的数据可以由用户根据自己的需要写入，但一经写入以后就不能再修改了。

EPROM里的数据则不但可以由用户根据自己的需要写入，而且还能擦除重写，所以具有更大的使用灵活性。

随机存储器与只读存储器的根本区别在于，正常工作状态下就可以随时向存储器里写入数据或从中读出数据。

根据所采用的存储单元工作原理的不同，又将随机存储器分为静态存储器和动态存储器。

由于动态存储器存储单元的结构非常简单，所以它能达到的集成度远高于静态存储器。

但是动态存储器的存取速度不如静态存储器快。

7.2 只读存储器(ROM)7.2.1掩模只读存储器ROM根据用户要求专门设计的掩模板把数据：“固化”在ROM中电路结构ROM的电路结构框图地址译码器：将输出的地址代码翻译成相应的控制信号，把指定单元选出，其数据送输出缓冲器输出缓冲器❖提高存储器带负载的能力❖实现输出状态三态控制，与系统总线连接地址译码器存储矩阵输出缓冲器WW1W2－1nAA1An－1三态控制信息单元(字)存储单元……………存储矩阵是存放信息的主体，它由许多存储单元排列组成。

国开作业计算机组成原理-第七章+测试
第七章存储器原理
存储器是计算机系统最重要的组成部分，它为计算机系统提供了存储和读取信息的能力。

在存储器中，信息可以存储在一段时间内，供计算机读取处理。

本章重点介绍了存储器原理，以及不同类型的存储器在计算机系统中的应用。

在计算机系统中，存储器是用来保存信息的硬件设备，包括内存、硬盘和光盘。

它们的目的是存储计算机需要处理的数据和指令，以及计算机任务完成后所需要的结果。

内存主要由主存和器件组成，它是计算机最重要的一部分，用来存储和管理数据和程序。

而硬盘和光盘主要用于永久存储信息，它可以持久存储大量的信息。

存储器都是由多个字节组成地址，每个字节包含八位二进制数据，每个字节可以表示一个字或一个数字，这有助于计算机对存储器中的数据进行快速查找，处理和存储。

另外，存储器也可以通过两种不同的编码方式实现文本存储。

其中，ASCII 是最常用的文本编码，它可以将图像、文本等内容的符号存储为0和1的二进制编码。

另外，存储器不仅可以用于存储信息，它还可以用于运行程序和处理指令。

程序存储在存储器中，当CPU接收到一条指令后，它会去存储器中查找程序，以便运行程序。

存储器中的信息也可以分为两类：可擦除和不可擦除。

可擦除存储器中的信息可以随时删除，而不可擦除存储器上的信息可以永久保留，这对于长期存储信息具有重要的意义。

总而言之，存储器是计算机系统的重要组成部分，根据它的类型，它可以存储文本、处理程序和指令，也可以用来持久存储大量的信息。

它的运行状态会改变整个计算机系统，因此正确的使用存储器是计算机系统能够有效运行的关键因素。

第七章习题答案7.1.1 指出下列存储系统各具有多少个存储单元，至少需要几根地址线和数据线。

（1）64K×1 （2）256K×4 （3）lM×1 （4）128K×8解：求解本题时，只要弄清以下几个关系就能很容易得到结果：存储单元数=字数×位数地址线根数（地址码的位数）n与字数N的关系为：N=2n数据线根数＝位数（1）存储单元〓64K×1〓64K（注：lK＝1024）；因为，64K〓2’。

，即亢〓16，所以地址线为16根；数据线根数等于位数，此处为1根。

同理得：（2）1M个存储单元，18根地址线，4根数据线。

（3）1M个存储单元，18根地址线，1根数据线。

！＿（4）lM个存储单元，17根地址线，8根数据线。

7.1.2 设存储器的起始地址为全0，试指出下列存储系统的最高地址为多少？（1）2K×1 （2）16K×4 （3）256K×32解：因为存储系统的最高地址＝字数十起始地址一1，所以它们的十六进制地址是：（1）7FFH （2）3FFFH （3）3FFFFH ＇7，2．4 一个有1M×1位的DRAM，采用地址分时送人的方法，芯片应具有几条地址线？解：由于1M=210×210，即行和列共需20根地址线。

所以，采用地址分时送人的方法，芯片应具有10根地址线。

7．2．5 试用一个具有片选使能CE、输出使能OE、读写控制WE、容量为8 K×8位的sRAM 芯片，设计一个16K×16位的存储器系统，试画出其逻辑图。

解：采用8K×8位的sRAM构成16K×16位的存储器系统，必须同时进行字扩展和位扩展。

用2片8K×8位的芯片，通过位扩展构成8K×16位系统，此时需要增加8根数据线。

要将8K×16位扩展成16K×16位的存储器系统，还必须进行字扩展。