CPU
北桥芯片：内含 内存接口控制器等
内存条插槽
内存模组
DRAM芯片
（Memory Module） （DRAM Chip）
CPU 插槽
内存条 插槽
《微型计算机原理》
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内存系统的组织结构
Address & Command
DIMM 0
32Mb x16
内存 控制器
Data Bus (64 bits) 16 bits
《微型计算机原理》
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ROM按功能和工艺分类
Mask ROM
ROM
PROM EPROM
EEPROM
Flash
《微型计算机原理》
39
1、Mask ROM
➢制造过程中，通过掩膜（Mask）将存储的 内容烧录于电路中，因此称为掩膜式ROM
➢存储的内容由制造厂家一次性写入，写入后 就不能修改
➢掩膜式ROM是真正的“只读”存储器 ➢缺点
《微型计算机原理》
14
SRAM的基本存储单元
位线
位线
双稳态触发器
《微型计算机原理》
15
SRAM的基本结构
地
译
存
数
址 线
••• •••
码
储
读
驱
矩
写
据 线
动
阵
控
制
片选线
读/写 控制线
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SRAM的特点和主要用途
➢优点
✓速度较快
➢缺点
✓集成度低 ✓功耗较高 ✓价格较高
➢主要用途
Intel Core 2 Quad（酷睿四核）
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5
存储器按存储介质分类
半导体 存储器
双极型存储器 （TTL电路）
单极型存储器 （MOS电路）
磁存储器
光学存储器
磁芯存储器
只读式光盘
磁表面存储器
可擦写式光盘
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半导体存储器的分类
随机存储器 Random Access Memory
易失性存储器 Volatile Memory
本地 二级存储
• 机械硬盘（Hard Disk Drive） • 固态硬盘（Solid State Disk）
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4
典型计算机中的存储层次
硬盘 硬盘接口
CPU 高速缓存
内 存
内存接口控制器
条
北桥芯片
插 槽
内存条 （RAM）
ROM接口控制器 南桥芯片
硬盘接口控制器
BIOS芯片 （ROM）
➢缺点
✓速度较慢 ✓定时刷新
➢主要用途
✓现代PC机大多采用DRAM作为主存
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DRAM和SRAM的比较
存储单元 集成度 功耗 价格 速度 刷新
DRAM 电容 高 低 低 慢 有
SRAM 双稳态触发器
低 高 高 快 无
《微型计算机原理》
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内存模组与DRAM芯片
北桥芯片 内存接口控制器
只读存储器 Read Only Memory
非易失性存储器 Non-Volatile Memory
RAM ROM
SRAM DRAM Mask ROM PROM EPROM EEPROM Flash
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存储器的性能指标
1. 存储容量 2. 存取速度 3. 可靠性 4. 性能价格比 5. 功耗 6. ……
➢内存通常采用的是按字节编址，即每个内存 地址对应一个字节存储单元
➢在计算机系统中，作为一个整体一次读出或 写入存储器的数据称为“存储字”，存储字 通常由多个字节组成
多字节的存储字在内存 中的存放顺序是什么？
《微型计算机原理》
11
《微型计算机原理》
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字节顺序（ByteOrder）
➢字节顺序：字节间的相对顺序
BUS
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
Row Decoder
Word Lines ……
《微型计算机原理》
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典型SDRAM的读操作时序图
Clock
RAS
CAS
Command
ACT
Address
Row Address
DQ
READ
《微型计算机原理》
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DRAM的访问过程（2）
2、[Precharge] and Row Access
CPU
内存 BUS 控制器
Data In/Out Buffers
BUS
ACT (Activate) or RAS (Row Access Strobe)
Row Decoder
Word Lines ……
《微型计算机原理》
8
存储容量
➢ 存储容量是存储器可以容纳的二进制信息总 量，即存储信息的总位数（bits），也称存 储器的位容量
➢设：
✓存储器芯片的地址线位数是p ✓存储器芯片的数据线位数是q
➢则：
✓存储器芯片的编址单元总数为2p ✓存储器芯片的位容量为2p×q
《微型计算机原理》
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存取速度
➢存取时间（Access Time）
主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
教材相关章节：
《微型计算机基本原理与应用（第二版）》 第13章 存储器及其接口
《微型计算机原理》
1
主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
256M Bytes
Bank Bank Bank Bank
0
12
3
Bank 3 Memory Array
(8192 × 512 × 16)
Bank Bank Bank Bank bits
MUX I/O
512M bits
✓通常用作微型计算机系统中的高速缓存
《微型计算机原理》
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主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
《微型计算机原理》
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DRAM的基本存储单元
定期对所有单 元进行 刷新 (Refresh)，使
原来表示逻辑 “1”电容上的
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
Chip Select 0 Chip Select 1
内存模组
DRAM芯片
（Memory Module） （DRAM Chip）
DIMM 1
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
1
每个内存模组 容量为256M Bytes，由4个 DRAM Chip
《微型计算机原理》
27
wordline
bitline
内存寻址过程示例 DIMM 1
访存地址：17001808H
32Mbx16 32Mbx16
Bank Bank Bank Bank
0
1
2
3
Bank 3 MemoryArray
(8192 × 512 × 16)
0001011100000000 0001100000001000
步骤1： 总线地址译码
步骤2： 内存控制器地址译码
64 bits (存储器位宽)
《微型计算机原理》
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Row Decoder
Word Lines ……
DRAM芯片的内部结构
Data In/Out Buffers
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
32Mbx16 32Mbx16 256M Bytes
Bank Bank Bank Bank
4
5
6
7
MUX I/O
512M bits
64M bits
内存控制器
片选 Bank选择 行选择 列选择 DIMM 1 Bank 3 第4097行 第257列
31 30 29 28 27 26 25 24 23 … 13 12 11 10 … 4 3 2 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0…0 1 1 0…0 1 0 0 0
《微型计算机原理》
2
存储系统的层次结构
通用寄存器
提高访存速度 Byte量级
高速缓存
KB~MB量级
主存
MB~GB量级
本地二级存储
GB~TB量级 增大存储容量
更小、更快、 单位字节成本更高
更大、更慢、 单位字节成本更低
《微型计算机原理》
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存储器各层次的实现
高速缓存 • 静态RAM（SRAM）
主存
• 动态RAM（DRAM）
《微型计算机原理》
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DRAM的访问过程（1）
1、Bus Request
Column Decoder
CPU
内存 BUS 控制器
Data In/Out Buffers
BUS
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
Row Decoder
Word Lines ……
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……