第5章 存储器运用应用技术主要涵盖了存储器的分类、半导体存储器的组成和工作原理、存储器扩展技术以及存储器与CPU之间的连接方式。在这个领域,存储器是计算机系统的重要组成部分,用于暂时存储数据和指令,分为内存(主存)和外存(辅存)两大类。
存储器的分类主要基于其制造工艺和使用属性。半导体存储器分为两大类:只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。ROM包括掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM和闪存,特点是断电后信息不会丢失,但写入方式和可修改性各有不同。RAM则分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM),其中SRAM速度快但功耗高,适合用作高速缓存,而DRAM集成度高、容量大,适合作为主存。非易失性RAM(NVRAM)结合了SRAM的速度和ROM的非易失性,一般用于需要断电后仍保存数据的应用。
存储器的技术指标主要包括存储容量、存取时间和存储周期。存储容量由地址线和数据线的数量决定,单位有字节(B)、千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)和太字节(TB)。存取时间(TA)是数据读取或写入所需的时间,存储周期(TMC)是连续两次操作间的最小间隔,存储器带宽则是单位时间内存储器能处理的数据量。
半导体存储器的扩展技术包括位扩展、字扩展、线选法、部分译码法和全译码法。这些方法用于增加存储器的容量,例如通过增加数据线数量进行位扩展,或者通过改变地址线和数据线的连接方式来实现字扩展。线选法和译码法则用于选择存储单元,其中线选法通过一根线直接选中整个存储芯片,而译码法则通过地址译码器更精细地选择特定的存储单元。
在连接存储器和CPU时,需要考虑地址总线、数据总线和控制信号。地址总线用于传输存储单元的地址,数据总线用于传输数据,而控制信号如片选(CS*或CE*)、读使能(OE*)和写使能(WE*)则控制读写操作。根据连接图,可以计算存储器的地址范围,并根据给定地址设计相应的连接电路。
存储器的运用和应用技术是计算机硬件设计的关键环节,理解存储器的工作原理、扩展方法和与CPU的连接方式对于优化系统性能至关重要。本章的内容为深入学习计算机体系结构提供了坚实的基础。