微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) --存儲(chǔ)器

1、<p>　　計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　2012— 2013學(xué)年第2學(xué)期</p><p>　　課程名稱 微機(jī)原理與接口技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種存儲(chǔ)器 </p><p>　　的對(duì)比研究

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師 <

3、/p><p>　　2013 年 3 月 13 日</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科技高速發(fā)展，存儲(chǔ)器的使用已逐漸融入我們的生活。尤其是大學(xué)生和企業(yè)及公司工作人員都經(jīng)常使用到電腦和U盤(pán)等來(lái)存儲(chǔ)文件，然而我們對(duì)存儲(chǔ)器的真正了解又有多少呢。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)時(shí)光轉(zhuǎn)眼即逝，面對(duì)所學(xué)專業(yè)，對(duì)微機(jī)原理課程設(shè)

4、計(jì)不得不重視之。我們知道，存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)中一個(gè)很重要的部分，它的主要功能是存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中高速、自動(dòng)地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。其是具有“記憶”功能的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)智能化的重要保證。計(jì)算機(jī)中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。那么現(xiàn)有存儲(chǔ)器的種類有哪些、它們又有哪些各自不同的性能及它們是如何在計(jì)算機(jī)中發(fā)揮存儲(chǔ)作用的呢？為

5、了理清楚以上問(wèn)題，我做了有關(guān)于現(xiàn)有各種存儲(chǔ)器的對(duì)比研究的分析。</p><p>　　通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，鞏固了以前所學(xué)的有關(guān)存儲(chǔ)器的知識(shí)，加深了對(duì)存儲(chǔ)器的分類、它們之間的區(qū)別、各存儲(chǔ)器與計(jì)算機(jī)的連接、以及在計(jì)算機(jī)中所起的作用等，從而對(duì)存儲(chǔ)器的未來(lái)有了新的認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 存儲(chǔ)器概述1<

6、;/p><p>　　1.1 主儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.2 主存中存儲(chǔ)單元地址的分配2</p><p>　　1.3 主存的技術(shù)指標(biāo)3</p><p>　　2. 存儲(chǔ)器的分類4</p><p>　　2.1 按存儲(chǔ)介質(zhì)分類4</p><p>　　2.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器4<

7、;/p><p>　　2.1.2 磁表面存儲(chǔ)器4</p><p>　　2.1.3 光盤(pán)存儲(chǔ)器4</p><p>　　2.2 按存取方式分類4</p><p>　　2.2.1 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(Random Access Memory)4</p><p>　　2.2.2 只讀存儲(chǔ)器ROM(Read only M

8、emory)5</p><p>　　2.2.3 順序存取存儲(chǔ)器5</p><p>　　2.2.4 直接存取存儲(chǔ)器5</p><p>　　2.3 按應(yīng)用可分類6</p><p>　　3. 各種存儲(chǔ)器的特點(diǎn)7</p><p>　　3.1 存儲(chǔ)器基本單元7</p><p>　　3.2

9、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）7</p><p>　　3.3 只讀存儲(chǔ)器（ROM）8</p><p>　　3.3.1 EPROM8</p><p>　　3.3.2 EEPROM9</p><p>　　3.4 高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache)9</p><p><b>　　3.5 硬盤(pán)10</b&

10、gt;</p><p><b>　　3.6 光盤(pán)11</b></p><p><b>　　3.7 U盤(pán)11</b></p><p>　　4. 各種存儲(chǔ)器與計(jì)算機(jī)的連接及其作用12</p><p>　　4.1 存儲(chǔ)器與CPU的連接12</p><p>　　4.2 存儲(chǔ)器

11、的作用13</p><p>　　5. 設(shè)計(jì)體會(huì)14</p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)14</p><p><b>　　存儲(chǔ)器概述</b></p><p>　　馮.諾依曼計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器魏中心，而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則以存儲(chǔ)器為中心。在程序執(zhí)行的過(guò)程中，CPU調(diào)入的指令、運(yùn)算器需要的數(shù)據(jù)，以及需要存回運(yùn)算結(jié)果，都要對(duì)存儲(chǔ)器

12、運(yùn)行操作；各種輸入輸出設(shè)備也常直接與存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)；多處理器系統(tǒng)中，各處理器共享的數(shù)據(jù)通過(guò)共享存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)；因此，存儲(chǔ)器是各種信息存儲(chǔ)和交換的中心。</p><p>　　存儲(chǔ)器存儲(chǔ)一位（bit）二進(jìn)制代碼的存儲(chǔ)元稱為基本存儲(chǔ)單元；存儲(chǔ)器中，作為一個(gè)整體存取的二進(jìn)制數(shù)組成一個(gè)存儲(chǔ)子，存儲(chǔ)字的位數(shù)被稱為存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)。存放一個(gè)存儲(chǔ)字的空間稱為存儲(chǔ)單元，按一定規(guī)則組合在一起的大量存儲(chǔ)單元構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)體。</p>

13、<p>　　對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)，存儲(chǔ)器與外界一次傳送的二進(jìn)制位數(shù)稱為粒度。依據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算的需要，不同的存儲(chǔ)器與同一存儲(chǔ)器在不同場(chǎng)合，與外界傳送的粒度是不同的，通常有字節(jié)、字、雙字、頁(yè)、塊、段、和扇區(qū)等。</p><p>　　1.1 主儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)</p><p>　　主存的實(shí)際結(jié)構(gòu)如上圖所示，當(dāng)根據(jù)MAR中的地址訪問(wèn)某個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，需經(jīng)過(guò)地址譯碼、驅(qū)動(dòng)等電路，才能找到所需訪問(wèn)的單元。

14、讀出時(shí)，需經(jīng)過(guò)讀出放大器，才能將被選中單元的存儲(chǔ)字送到MDR。寫(xiě)入時(shí)，MDR中的數(shù)據(jù)也必須經(jīng)過(guò)寫(xiě)入電路才能真正寫(xiě)入到被選中的單元中。</p><p>　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主存都由半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成，圖中的驅(qū)動(dòng)器、譯碼器和讀寫(xiě)電路均制作在存儲(chǔ)芯片中，而MAR和MDR制作在CPU芯片內(nèi)。存儲(chǔ)芯片和CPU芯片可通過(guò)總線連接，如下圖所示。</p><p>　　當(dāng)要從存儲(chǔ)器讀出某一信息字時(shí)，首先由CPU

15、將該字的地址送到MAR，經(jīng)地址總線送至主存，然后發(fā)讀命令。主存接到讀命令后，得知需將該地址單元的內(nèi)容讀出，便完成讀操作，將該單元的內(nèi)容讀至數(shù)據(jù)總線上，至于該信息由MDR送至什么地方，遠(yuǎn)已不是主存的任務(wù)，而是由CPU決定的。若要向主存存入—個(gè)信息字時(shí)，首先CPU將該字所在主存單元的地址經(jīng)MAR送到地址總線，并將信息字送入MDR，然后向主存發(fā)寫(xiě)命令，主存按到寫(xiě)命令后，便將數(shù)據(jù)線上的信息寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)地址線指出的主存單元中。</p>

16、<p>　　1.2 主存中存儲(chǔ)單元地址的分配</p><p>　　主存各存儲(chǔ)單元的空間位置是由單元地址號(hào)來(lái)表示的，而地址總線是用來(lái)指出存儲(chǔ)單元地址號(hào)的，根據(jù)該地址可讀出一個(gè)存儲(chǔ)字。不同的機(jī)器存儲(chǔ)字長(zhǎng)也不同，為了滿足字符處理的需要，常用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字節(jié)，因此存儲(chǔ)字長(zhǎng)都取8的倍數(shù)。通常計(jì)算機(jī)系統(tǒng)既可按字尋址，也可按字節(jié)尋址。例如IBM370機(jī)其字長(zhǎng)為32位，它可按字節(jié)尋址，即它的每一個(gè)存儲(chǔ)字包含4

17、個(gè)可獨(dú)立尋址的字節(jié)，其地址分配如下圖 (a)所示。字地址是用該字高位字節(jié)的地址來(lái)表示，故其字地址是4的整數(shù)倍，正好用地址碼的末兩位來(lái)區(qū)分同一字的4個(gè)字節(jié)的位置。但對(duì)PDP－11機(jī)而言，其字地址是2的整數(shù)倍，它用低位字節(jié)的地址來(lái)表示字地址，如下圖(b)所示。</p><p>　　如上圖(a)所示，對(duì)24位地址線的主存而言，按字節(jié)尋址的范圍是16MB，按字尋址的范圍為4MB。如上圖(b)所示，對(duì)24位地址線而言，按字

18、節(jié)尋址的范圍仍為16MB，但按字尋址的范圍為8MB。</p><p>　　1.3 主存的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　主存的主要技術(shù)指標(biāo)是存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)速度。</p><p>　　存儲(chǔ)容量：是指主存能存放二進(jìn)制代碼的總數(shù)，即：</p><p>　　存儲(chǔ)容量＝存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)×存儲(chǔ)字長(zhǎng)</p><p>　　它的容量

19、也可用字節(jié)總數(shù)來(lái)表示，即：</p><p>　　存儲(chǔ)容量＝存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)×存儲(chǔ)字長(zhǎng)／8</p><p>　　存儲(chǔ)速度：存儲(chǔ)速度是由存取時(shí)間和存取周期來(lái)表示的。</p><p>　　存取時(shí)間：又叫存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間(Memory Access Time)，它是指啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作(讀或?qū)?到完成該操作所需的全部時(shí)間。存取時(shí)間分讀出時(shí)間和寫(xiě)入時(shí)間兩種。讀出時(shí)間是從

20、存儲(chǔ)器接收到有效地址開(kāi)始，到產(chǎn)生有效輸出所需的全部時(shí)間。寫(xiě)入時(shí)間是從存儲(chǔ)器接收到有效地址開(kāi)始，到數(shù)據(jù)寫(xiě)入被選中單元為止所需的全部時(shí)間。</p><p>　　存取周期：(Memory Cycle Time)是指存儲(chǔ)器進(jìn)行連續(xù)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作(如連續(xù)兩次讀操作)所需的最小間隔時(shí)間，通常存取周期大于存取時(shí)間。</p><p>　　現(xiàn)代MOS型存儲(chǔ)器的存取周期可達(dá)100ns；雙極型TTL存儲(chǔ)器

21、的存取周期接近10ns。</p><p>　　與存取周期密切相關(guān)的指標(biāo)叫存儲(chǔ)器的帶寬，它表示每秒從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量，單位可用字/秒或字節(jié)/秒或位/秒表示。如存取周期為500ns，每個(gè)存取周期可訪問(wèn)16位，則它的帶寬為32M位／秒。</p><p>　　存儲(chǔ)器的帶寬決定了以存儲(chǔ)器為中心的機(jī)器可以獲得的信息傳輸速度，它是改善機(jī)器瓶頸的一個(gè)關(guān)鍵因素。為了提高存儲(chǔ)器的帶寬，可以采用以下措施

22、：</p><p><b>　　1、縮短存取周期；</b></p><p>　　2、增加存儲(chǔ)字長(zhǎng)，使每個(gè)周期訪問(wèn)更多的二進(jìn)制位；</p><p><b>　　3、增加存儲(chǔ)體。</b></p><p><b>　　2. 存儲(chǔ)器的分類</b></p><p>

23、;　　隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和微電子技術(shù)的進(jìn)步，存儲(chǔ)器的種類也越來(lái)越多，可以按照多種方法對(duì)其進(jìn)行分類，如按存儲(chǔ)介質(zhì)。按存取方式或按他們?cè)谟?jì)算機(jī)中的作用來(lái)劃分。</p><p>　　2.1 按存儲(chǔ)介質(zhì)分類</p><p>　　2.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器</p><p>　　存儲(chǔ)元件由半導(dǎo)體器件組成的叫半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗低、存取時(shí)間短。其缺點(diǎn)是當(dāng)電源消

24、失時(shí)，所存信息也隨即丟失，是一種易失性存儲(chǔ)器。</p><p>　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器又可按其材料的不同， 分為雙極型（TTL）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器兩種。 前者具有高速的特點(diǎn)，而后者具有高集成度的特點(diǎn)，并且制造簡(jiǎn)單、成本低廉， 功耗小、故MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2.1.2 磁表面存儲(chǔ)器</p><p>　　磁表面存儲(chǔ)器是在金屬或塑

25、料基體的表面上涂一層磁性材料作為記錄介質(zhì)，工作時(shí)磁層隨載磁體高速運(yùn)轉(zhuǎn)，用磁頭在磁層上進(jìn)行讀寫(xiě)操作，故稱為磁表面存儲(chǔ)器。</p><p>　　由于用具有矩形磁滯回線特性的材料作磁表面物質(zhì)，它們按其剩磁狀態(tài)的不同而區(qū)分“0”或“1”，而且剩磁狀態(tài)不會(huì)輕易丟失，故這類存儲(chǔ)器具有非易失性的特點(diǎn)。</p><p>　　2.1.3 光盤(pán)存儲(chǔ)器</p><p>　　光盤(pán)存儲(chǔ)器是

26、應(yīng)用激光在記錄介質(zhì)(磁光材料)上進(jìn)行讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器，具有非易失性的特點(diǎn)。光盤(pán)記錄密度高、耐用性好、可靠性高和可互換性強(qiáng)等。</p><p>　　2.2 按存取方式分類</p><p>　　按存取方式可把存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、順序存儲(chǔ)器和直接存取存儲(chǔ)器四類。</p><p>　　2.2.1 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(Random Access Memory)<

27、;/p><p>　　RAM是一種可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器， 其特點(diǎn)是存儲(chǔ)器的任何一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都可以隨機(jī)存取，而且存取時(shí)間與存儲(chǔ)單元的物理位置無(wú)關(guān)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的主存都采用這種隨機(jī)存儲(chǔ)器。由于存儲(chǔ)信息原理的不同， RAM又分為靜態(tài)RAM (以觸發(fā)器原理寄存信息)和動(dòng)態(tài)RAM(以電容充放電原理寄存信息)。</p><p>　　DDR RAM（Date-Rate RAM）也稱作DDR SDRAM，這種改進(jìn)

28、型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內(nèi)存，而且它有著成本優(yōu)勢(shì)，事實(shí)上擊敗了Intel的另外一種內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)－Rambus DRAM。在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來(lái)提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。 </p><p>　　2.2.2 只讀存儲(chǔ)器ROM(Read only Memory)&

29、lt;/p><p>　　只讀存儲(chǔ)器是能對(duì)其存儲(chǔ)的內(nèi)容讀出，而不能對(duì)其重新寫(xiě)入的存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器一旦存入了原始信息后，在程序執(zhí)行過(guò)程中，只能將內(nèi)部信息讀出，而不能隨意重新寫(xiě)入新的信息去改變?cè)夹畔ⅰ?lt;/p><p>　　只讀存儲(chǔ)器分為掩膜型只讀存儲(chǔ)器MROM（Masked ROM）、可編程只讀存儲(chǔ)器PROM(Programmable ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM(Erasable

30、 Programmable ROM)、用電可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)。以及近年來(lái)出現(xiàn)了的快擦型存儲(chǔ)器Flash Memory，它具有EEPROM的特點(diǎn)，而速度比EEPROM快得多。</p><p>　　2.2.3 順序存取存儲(chǔ)器</p><p>　　順序存取存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的信息(字或

31、者記錄塊)，完全按順序進(jìn)行存放或讀出，在信息載體上沒(méi)有惟一對(duì)應(yīng)的地址號(hào)，訪問(wèn)指定信息所花費(fèi)的時(shí)間和信息所在存儲(chǔ)單元的物理位置密切相關(guān)，故稱為順序存取存儲(chǔ)器，常用SAM表示。例如，磁帶存儲(chǔ)器就是順序存取存儲(chǔ)器，其信息的記錄格式以記錄塊(或數(shù)據(jù)塊)為單位再加上一些間隔和標(biāo)志區(qū)，順序地排列成若干個(gè)記錄塊并組成一個(gè)記錄文件。當(dāng)要訪問(wèn)某個(gè)記錄塊時(shí)，只能按順序?qū)ふ夷康膲K。因此，其存取時(shí)間長(zhǎng)，速度慢。這種存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量可以做得較大，位價(jià)格也低。 &

32、lt;/p><p>　　2.2.4 直接存取存儲(chǔ)器</p><p>　　直接存取存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)器的任何部位(一個(gè)字或字節(jié)、記錄塊等)沒(méi)有實(shí)際的、連線的尋址機(jī)構(gòu)，當(dāng)要存取所需要的信息時(shí)，必須執(zhí)行兩個(gè)邏輯操作：首先，直接指向整個(gè)存儲(chǔ)器的一個(gè)小區(qū)域(如磁盤(pán)上的磁道或磁頭)；然后對(duì)這一小區(qū)域像磁帶那樣順序檢索、記數(shù)或等待，直至找到最后的目的塊(磁道上的扇區(qū))。由于可以直接指向存儲(chǔ)器的一個(gè)很小的

33、局部，故稱為直接存取存儲(chǔ)器，常用DAM表示。又因后半段操作是順序存取，故又有半順序存儲(chǔ)器之稱。這類存儲(chǔ)器的存取時(shí)間與信息存放的位置無(wú)關(guān)，而且，同一位置的信息在不同的時(shí)刻存取所需的時(shí)間長(zhǎng)短也不相同。磁盤(pán)存儲(chǔ)器就是直接存取存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器容量大，存取速度介于隨機(jī)存儲(chǔ)器與順序存取存儲(chǔ)器之間，多用做輔助存儲(chǔ)器。</p><p>　　順序存取存儲(chǔ)器和直接存取存儲(chǔ)器又合稱為串行訪問(wèn)存儲(chǔ)器。</p><p

34、>　　2.3 按應(yīng)用可分類</p><p>　　存儲(chǔ)器有三個(gè)主要特性：速率、容量和價(jià)格/位（簡(jiǎn)稱位價(jià)）。一般說(shuō)來(lái)，速度越高，價(jià)位就越高；容量越大，價(jià)位就越低；而且容量越大，速度必越低。可以用一個(gè)形象的存儲(chǔ)器分層結(jié)構(gòu)圖，來(lái)反映上述的問(wèn)題。</p><p><b>　　如下圖所示: </b></p><p>　　實(shí)際上，存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體

35、現(xiàn)在緩存—主存、主存—輔存這兩個(gè)存儲(chǔ)層次上，如下圖所示。</p><p>　　3. 各種存儲(chǔ)器的特點(diǎn) </p><p>　　3.1 存儲(chǔ)器基本單元</p><p>　　動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元 靜態(tài)存儲(chǔ)單元（可用于Cache）</p><p>　　3.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）</p><

36、p>　　RAM 又可分為SRAM（Static RAM/靜態(tài)存儲(chǔ)器）和DRAM（Dynamic RAM/動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器）。SRAM 是利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)保存信息的，只要不掉電，信息是不會(huì)丟失的。DRAM是利用MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）電容存儲(chǔ)電荷來(lái)儲(chǔ)存信息， 因此必須通過(guò)不停的給電容充電來(lái)維持信息，所以DRAM的成本、集成度、功耗等明顯優(yōu)于SRAM。SRAM速度非?？?，是目前讀寫(xiě)最快的存儲(chǔ)設(shè)備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的

37、地方使用，譬如CPU的一級(jí)緩沖，二級(jí)緩沖。DRAM保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短，速度也比SRAM慢，不過(guò)它還是比任何的ROM都要快，但從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很多，計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的。</p><p>　　而通常人們所說(shuō)的SDRAM是DRAM 的一種，它是同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，利用一個(gè)單一的系統(tǒng)時(shí)鐘同步所有的地址數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。使用SDRAM不但能提高系統(tǒng)表現(xiàn)，還能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提供高速的數(shù)據(jù)傳輸。在嵌入式系統(tǒng)中

38、經(jīng)常使用。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器按其存儲(chǔ)信息的原理不同，可分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM兩大類。</p><p>　　SRAM 是Static Random Access Memory的縮寫(xiě)，中文含義為靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器，它是一種類型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。"靜態(tài)"是指只要不掉電，存儲(chǔ)在SRAM中的數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失。這一點(diǎn)與動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)不同，DRAM需要進(jìn)行周期性的刷新操作。然后，我們不應(yīng)將SRAM與只讀

39、存儲(chǔ)器(ROM)和Flash Memory相混淆，因?yàn)镾RAM是一種易失性存儲(chǔ)器，它只有在電源保持連續(xù)供應(yīng)的情況下才能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)。"隨機(jī)訪問(wèn)"是指存儲(chǔ)器的內(nèi)容可以以任何順序訪問(wèn)，而不管前一次訪問(wèn)的是哪一個(gè)位置。</p><p>　　常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)RAM基本單元電路有三管式和單管式兩種，它們的共同特點(diǎn)都是靠電容存儲(chǔ)電荷的原理來(lái)寄存信息的。若電容上存有足夠多的電荷表示存“1”，電容上無(wú)電荷表示存“0”

40、。由于它與靜態(tài)RAM相比，具有集成度更高、功耗更低等特點(diǎn)，因此目前被各類計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用。</p><p>　　3.3 只讀存儲(chǔ)器（ROM）</p><p>　　3.3.1 EPROM</p><p>　　EPROM是一種可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器。如下圖所示：</p><p>　　由圖所示的N型溝道浮動(dòng)?xùn)臡OS電路，在漏端D加上正電壓(如25

41、V，50ms寬的正脈沖)，便會(huì)形成一個(gè)浮動(dòng)?xùn)?，它阻止源S與漏端D之間的導(dǎo)通，致使此MOS管處于“0”狀態(tài)。若對(duì)D端不加正電壓，則形成不了浮動(dòng)?xùn)?，此MOS管便能正常導(dǎo)通，呈“1”狀態(tài)。由此，用戶可按需要對(duì)不同位置的MOS管D端加正電壓或不加正電壓，便制成了用戶所需的ROM。一旦用戶需重新改變其狀態(tài)時(shí)；可用紫外線照射、驅(qū)散浮動(dòng)?xùn)?，再按需要?duì)不同位置的MOS管重新置于正電壓，又得出新?tīng)顟B(tài)的ROM。故稱之為EPROM。EPROM芯片有多種型號(hào)，

42、市場(chǎng)上常見(jiàn)的Intel公司的產(chǎn)品有：2716（2K×8b），2732（4K×8b），2764（8K×8b），27128（16K×8b），27256（32K×8b），27512（64K×8b）等。</p><p>　　3.3.2 EEPROM</p><p>　　EEPROM (Electrically Erasable Prog

43、rammable Read-Only-Memory)，電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器--一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片。 EEPROM可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用。 EEPROM的一種特殊形式是閃存，其應(yīng)用通常是個(gè)人電腦中的電壓來(lái)擦寫(xiě)和重編程。 舉個(gè)例子，手機(jī)軟件一般放在EEPROM中，我們打電話，有些最后撥打的號(hào)碼，暫時(shí)是存在SRAM中的，不是馬上寫(xiě)入通訊記錄(通話記錄保存在EEPROM中)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)有很

44、重要工作(通話)要做，如果寫(xiě)入，漫長(zhǎng)的等待是讓用戶忍無(wú)可忍的。</p><p>　　3.4 高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache)</p><p>　　Cache 的英文原意是"儲(chǔ)藏"，它一般使用SRAM制造，它與CPU之間交換數(shù)據(jù)的速度高于DRAM，所以被稱作"高速緩沖存儲(chǔ)器"，簡(jiǎn)稱為"高速緩存"。由于CPU的信息處理速度常常超過(guò)其它部件

45、的信息傳遞速度，所以使用一般的DRAM來(lái)作為信息存儲(chǔ)器常常使CPU處于等待狀態(tài)，造成資源的浪費(fèi)。Cache就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而誕生的。在操作系統(tǒng)啟動(dòng)以后，CPU就把DRAM中經(jīng)常被調(diào)用的一些系統(tǒng)信息暫時(shí)儲(chǔ)存在Cache里面，以后當(dāng)CPU需要調(diào)用這些信息時(shí)，首先到Cache里去找，如果找到了，就直接從Cache里讀取，這樣利用Cache的高速性能就可以節(jié)省很多時(shí)間。大多數(shù)CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被稱作"一級(jí)

46、緩存"或"內(nèi)置Cache"。這部分存儲(chǔ)器與CPU的信息交換速度是最快的，但容量較小。大多數(shù)主板上也集成了Cache，一般被稱作"二級(jí)緩存"或"外置Cache"，比內(nèi)置Cache容量大些，一般可達(dá)到256K，現(xiàn)在有的主板已經(jīng)使用了512K～2M的高速緩存。在最新的Pentium二代CPU內(nèi)部，已經(jīng)集成了一級(jí)緩存和二級(jí)緩存，那時(shí)主板上的Cache就只能叫作"三級(jí)

47、緩存"了。</p><p>　　（cache在微機(jī)系統(tǒng)中的位置）</p><p><b>　　3.5 硬盤(pán)</b></p><p>　　固態(tài)硬盤(pán)（SSD）和機(jī)械硬盤(pán)（HDD）對(duì)比圖</p><p>　　硬盤(pán)是電腦主要的存儲(chǔ)媒介之一，由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。絕大多數(shù)硬盤(pán)

48、都是固定硬盤(pán)，被永久性地密封固定在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中。硬盤(pán)分為固態(tài)硬盤(pán)（SSD）和機(jī)械硬盤(pán)（HDD）；SSD采用閃存顆粒來(lái)存儲(chǔ)，HDD采用磁性碟片來(lái)存儲(chǔ)。</p><p><b>　　3.6 光盤(pán)</b></p><p>　　光盤(pán)以光信息做為存儲(chǔ)物的載體。用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種物品。分不可擦寫(xiě)光盤(pán)，如CD-ROM，DVD-ROM等；和可擦寫(xiě)光盤(pán)，如CD-RAM，DVD-RAM等

49、。它是高密度光盤(pán)（Compact Disk）是近代發(fā)展起來(lái)不同于完全磁性載體的光學(xué)，用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質(zhì)的方法存儲(chǔ)和再生信息，又稱激光光盤(pán)。光盤(pán)非常薄，它只有1.2mm厚，但卻包括了很多內(nèi)容。CD光盤(pán)主要分為五層，其中包括基板、記錄層、反射層、保護(hù)層、印刷層等。 </p><p><b>　　光盤(pán)有以下的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　記憶密度高，存

50、儲(chǔ)容量大。</p><p>　　采用非接觸方式讀寫(xiě)信息。</p><p>　　以很高的數(shù)據(jù)速率寫(xiě)入信息。</p><p>　　不需要超高精度的機(jī)械結(jié)構(gòu)。</p><p>　　易于和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用。</p><p><b>　　可長(zhǎng)期保存信息。</b></p><p>　　只

51、寫(xiě)一次式光盤(pán)可以追加記錄。</p><p><b>　　3.7 U盤(pán)</b></p><p>　　U盤(pán)，全稱USB閃存驅(qū)動(dòng)器，英文名“USB flash disk”。它是一種使用USB接口的無(wú)需物理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品，通過(guò)USB接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用。U盤(pán)的稱呼最早來(lái)源于朗科科技生產(chǎn)的一種新型存儲(chǔ)設(shè)備，名曰“優(yōu)盤(pán)”，使用USB接口進(jìn)行連接。U盤(pán)連接到

52、電腦的USB接口后，U盤(pán)的資料可與電腦交換。而之后生產(chǎn)的類似技術(shù)的設(shè)備由于朗科已進(jìn)行專利注冊(cè)，而不能再稱之為“優(yōu)盤(pán)”，而改稱諧音的“U盤(pán)”。后來(lái)，U盤(pán)這個(gè)稱呼因其簡(jiǎn)單易記而因而廣為人知，是移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之一。 </p><p>　　U盤(pán)體積很小，僅大拇指般大小，重量極輕，一般在15克左右，特別適合隨身攜帶，我們可以把它掛在胸前、吊在鑰匙串上、甚至放進(jìn)錢(qián)包里。一般的U盤(pán)容量有1G、2G、4G、8G、16G、32G、6

53、4G等，價(jià)格上以最常見(jiàn)的8GB為例，60-100元左右就能買(mǎi)到，16G的120元左右，不過(guò)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，U盤(pán)的市場(chǎng)價(jià)也越來(lái)越便宜。存盤(pán)中無(wú)任何機(jī)械式裝置，抗震性能極強(qiáng)。另外，閃存盤(pán)還具有防潮防磁、耐高低溫等特性，安全可靠性很好。 </p><p>　　4. 各種存儲(chǔ)器與計(jì)算機(jī)的連接及其作用</p><p>　　4.1 存儲(chǔ)器與CPU的連接</p><p>

54、;　　存儲(chǔ)芯片與CPU芯片相連時(shí)，特別要注意它們片與片之間的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的連接。</p><p><b>　　(1)地址線的連接</b></p><p>　　存儲(chǔ)芯片容量不同，其地址線數(shù)也不同，而CPU的地址線數(shù)往往比存儲(chǔ)芯片的地址線數(shù)要多。通?？偸菍PU地址線的低位與存儲(chǔ)芯片的地址線相連。CPU地址線的高位或作存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充時(shí)用，或作其他用法，如作片選信號(hào)

55、等。例如，設(shè)CPU地址線為16位A15～A0，1K×4位的存儲(chǔ)芯片僅有10根地址線A9～A0，此時(shí)，可將CPU的低位地址A9～A0與存儲(chǔ)芯片地址線A9～A0相連。</p><p><b>　　(2)數(shù)據(jù)線的連接</b></p><p>　　CPU的數(shù)據(jù)線數(shù)與存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線數(shù)也不一定相等。此時(shí)，必須對(duì)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)位，使其數(shù)據(jù)位數(shù)與CPU的數(shù)據(jù)線數(shù)相等。<

56、/p><p>　　(3)讀/寫(xiě)命令線的連接</p><p>　　CPU讀/寫(xiě)命令線一般可直接與存儲(chǔ)芯片的讀/寫(xiě)控制端相連，通常高電平為讀，低電平為寫(xiě)。</p><p><b>　　(4)片選線的連接</b></p><p>　　片選信號(hào)的連接是CPU與存儲(chǔ)芯片正確工作的關(guān)鍵。由于存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)芯片疊加組成的，哪一片被選中

57、完全取決于該存儲(chǔ)芯片的片選控制端 是否能接收到來(lái)自CPU的片選有效信號(hào)。</p><p>　　片選有效信號(hào)與CPU的訪存控制信號(hào) (低電平有效)有關(guān)，因?yàn)橹挥挟?dāng)CPU要求訪存時(shí)，才要求選擇存儲(chǔ)芯片。若CPU訪問(wèn)I/O，則 為高，表示不要求存儲(chǔ)器工作。此外，片選有效信號(hào)還和地址有關(guān)，因?yàn)镃PU給出的存儲(chǔ)單元地址的位數(shù)往往大于存儲(chǔ)芯片的地址線數(shù)，故那些未與存儲(chǔ)芯片連上的高位地址必須和訪存控制信號(hào)共同作用，產(chǎn)生存儲(chǔ)器的

58、片選信號(hào)。</p><p>　　4.2 存儲(chǔ)器的作用</p><p>　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都是以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)，如下圖所示是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)最簡(jiǎn)化的組成結(jié)構(gòu)框圖，從該圖可以看出，存儲(chǔ)器處于全機(jī)的中心地位。</p><p>　　(1)計(jì)算機(jī)當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和程序運(yùn)行中所需要的數(shù)據(jù)都是存放在存儲(chǔ)器中的，CPU中的控制部件所需的指令是從存儲(chǔ)器中取出的，CPU中的運(yùn)算部件所

59、需的數(shù)據(jù)也是從存儲(chǔ)器中取出的(除了少量的暫存于CPU寄存器中的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果)。</p><p>　　(2)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以配置的輸人、輸出設(shè)備越來(lái)越多，數(shù)據(jù)傳送速度不斷加快，并且多數(shù)采用直接存儲(chǔ)器存取(DMA)方式和輸入輸出通道技術(shù)，這些輸入、輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器是直接交換數(shù)據(jù)而不是通過(guò)CPU。</p><p>　　(3)共享存儲(chǔ)器的多處理器計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得可利用存儲(chǔ)器來(lái)存放共享數(shù)據(jù)，并

60、實(shí)現(xiàn)各處理器之間的通信，更加強(qiáng)了存儲(chǔ)器作為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中心的作用。</p><p>　　上圖中所提的存儲(chǔ)器通常是指主存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱主存，但在一般敘述中，常稱為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存），其實(shí)內(nèi)存儲(chǔ)器應(yīng)包括主存和高速緩存。作為計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，還應(yīng)包括外存儲(chǔ)器，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都把外存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)的基本配置。外存儲(chǔ)器不能由CPU直接訪問(wèn)，它用來(lái)存放當(dāng)前機(jī)器暫不運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。一旦機(jī)器需要存放在外存儲(chǔ)器中的程序

61、或數(shù)據(jù)，它可利用DMA方式把程序或數(shù)據(jù)直接傳送到主存儲(chǔ)器中，然后再由CPU去訪問(wèn)。</p><p>　　由于目前CPU都是由高速器件組成的，因此大多數(shù)指令的執(zhí)行速度基本上取決于主存儲(chǔ)器的存取速度，取決于主存儲(chǔ)器的技術(shù)發(fā)展水平。計(jì)算機(jī)整機(jī)性能是與主存儲(chǔ)器的技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的。</p><p><b>　　5. 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　

62、　通過(guò)這兩周課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，感悟頗多。雖然說(shuō)，存儲(chǔ)器對(duì)我們來(lái)說(shuō)經(jīng)常使用，然而面對(duì)真正的深入了解，我們卻遙不可及。因此，在這次課設(shè)中，我認(rèn)真對(duì)待，通過(guò)不斷的查找資料，深入了解，才發(fā)現(xiàn)我們學(xué)的這點(diǎn)兒知識(shí)只是皮毛，僅僅是處于了解的層次，要想對(duì)技術(shù)的深刻了解，必須從頭到尾的親自去實(shí)踐，只有在身臨其境才能發(fā)現(xiàn)很多以前沒(méi)有意識(shí)到的問(wèn)題。學(xué)習(xí)就是在不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握知識(shí)的。我們應(yīng)該多向別人學(xué)習(xí)，取其所長(zhǎng)，去其所短。</p>

63、<p>　　存儲(chǔ)器的主要功能是存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中高速、自動(dòng)地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。其是具有“記憶”功能的設(shè)備。是計(jì)算機(jī)智能化的重要保證。做了該課程設(shè)計(jì)之后，使我鞏固了以前所學(xué)的有關(guān)存儲(chǔ)器的知識(shí)，加深了對(duì)存儲(chǔ)器的分類、各存儲(chǔ)器的作用及它們的之間的區(qū)別、各存儲(chǔ)的基本原理等的理解。在做課程設(shè)計(jì)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)的匱乏，看到了自己的學(xué)習(xí)方式的缺點(diǎn)，明白了應(yīng)該改進(jìn)的地方及以后努力的方向。</p>

64、<p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李伯成編著 《微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 2005. </p><p>　　白中英主編 《計(jì)算機(jī)組成原理》 科學(xué)出版社 2008.</p><p>　　李長(zhǎng)青、李泉溪主編 《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版

65、社 2007.</p><p>　　李繼燦主編 《新編16/32位微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社 2007.</p><p>　　王誠(chéng)、宋興編著 《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》（第2版） 清華大學(xué)出版社 2011.</p><p>　　謝希仁編著 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第五版） 電子工業(yè)出版社 2008.</p><p&g