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第四章 存储器

4.2主存储器

4.2.1概述

读的过程：

1. 由CPU将该字的地址送到MAR，经地址总线送至总线，然后发出读命令；

2. 主存接到读命令后，得知需将该地址单元的内容读出，便完成读操作，将该单元的内容读至数据总线上；

3. 至于该信息由MDR送至什么地方，这已不是主线的任务，而是由CPU决定的。

写的过程：

1. 若要向主存存入一个信息字时，首先CPU将该字所在主存单元的地址经MAR送到地址总线，并将信息字送入MDR，然后向主存发出写命令；

2. 主存接到写命令后，便将数据线上的信息写入到对应地址线指出的主存单元中。
   

a.主存中存储单元地址的分配

1. 单元地址号：

1. 定义：主存存储单元的空间位置是由单元地址号来表示的；

2. 特点：地址总线是用来指出存储单元地址号的；

2. 存储字长：

1. 特点：根据地址可读出或写入一个存储字，不同机器存储字长不同；

2. 表示：为了满足字符处理的需要，常用8位二进制数表示一个字节，因此存储字长都取8的倍数；

3. 寻址：

1. 方式：通常计算机系统既可以按字寻址，也可按字节寻址；

2. 举例：

1. 对24位地址线的主存而言，按字节寻址的范围是16M，按字寻址的范围为4M；

2. 对24位地址线而言，按字节寻址的范围仍是16M，按字寻址的范围为8M。

b.主存的技术指标

b.1存储容量

定义：主存能存放二进制代码的总位数。

表示：

1. 字长数表示：存储容量=存储单元个数*存储字长；

2. 字节数表示：存储容量=存储单位个数*存储字长/8。
   

b.2存储速度

定义：

1. 存取时间：又称为存储器的访问时间（Memory Access Time），是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间；

2. 字节数表示（Memory Cycle Time）：存储器进行连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔时间，通常存取周期大于存取时间。

表示：由存取时间和存取周期来表示的。

b.3存储器带宽

定义：与存储周期密切相关的指标为存储器带宽，它表示单位时间内存储器存取的信息量，单位可用字/秒或字节/秒或位/秒表示。

地位：衡量数据传输率的重要技术指标。

提高存储器带宽的措施：

1. 缩短存取周期；

2. 增加存储字长，使每个存取周期可读/写更多的二进制位数；

3. 增加存储体。

4.2.2半导体存储芯片简介

a.半导体存储芯片的基本结构

工艺：超大规模集成电路制造工艺。

一个芯片内集成：

1. 存储矩阵：具有记忆功能；

2. 译码驱动电路：把地址总线送来的地址信号翻译成对应存储单元的选择信号，该信号在读/写电路的配合下完成对被选中单元的读/写操作；

3. 读/写电路：包括读出放大器和写入电路，用来完成读/写操作；

存储芯片与外部连接：

1. 地址总线：单项输入的，其位数与芯片容量有关；

2. 数据总线：双向的（有的芯片可用成对出现的数据线分别作为输入或输出），其位数与芯片可读出或写入的数据位数有关，数据线的位数与芯片容量有关；

3. 控制总线：有读/写控制线与片选线两种，不同存储芯片的读/写控制线和片选线可以不同。

b.半导体存储芯片的译码驱动方式

分类：

1. 线选法：用一根字选择线（字线），直接选中一个存储单元的各位（如一个字节）——

   特点：这种方式结构较简单，但只适于容量不大的存储芯片；

2. 重合法：只要用64根选择线（X、Y两个方向各32根），便可选择32*32矩阵中的任一位，由于被选单元是由X、Y两个方向的地址决定的，故称为重合法。