存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要組成部分，是計(jì)算機(jī)存放程序和數(shù)據(jù)的部件，是表征計(jì)算機(jī)具有記憶能力的部件。對(duì)存儲(chǔ)器的要求是：存儲(chǔ)容量大，存儲(chǔ)速度快，體積小，成本低。存儲(chǔ)容量越大，記憶的信息越多，計(jì)算機(jī)功能越強(qiáng)。計(jì)算機(jī)中的操作大量是與存儲(chǔ)器交換信息，由于存儲(chǔ)器的工作速度與CPU的速度相比，總是低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，所以存儲(chǔ)器的工作速度是影響計(jì)算機(jī)速度的主要原因。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器就是在爭(zhēng)取擴(kuò)大容量，提高速度，縮小體積，降低成本過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的，為了解決這些矛盾，對(duì)存儲(chǔ)元件和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不斷地進(jìn)行研究和改進(jìn)，從磁芯存儲(chǔ)器發(fā)展到半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。在結(jié)構(gòu)上，將存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存，甚至在內(nèi)存中又設(shè)置了高速緩沖存儲(chǔ)器，直接于CPU交換信息，而把大量的數(shù)據(jù)放在外存儲(chǔ)器，把將要用到的程序和數(shù)據(jù)放到內(nèi)存儲(chǔ)器和高速緩存器，舊可提高整個(gè)計(jì)算機(jī)的速度。

　　70年代之前主要采用磁芯存儲(chǔ)器，自70年代初以來(lái)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展迅速，大概每2到3年，每片的存儲(chǔ)容量舊增加4倍，而功耗和成本并沒(méi)有提高，現(xiàn)在1Mx1位的存儲(chǔ)器片已商品化，并研制出10Mx1位的存儲(chǔ)器片，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)速度也從幾百納秒將到幾十納秒。當(dāng)前微型計(jì)算機(jī)幾乎全部采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

　　第一節(jié)　 概述

　　本節(jié)概述：

　　

 

　　本節(jié)內(nèi)容：

　　一、外存

　　二、內(nèi)存

　　三、緩存

　　§5.1.1　外存

　　1. 軟盤(pán)(Floppy Disk) 盤(pán)片與驅(qū)動(dòng)器分離。軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(Floppy Disk Drive)FDD.

　　2. 硬盤(pán) (Fixed Disk/Hard Disk) 盤(pán)片與驅(qū)動(dòng)器一體，HDD。

　　3. 光盤(pán)(Optical Disc) 盤(pán)片與驅(qū)動(dòng)器分離。

　　4. 磁帶 順序訪(fǎng)問(wèn)，用于數(shù)據(jù)庫(kù)備份。

　　第二節(jié)　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)

　　本節(jié)概述：

　　按存儲(chǔ)信息功能分：

 

　　RAM：又稱(chēng)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)單元的內(nèi)容既可以讀出，也可以寫(xiě)入。

　　ROM：一般情況下，其存儲(chǔ)單元的內(nèi)容只能讀出，不能寫(xiě)入。向其存儲(chǔ)單 元寫(xiě)入內(nèi)容需要附加條件(加特殊時(shí)序和幅值的信號(hào))。

　　本節(jié)內(nèi)容：

　　一、 RAM的種類(lèi)

　　二、 ROM的種類(lèi)

　　三、 存儲(chǔ)器芯片

　　§5.2.1 RAM的種類(lèi)

　　按制造工藝分：

　　

 

　　按工作方式分：

　　

 

　　SRAM：以MOS觸發(fā)器作為基本存儲(chǔ)電路，觸發(fā)器的兩個(gè)狀態(tài)表示信息1和0。只要電源不掉電，其存儲(chǔ)的信息不會(huì)被丟失。

　　DRAM：以一個(gè)晶體管及一個(gè)電容器存儲(chǔ)信息,當(dāng)電容器上帶電荷時(shí),表示信息1,不帶電荷時(shí),表示信息0.即使電源不掉電,電容器上所帶電荷會(huì)逐步放電,使信息消失。為了保證其信息不消失,每隔一定時(shí)間,需要向電容器充電,這一過(guò)程稱(chēng)為"刷新",又附加的刷新電路完成。

　　準(zhǔn)靜態(tài)RAM：基本存儲(chǔ)單元是DRAM,但內(nèi)部自帶刷新電路,可以自刷新。從外部看起來(lái)是靜態(tài)RAM。

　　§5.2.2 ROM的種類(lèi)

　　

 

　　掩膜ROM：半導(dǎo)體廠(chǎng)按需要存放的信息制造ROM，制造好后其信息不可 再改變。適用于批量生產(chǎn)固定數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)器。

　　PROM：出廠(chǎng)時(shí)未寫(xiě)入任何信息，用戶(hù)可以按自己的需要，使用專(zhuān)門(mén)設(shè)備(稱(chēng) "編程器"， 編程器產(chǎn)生寫(xiě)入所需的特殊時(shí)序和幅值信號(hào))編程寫(xiě)入信息。但只能寫(xiě)入一次，一旦寫(xiě)入就不能再變(重新寫(xiě)入)。適合OEM(原始設(shè)備制造)。

　　EPROM：出廠(chǎng)時(shí)未寫(xiě)入任何信息，用戶(hù)可以按自己的需要使用"編程器" 寫(xiě)入信息，也可以使用紫外線(xiàn)照射，將其中的信息擦除，再用"編 程器"寫(xiě)入新的信息。

　　EEPROM(E2PROM)：與EPROM類(lèi)似，出廠(chǎng)時(shí)未寫(xiě)入任何信息，可以反 復(fù)使用。用編程器寫(xiě)入，用編程器擦除。

　　§5.2.3　存儲(chǔ)器芯片

　　1、存儲(chǔ)器芯片的規(guī)格

　　在微機(jī)中，內(nèi)存用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件構(gòu)成。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的一個(gè)基本存儲(chǔ)電路對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)位。

　　1Kb×1： 輸入/輸出一位二進(jìn)制，共有1024×1=1024個(gè)基本存儲(chǔ)電路。

　　4Kb×1： 輸入/輸出一位二進(jìn)制，共有4096×1=4096個(gè)基本存儲(chǔ)電路。

　　1Kb×4： 輸入/輸出四位二進(jìn)制，共有1024×4=4096個(gè)基本存儲(chǔ)電路。

　　16Mb×1：輸入/輸出一位二進(jìn)制，共有16×1024×1024×1=16777216個(gè)基本存儲(chǔ)電路。

　　注意：計(jì)算機(jī)內(nèi)存以KB或MB為單位，B=Byte(大寫(xiě)字母B)。 內(nèi)存芯片的規(guī)格中的Kb、Mb，b=bit(小寫(xiě)字母b)。

　　2、 1K×1內(nèi)存芯片的外部引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　1K×1內(nèi)存芯片輸出/輸出一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，有一根數(shù)據(jù)線(xiàn)(D)。內(nèi)部有1024×1=1024個(gè)基本存儲(chǔ)電路，存放1024位二進(jìn)制數(shù)，需要10根地址線(xiàn)(210=1024)A9～A0，另有讀寫(xiě)控制線(xiàn)R/W，片選信號(hào)線(xiàn)CE。

　　讀操作：當(dāng)片選信號(hào)線(xiàn)R/W有效，CE=1，地址線(xiàn)A9～A0輸入選擇某基本存儲(chǔ)電路，則該芯片在數(shù)據(jù)線(xiàn)D上輸出該基本存儲(chǔ)電路的數(shù)據(jù)。

　　寫(xiě)操作：當(dāng)片選信號(hào)線(xiàn)R/W有效，CE=0，地址線(xiàn)A9～A0輸入選擇某基本存儲(chǔ)電路，CPU在數(shù)據(jù)線(xiàn)D上輸出數(shù)據(jù)，則該芯片把數(shù)據(jù)線(xiàn)D上的數(shù)據(jù)存入該基本存儲(chǔ)電路。

　　當(dāng)片選信號(hào)線(xiàn)CE無(wú)效，該芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)D處于高阻狀態(tài)，既不輸出數(shù)據(jù)，也不輸入數(shù)據(jù)。

　　該芯片內(nèi)部的1024個(gè)基本存儲(chǔ)電路按32×32矩陣方式排列，稱(chēng)為"存儲(chǔ)矩陣"。5個(gè)地址信號(hào)A4～A0經(jīng)"行選擇"譯碼產(chǎn)生32個(gè)"行選擇線(xiàn)"(25=32)選擇存儲(chǔ)矩陣的某行，5個(gè)地址信號(hào)A9～A5經(jīng)"列選擇"譯碼產(chǎn)生32個(gè)"列選擇線(xiàn)"選擇存儲(chǔ)矩陣的某列。

　　3、 用1K×1芯片構(gòu)成1K內(nèi)存

　　CPU訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的最小單位是字節(jié)(八位二進(jìn)制數(shù))。用8片1K×1芯片可構(gòu)成1KB內(nèi)存，每片輸出一位數(shù)據(jù)，8片的地址線(xiàn)A9～A0、片選信號(hào)線(xiàn)、讀寫(xiě)控制線(xiàn)分別聯(lián)在一起，CPU同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)這8個(gè)芯片的同一個(gè)基本存儲(chǔ)電路，則可讀寫(xiě)1字節(jié)。

 

　　4、 用1K×1芯片構(gòu)成4K內(nèi)存

　　可用上述1K內(nèi)存作為一組,用四組構(gòu)成4K。 4K內(nèi)存需12根地址線(xiàn)(212=4096)，A9～A0用于選擇一組中的一字節(jié)，A11～A10經(jīng)譯碼選擇組。 四組的數(shù)據(jù)線(xiàn)聯(lián)在一起，只有譯碼選中的組才輸入/輸出數(shù)據(jù)。

　　在該圖中，每組內(nèi)存由8個(gè)1K×1芯片構(gòu)成，地址線(xiàn)A9～A0選擇一組內(nèi)8個(gè)芯片的同一位，因此，A9～A0稱(chēng)為"位線(xiàn)"。

　　一組內(nèi)存輸出一字節(jié)的所有8位數(shù)據(jù)，地址線(xiàn)A11～A10選組(字節(jié))，因此，A11～A10稱(chēng)為"字線(xiàn)"。

　　這里，"組"又稱(chēng)為"體(BANK)"。