存储器基本原理和接口
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ROM、RAM、DRAM、SRAM和FLASH的区别ROM和RAM指的都是半导体存储器,ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据,而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据,典型的RAM就是计算机的内存。
RAM有两大类,一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM),SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。
另一种称为动态RAM(Dynamic RAM /DRAM),DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。
DRAM分为很多种,常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,这里介绍其中的一种DDR RAM。
DDR RAM(Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和S DRAM是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。
这是目前电脑中用得最多的内存。
在很多高端的显卡上,也配备了高速DDR RAM来提高带宽,这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
内存工作原理:内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的"动态",指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。
具体的工作过程是这样的:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。
但时间一长,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这就是数据丢失的原因;刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于1/2,则认为其代表0,并把电容放电,藉此来保持数据的连续性。
单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术(上)一、单片机基本原理单片机(Microcontroller)是由中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制,能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前,单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序,是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成,存放在存储器中。
当单片机加电后,CPU按指令序列依次从存储器中取得指令,执行指令,并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序,可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心,它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中,运算器主要用于执行算术和逻辑运算;控制器用于执行指令操作和控制系统的运行;指令译码器用于识别指令操作码,并将操作码转化为相应的操作信号;时序发生器用于产生各种时序信号,确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分,用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中,ROM是只读存储器,用于存储程序代码;EPROM是可擦写可编程存储器,用于存储不经常改变的程序代码;FLASH是可擦写可编程存储器,用于存储经常改变的程序代码;RAM是随机存储器,用于存储数据。
输入/输出接口(I/O)用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等,用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现,用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分,它可以产生各种时间、周期和脉冲信号,用于实现各种定时和计数操作。
存储器的基本原理及分类存储器是计算机中非常重要的组成部分之一,其功能是用于存储和读取数据。
本文将介绍存储器的基本原理以及常见的分类。
一、基本原理存储器的基本原理是利用电子元件的导电特性实现数据的存储和读取。
具体来说,存储器通过在电子元件中存储和读取电荷来实现数据的储存和检索。
常见的存储器技术包括静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。
1. 静态随机存取存储器(SRAM)静态随机存取存储器是一种使用触发器(flip-flop)来存储数据的存储器。
它的特点是不需要刷新操作,读写速度快,但容量较小且功耗较高。
SRAM常用于高速缓存等需要快速读写操作的应用场景。
2. 动态随机存取存储器(DRAM)动态随机存取存储器是一种使用电容来存储数据的存储器。
它的特点是容量大,但需要定期刷新以保持数据的有效性。
DRAM相对SRAM而言读写速度较慢,功耗较低,常用于主存储器等容量要求较高的应用场景。
二、分类根据存储器的功能和使用方式,可以将存储器分为主存储器和辅助存储器两大类。
1. 主存储器主存储器是计算机中与CPU直接交互的存储器,用于存储正在执行和待执行的程序以及相关数据。
主存储器通常使用DRAM实现,是计算机的核心部件之一。
根据存储器的访问方式,主存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。
- 随机存取存储器(RAM)随机存取存储器是一种能够任意读写数据的存储器,其中包括SRAM和DRAM。
RAM具有高速读写的特点,在计算机系统中起到临时存储数据的作用。
- 只读存储器(ROM)只读存储器是一种只能读取数据而不能写入数据的存储器。
ROM 内部存储了永久性的程序和数据,不随断电而丢失,常用于存储计算机系统的固件、基本输入输出系统(BIOS)等。
2. 辅助存储器辅助存储器是计算机中用于长期存储数据和程序的设备,如硬盘、固态硬盘等。
与主存储器相比,辅助存储器容量大、价格相对低廉,但读写速度较慢。
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中,存储器是信息处理的来源与归宿,占据重要位置。
但是,在现有技术条件下,任何一种存储装置,都无法从速度、容量、是否需要电源维持等等多方面,同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢,容量由小到大的存储装置层次。
图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache:容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问;•内存RAM:容量在若干KB、MB、GB,中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问;•磁盘高速缓存:一般设于主存中;•多种类型的磁盘:容量在数MB或数GB,低速、价廉、不需要电源维持、CPU不可直接访问;由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户;提高主存储器的使用效率,使主存储器在速度、规模和成本之间获得较好的权衡。
(注意CPU和主存储器,这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能:•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址,虚地址):用户源程序经过编译/汇编、链接后,程序内每条指令、每个数据等信息,都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址,实地址):是一个实际内存(字节)单元的编址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间,它是从0开始的、是一维的;●将用户程序被装进内存,一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时,通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的,需要把(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射;例如指令LOAD L,2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。