存储器论文
1. 求论文一篇——SDRAM原理应用
SDRAM 原理
我了解事物喜欢从底层根本去了解,而不是你说什么我照做就行了,我会形成一些探寻究竟的念头,也会产生很多疑问。
讨论之前当然要先看过某厂的datasheet,我看的是Micron。
按上面说,terminate和precharge都能掐断burst读或写。我也是第一次用Sdram,根据我做的项目数据流特点,我一上来就只选用了full-page模式。因为full-page读写不带auto-precharge,而且要用户自己来终止,比较了一下,对于full-page而言,用terminate显得直接方便(时序清晰明了),而precharge和时间有关(不单单是时钟周期的个数关系),datasheet的时序图中有一张是full-page write,用的也是terminate,所以就选用了terminate。
结果实验下来,写入的数据一个也没读出来,全是FF。心理没谱了。揣摸了几天,猜想问题在precharge上,尝试在terminate后面加上precharge,实验就成功了!原来尽管terminate和precharge都能终止页爆发,但terminate只是单纯的终止,不能完全代替precharge,用了terminate后还要跟上precharge才行。资料上时序图恰好在页模式时只画了terminate,没跟上precharge,在文字讲解页模式写的时候光说都能终止,也没强调还要precharge。
导致误会的根本原因是这份datasheet只是应用方面的说教,而不是sdram原理的详细描述。但SDRAM原理的详细讲解到现在也没找着,看到的资料都是外文翻译过来后互相抄的!千篇一律!比如precharge,从字面看是“预充电”,可资料上的解释都是“Deactivate row in bank or banks”及其中文翻译。后来在论坛上也看到新手们在问:precharge和refresh到底都作了什么,有什么区别?
我根据存动态内存存储单元的基本原理
某些电路相当于“口线供能电容”,此电容容量远比数据存储电容大,用于给口线的读写驱动提供能量,器件数据位宽是几位就只需要几乘以4个(4来源于有4个banks)。下面就来自圆其说:
初始化按照要求就先precharge了,以后每次读写之前都要active。active做两件事,既选通了相关行,又将驱动的能源准备好。当具体读写时,就选通列,给数据电容充电或放电。1个爆发读写完成后,就拨回precharge,给“供能电容”补足电能。因为“供能电容”在active时要被消耗能量并且也存在自漏电问题,所以有了资料上的(active to precharge command)tRAS<120微秒的要求。而拨回precharge时,“供能电容”是一直接着电源的,所以资料上就没有(precharge to active command)的要求了。因为“供能电容”比较大,从硬件设计角度出发充电电流不能做太大,所以tWR和tRP就相对要长。真正的顺序是precharge-〉active-〉读写-〉终止,因为tRP较长,所以初始化时先precharge,并且每次读写完后马上precharge,以便下次读写时只需active以提高响应速度,反正放在那precharge又不影响什么。这就是precharge(预充电)的真正含义所在!至于何必这么麻烦要“供能电容”倒一手,可能是因为数据单元太脆弱,经不起电源直接冲击或干扰,呵呵。而且根据动态内存原理,数据线复用,反正必须先active选通行,顺便再附加个供能功能;而爆发需要终止,特别是页模式更不会自动终止,那么就将“终止”和“预充电”合并到“precharge”,设计人员真会动脑筋。而资料只管说终止功能,没提预充电的作用,反正时序是通的。
想出所谓“供能电容”的还有个原因是:有两个和时钟无关的长时间参数,刷新周期64ms,tRAS 120微秒,不都是电容漏电的体现吗。所以内存可以降频使用,但不能太低,以至于64ms内你只能完成4096次刷新,别的什么都没时间干;或者tRAS期间你连1次读写或写都完不成。
至于refresh,就是1次先读后写的过程,用于保持数据电容的电位。如果在自己的系统中,特别是数据采集系统,1组数据流在64ms内完成了先写入sdram暂存后读入主机,并且sdram中的数据就不再需要了,整个过程不需要插入任何刷新命令。延伸开来,可以做出很适合你的最简单的sdram控制器。做个基本的SDRAM控制器很简单,关键是要根据你的系统特点合理安排好读、写、刷新等操作。
以上是我这几天的心得,希望没有误导大家
继续推测:在“auto refresh”命令执行的末端隐含了“precharge”,所以资料上要求“auto refresh”前要保证已经“precharge”,而“auto refresh”却可以放在一起连续发出,“auto refresh”之后却直接可以“active”而不再需要“precharge”。还可能在“auto refresh”命令执行的前端隐含了“active”,行地址由刷新寄存器自动计数并加1。“auto refresh”就是对某行所有列同时 “active”“read”“write”“precharge”,正好7个周期。器件共有4096行,所以要求在64ms内刷新4096次,4个banks是并行同时操作的,所以资料显示耗电高峰发生在自动刷新期间。
实际上read已经隐含了write,就是一次完整的读或自动刷新操作的第5个周期,时序正好吻合。不同的是自动刷新的第5个周期不需对外在DQ上输出。
充电放在前面叫charge,放在后面是为下一次操作提前做好准备就叫precharge,以前面分析prechage能提高断续操作的响应速度,所以最终设计就采用了“precharge”
如果对我说的都很清楚,那么操作内存应该是游刃有余了
打电话问了Micron的技术人员,模式寄存器的内容在掉电前始终有效,中途更改无需再等待120us,但建议稍等一下,具体多少没说。这些内容如果是试验出来的也不敢肯定就一定正确,必须打电话问。
SDRAM,即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,比如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。
与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见
2. 当前存储器系统的发展概况
发展趋势
存储器的发展都具有更大、更小、更低的趋势,这在闪速存储器行业表现得尤为淋漓尽致。随着半导体制造工艺的发展,主流闪速存储器厂家采用0�18μm,甚至0.15μm的制造工艺。借助于先进工艺的优势,Flash Memory的容量可以更大:NOR技术将出现256Mb的器件,NAND和AND技术已经有1Gb的器件;同时芯片的封装尺寸更小:从最初DIP封装,到PSOP、SSOP、TSOP封装,再到BGA封装,Flash Memory已经变得非常纤细小巧;先进的工艺技术也决定了存储器的低电压的特性,从最初12V的编程电压,一步步下降到5V、3.3V、2�7V、1.8V单电压供电。这符合国际上低功耗的潮流,更促进了便携式产品的发展。
另一方面,新技术、新工艺也推动Flash Memory的位成本大幅度下降:采用NOR技术的Intel公司的28F128J3价格为25美元,NAND技术和AND技术的Flash Memory将突破1MB 1美元的价位,使其具有了取代传统磁盘存储器的潜质。
世界闪速存储器市场发展十分迅速,其规模接近DRAM市场的1/4,与DRAM和SRAM一起成为存储器市场的三大产品。Flash Memory的迅猛发展归因于资金和技术的投入,高性能低成本的新产品不断涌现,刺激了Flash Memory更广泛的应用,推动了行业的向前发展。
3. 求论文 现代计算机硬件组成综述 1000以上
计算机硬件系统的基本组成(五大部件):运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
运算器和控制器统称中央处理器(CPU)。
存储器分成内存储器和外存储器两大类。
CPU、内存储器和连接输入输出设备的接口统称为主机。微机的主机集成在主机板上。
外存储器、输入设备和输出设备统称为外部设备。
中央处理器(CPU)
计算机的中央处理器又称为CPU,它是计算机的核心部分。主要由运算器和控制器组成。
运算器:实现算术运算和逻辑运算的部件。
控制器:计算机的指挥系统。控制器通过地址访问存储器,从存储器中取出指令,经译码器分析后,根据指令分析结果产生相应的操作控制信号作用于其他部件,使得各部件在控制器控制下有条不紊地协调工作。
指令:指挥计算机进行各种操作的命令。
指令系统:一台计算机所有指令的集合。
执行一条指令的四个基本操作:
微机的CPU又称微处理器,更新换代快:
4004→8008→8080→8088→80286→80386→80486→80586→奔腾Ⅱ→奔腾Ⅲ→奔腾Ⅳ→…
CPU的性能指标决定于时钟频率(主频)和字长。
主频是指CPU的时钟频率。主频越高,计算机的运算速度就越快。 奔腾Ⅲ主频可达866MHz以上,奔腾Ⅳ则可达2.6GHz、2.8GHz。
字长是指一个字的长度。字长越长,数的表示范围越大,运算精度越高,且在相同时钟频率下运算速度就越快。微机字长经历了4位→8位→32位→64位四代变化。
计算机的存储机制
存储器是计算机中用来存放所有数据和程序的记忆部件,它的基本功能是按指定的地址存(写)入或者取(读)出信息。
计算机中的存储器可分成两大类:一类是内存储器,简称内存或主存;另一类是外存储器(辅助存储器),简称外存或辅存。
存储器由若干个存储单元组成,每个存储单元都有一个地址,计算机通过地址对存储单元进行读写。
一个存储器所包含的字节数称为存储容量,单位有B、KB、MB、GB、TB等。
1 B = 8 bits (1字节 = 8位)
1 KB = 1024 B
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB
计算机的存储机制-内存
内存:用来存放当前正在使用的,或随时要用的程序或数据,包括ROM和RAM。 主要特点:存取速度快,容量小,价格昂贵。
ROM:只读存储器。特点:只能读,不能写;断电后信息不会丢失。主要用来存放固定不变的基本输入输出程序。
RAM:随机存取存储器。特点:可读可写;但断电后信息全部丢失。
微机内存容量的大小,一般是指RAM的大小。目前微机常见的内存配置为64MB、128MB、256MB或512MB。
计算机的存储机制-外存
外存:用来存放暂时不用或需保存的程序或数据。当需要使用外存中的信息时,必须将其调入RAM中才能被CPU执行和处理。主要特点:存取速度慢,容量大,价格便宜。
微型计算机的外存一般有:软盘、硬盘和光盘。
软磁盘存储器(简称软盘):由软磁盘、软盘驱动器和软盘驱动卡组成。微机常用3.5寸软盘,容量1.44MB。注意:软盘上的写保护口是设置保护软盘上数据的装置。
软盘存储的信息是按磁道和扇区组织存储的。磁道为一个个的同心圆,各道周长不同,但却存储等量的数据。每个磁道又等分为若干扇区,每个扇区可存储若干个字节。扇区数和字节数由格式化程序决定。
格式化:对磁盘进行分磁道和扇区并写上各个扇区的地址标记。格式化后的磁盘产生四个区域:引导区、文件分配表区、文件目录区及数据区。
写保护缺口:控制软盘的读写操作。
软盘的容量计算:字节数/每扇区×扇区数/每磁道×磁道数/每面×面数
硬磁盘存储器(简称硬盘):由硬磁盘和硬盘驱动器组成。硬盘是按柱面、磁头号和扇区号的格式组织存储信息的。柱面由一组磁盘的同一磁道在纵向上所形成的同心园柱面构成,柱面上的各个磁道和扇区的划分与磁盘相同。硬盘被封闭在一个金属体内,数据在硬盘上的位置通过柱面号、磁头号和扇区号三个参数确定。 微机常用的硬盘有10GB、20G、30G、40G、60G、80G、100G、120G等多种。
光盘存储器:由光盘片和光盘驱动器构成。目前主要有三种类型的光盘:只读型光盘(CD-ROM)、一次写入型光盘和可擦写型光盘。5.25寸CD-ROM容量650MB~1GB。
计算机的输入设备
输入设备是向计算机中输入信息(程序、数据、声音、文字、图形、图像等)的设备。微型计算机中常见的输入设备有:键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏、条形码输入器、光笔等。 外存储器也是一种输入设备。【图示】
键盘
鼠标可按结构分为:机电式和光电式鼠标。
计算机的输出设备
计算机的输出设备主要有显示器、打印机和绘图仪等。外存储器也是一种输出设备。
显示器有阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子体显示器等多种,又分为14寸、15寸、17寸、17寸纯平。显示器上的内容由像素组成,像素总和是分辨率;常见的高分辨率为:640*480 / 1024*768 / 1280*1024;分辨率越高,其清晰程度越好。显示器与主机的接口为显卡,常见的显卡有VGA、 SVGA等。彩显卡所支持的颜色数量是显卡的一个重要指标,主要取决于显存RAM的大小。
例:分辨率为320×200,每像素点要求显示4种颜色,则由22=4可知每像素点颜色占用2bit,共需2×320×200=16000B的显存。
常见的打印机有:针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。
计算机的其它部件
主板:微机采用一种“积木式”的体系结构,主板是一块印刷电路板,有多个长方形的插槽,CPU、内存、显卡、多功能卡等都可以插在主板上。多功能卡上有串行口(用来连接鼠标)和并行口(用来连接打印机等外设)。另外声霸卡、视卡、调制解调器等也将插在主板上。
接口:输入/输出接口电路是微处理器与外部设备之间的信息变换和实现缓冲功能必不可少的部件。
总线(BUS)是连接微机各部件之间的一组公共信号线,是计算机中传送数据和信息的公共通道。根据所传送信息的不同,总线分为地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)。
4. 科技小论文最好450字左右
光盘不像软、硬盘那样利用高速旋转来控制读写速度,而是充分利用光。高科技的光头读写,使光盘和可读写光盘速度快,容量大,跟上了当前计算机发展的潮流。
光盘分为两大类:只读光盘和可读写光盘。只读光盘标准容量为650MB,速度比软盘要快得多,相当于中档硬盘的速度;可读写光盘容量大些,一般不超过1.4GB,速度略慢,相当于低盘的速度。
光盘的优点还不止这些,它的计算机领域已被广泛应用。
首先先是软件,无论是应用软件还是游戏软件,容量超过15MB,使用软盘就不太方便了,何况几百上千兆的高级软件。而使用光盘就不用顾忌这些,无论多大的软件,只需薄薄的几张光盘便可解决问题。所以现在的软件和游戏多趋向于精美化、完善化,漏洞明显减少。
其次,现在流行的CD唱盘,VCD影碟,都是利用了光盘技术。它们实质上都是按不同格式存储的光盘。
再加上较之软、硬盘、光盘价格低廉,可被一般家庭接受。所以相信过不了多久,光盘势必成为计算机流通领域的主流,而且它的发展,在很长一段时间内,是决不会停止的。
5. 给我一篇计算机组成原理的论文
计算机组成原理存储器(期末论文)
绵阳师范学院
计算机组成原理(期末论文)
题 目 微型计算机的存储器
作 者 ***
单 位 数计学院07级7班(07084207**)
指 导教 师 ***
论文工作时间 2009年5月
摘要
随着微型计算机的迅速普及和发展,人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了,而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展,在这一发展过程中,存储器逐渐成为了人们关注的热点,这里,我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。
关键字
微型计算机 存储器 分类 性能指标
存储器是计算机系统内最主要的记忆装置,能够把大量计算机程序和数据存储起来,既能接收计算机内的信息(数据和程序),又能保存信息,还可以根据命令读取已保存的信息。
存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器,按存放位置又可分为内存储器和外存储器。
存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。
存储器的分类
存储器按功能可分为主存储器(简称主存)和辅助存储器(简称辅存)。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器,辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器,也称为内存储器(简称内存),内存直接与CPU相连接,是计算机中主要的工作存储器,当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器(简称外存),计算机执行程序和加工处理数据时,外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用,即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量,简称存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示,其中B是字节(Byte),并且1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB。例如,640KB就表示640×1024=655360个字节。
(1)内存储器
现代的内存储器多半是半导体存储器,采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。内存储器按其工作方式的不同,可以分为随机存取存储器(简称随机存储器或RAM)和只读存储器(简称ROM)。
随机存储器。随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息,对任一地址的存取时间都是相同的。由于信息是通过电信号写入存储器的,所以断电时RAM中的信息就会消失。计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中,如果对程序或数据进行了修改之后,应该将它存储到外存储器中,否则关机后信息将丢失。通常所说的内存大小就是指RAM的大小,一般以KB或MB为单位。
只读存储器。只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的,或者要利用特殊的写入器才能写入。当计算机断电后,ROM中的信息不会丢失。当计算机重新被加电后,其中的信息保持原来的不变,仍可被读出。ROM适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。
(2)外存储器
PC常用的外存是软磁盘(简称软盘)和硬磁盘(简称硬盘),目前,光盘的使用也越来越普及。下面介绍常用的三种外存:
软盘:目前计算机常用的软盘按尺寸划分有5.25英寸盘(简称5寸盘)和3.5英寸盘(简称3寸盘)。
二者之间的主要区别是:3.5英寸盘的尺寸比5.25英寸盘小,由硬塑料制成,不易弯曲和损坏;3.5英寸盘的边缘有一个可移动的金属滑片,对盘片起保护作用,读写槽位于金属滑片下,平时被盖住:3.5英寸盘无索引孔;3.5英寸盘的写保护装置是盘角上的一个正方形的孔和一个滑块,当滑块封住小孔时,可以对盘片进行读写操作,当小孔打开时,则处于写保护状态。
软盘记录信息的格式是:将盘片分成许多同心圆,称为磁道,磁道由外向内顺序编号,信息记录在磁道上。另外,从同心圆放射出来的若干条线将每条磁道分割成若干个扇区,顺序编号。这样,就可以通过磁道号和扇区号查找到信息在软盘上存储的位置,一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器和软驱适配卡组成。
软盘只能存储数据,如果要对它进行读出或写入数据的操作,还必须有软盘驱动器。软盘驱动器位于主机箱内,由磁头和驱动装置两部分组成。磁头用来定位磁道,驱动装置的作用是使磁盘高速旋转,以便对磁盘进行读写操作。软驱适配卡是连接软盘驱动器与主板的专用接口板,通过34芯扁平电缆与软盘驱动器连接。
硬盘:从数据存储原理和存储格式上看,硬盘与软盘完全相同。但硬盘的磁性材料是涂在金属、陶瓷或玻璃制成的硬盘基片上,而软盘的基片是塑料的。硬盘相对软盘来说,主要是存储空间比较大,现在的硬盘容量已在160GB以上。硬盘大多由多个盘片组成,此时,除了每个盘片要分为若干个磁道和扇区以外,多个盘片表面的相应磁道将在空间上形成多个同心圆柱面。
通常情况下,硬盘安装在计算机的主机箱中,但现在已出现多种移动硬盘。这种移动硬盘通过USB接口和计算机连接,方便用户携带大容量的数据。
光盘:随着多媒体技术的推广,光盘以其容量大、寿命长、成本低的特点,很快受到人们的欢迎,普及相当迅速。与磁盘相比,光盘的读写是通过光盘驱动器中的光学头用激光束来读写的。目前,用于计算机系统的光盘有三类:只读光盘(CD-ROM)、一次写入光盘(CD-R)和可擦写光盘(CD-RW)。
存储器的性能指标
1、存储器容量存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量,即存储信息的总位(Bit)数。设微机的地址线和数据线位数分别是p和q,则该存储器芯片的地址单元总数为2p,该存储器芯片的位容量为2p × q。例如:存储器芯片6116,地址线有11根,数据线有8根,则该芯片的位容量是:位容量=211 ×8 = 2048 ×8 = 16384位存储器通常是以字节为单位编址的,一个字节有8位,所以有时也用字节容量表示存储器容量,例如上面讲的6116芯片的容量为2KB,记作2K ×8,其中:1KB = 1024B(Byte)=1024 ×8 =8192位存储器容量越大,则存储的信息越多。目前存储器芯片的容量越来越大,价格在不断地降低,这主要得益于大规模集成电路的发展。
2、存取速度存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作,到该读写操作完成所经历的时间,这个时间越小,则存取速度越快。目前,高速缓冲存储器的存取时间已小于5ns。存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔,这个时间一般略大于存取时间。
3、可靠性
存储器的可靠性用MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间来衡量, MTBF越长,可靠性越高,内存储器常采用纠错编码技术来延长MTBF以提高可靠性。
4、性能/价格比
这是一个综合性指标,性能主要包括上述三项指标—存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求。例如,有的存储器要求存储容量,则就以存储容量为主;有的存储器如高速缓冲器,则以存储速度为主。
现在普遍通用的存储器
一、半导体存储器的特点分类
1、半导体存储器的特点
⑴ 速度快,存取时间可到ns级;
⑵ 集成度高,不仅存储单元所占的空间小,而且译码
电路和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。目前已达到单片1024Mb(相当于128M字节)。
⑶ 非破坏性读出,即信息读出后存储单元中的信息还在,特别是静态RAM,读出后不需要再生。
⑷ 信息的易失性(对RAM),即断电后信息丢失。
⑸ 信息的挥发性(对DRAM),即存储的信息过一定时间要丢失,所以要周期地再生(刷新)。
⑹ 功耗低,特别是CMOS存储器。
⑺ 体积小,价格在不断地下降。
2、半导体存储器的分类
主要分为两大类,可读写存储器RAM和只读存储器ROM。
RAM分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种。目前计算机内的主存储器都是DRAM,它的集成度高、功耗很低,缺点是需要再生。SRAM是非挥发的,所以不需要再生,但集成度比DRAM要低,计算机中的高速缓冲存储器大多用SRAM.现在有一些新的RAM,如组合RAM(IRAM),将刷新电路与DRAM集成在一起;非易失RAM(NVRAM),实际上是由SRAM和EEPROM共同构成。正常情况下,它和一般SRAM一样,而在系统掉电瞬间它把SRAM中的信息保存在EEPROM中,从而使信息不丢失。只读存储器ROM的特点是用户在使用时只能读出其中的信息,不能修改和写入信息。近几年出现了一中新的存储器叫Flash存储器(闪烁存储器),这是一种电可擦除的非易失性只读存储器。
二、半导体存储器的组成
它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。
1、存储体
存储体是存储1和0信息的电路实体,它由许多个存储单元组成,每个存储单元一般由若干位(8位)组成,每一位需要一个存储元件,每个存储单元有一个编号,称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示,其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为:2n = N
2、地址选择电路
地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根,输出线数为N,则它分别对应2n个不同的地址码,作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种:
⑴ 单译码方式
它的全部地址码只用一个电路译码,译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多,只适用于容量较小的存储器。
⑵ 双译码方式(或称矩阵译码)
它将地址码分为X与Y两部分,用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码,其输出线称为行选择线,它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码,其输出线称为列选择线,它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元,才能进行读写操作。由图可见,具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵,它的 X向和Y向译码器各有32根译码输出线,共64根。若采用单译码方式,则要1024根译码输出线。因此,双译码方式所需要的选择线数目较少 ,也简化了存储器的结构,故它适用于大容量的存储器。
3、读写控制电路
读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器(三态双向缓冲器)等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。
参考文献
1、《计算机组成原理》第二版,唐朔飞 编着,高等教育出版社,2008.1
2、《微型计算机原理与应用》肖金立 编着,电子工业出版社,2003-1
3、计算机组成原理实验指导书与习题集》(王成,周继群,蔡月茹着)清华大学出版社出版
4、《计算机组成原理学习指导训练》(旷海兰,刘彦,蒋翰洋等编着)中国水利水电出版社出版
6. 我要写一篇论文 1000字以上的: 论文题目:RAM的原理与主要参数 要求:介绍RAM的原理及主要参数的意义。
ram是构成内存储器的主要部分.其内容可更具需要随时按地址读出或写入,读出后存储单元内容不变,写入后的存储单元是新写入的内容.ram用户存储运行 中的程序和数据,断电后ram数据全部丢失.目前使用的ram多为mos型半导体集成电路
ram按照原理可分为sram和dram,sram只要有电,其开关原件的状态就保持不变,不需要电流刷新.;dram的特点是在器件加有电源的情况下,其存储单元的内容也不能保持太长时间,一般保存 2ms
7. 求基于pc机的硬件高速缓冲存储器cache的性能分析与优化论文。迫切的求。或者有相关资料也行。越多越好。
高速缓冲存储器Cache设计的关键技术分析
摘要:高速缓冲存储器(Cache)技术是现代处理器设计中的核心技术之一。本文详细讨论了Cache设计中的重要内容,包括Cache设计的基本问题,Cache性能分析,Cache失效原因的分析以及Cache设计中一些折衷的考虑。
关键词:高速缓冲存储器;Cache;处理器;存储体系
引言
在现代处理器设计中,Cache有效地解决了处理速度和存储速度之间的匹配问题,从而成为RISC技术成功的一项重要的支撑技术。现代计算机几乎没有不含Cache的。在很多机器中,还采用了多级Cache结构。可以说,Cache和流水线共同构成了RISC成功的两大支柱。本文将详细讨论Cache设计中的一些重要问题。
Cache设计中的四大基本问题
映射方式
相对于主存来说,Cache是一个小存储器。因此主存的块到Cache的行的映射是一种多到一映射。通常有三种映射策略:
a)直接映射
主存的一个块只能对应Cache的某一特定行。该方案中Cache被分为若干行,主存块号i对应的Cache行号为i对Cache行数的模。
b)全相连映射
主存的一个块可以存放在Cache中的任何行。
c)组相连映射
Cache行被分为M组,每组包含N行。主存的一个块和一个特定的组相对应,可存放在该组的任何一行。主存块号I映射成Cache的组号为I对Cache组数M的模。其中每组的行数N常被称为Cache的路数。
不难看到,直接映射和全相联可以看作是组相联方案的特殊形式。全相联命中率最高,但实现最复杂;直接映射实现最简单,但命中率较低。采用组相联是一种折衷方式,在总容量一定后,考虑组数M,路数N,及行中字节数L之间的配合关系。
映射机构
这是映射方式的实现问题。在Cache中为每个行设置了一个标志以指明该行对应的主存块地址。每个Cache行的标志中可包含一些特定信息,根据这些特定信息可以检测它们是否和来自CPU的块地址相匹配。由于速度对Cache至关重要,所以应该对所有可能的标志行并行查找。
另外,我们必需判断出Cache中的块中是否存放着有效信息。通用解决方法是在标志上增加一个有效位,以指明该标志是否包含有效地址。若有效位未设置,则不能对其进行匹配。由于每个Cache行都需要一个标志,所以增大行的大小对减小标志存储器占Cache总成本的比例是有益的。
替换策略
对于直接映射方式,在失效时只能对一个块进行替换,是最为简单的。但是对全相联和组相联方式,出现失效时需要在多个块中进行选择。这是我们有如下三种基本替换策略:
a)随机替换策略
这种策略就是随机的在候选块中选择一个进行替换。由于纯粹的随机选择会给硬件调试带来很大的困难,所以在一些系统中实际采用一种具有可再现能力的伪随机策略。
b)最近最少使用策略(LRU)
为了减少替换出最近可能使用的信息的机会,可以对块的访问情况进行记录。在发生Cache失效时,利用访问的时间局部性现象,替换出候选块中最近最少被访问的存储块。
c)先进先出策略(FIFO)
这种策略在Cache失效时,替换掉存放在Cache中时间最长的候选存储块。
试验数据证明随机替换策略一般比先进先出策略性能要好,而实现也更简单。所以我们只对随机替换策略和LRU策略进行比较分析。随机策略的一个重要性质就是易于硬件实现。随着可记录块数的增多,LRU策略的实现成本迅速增加,而性能改进一般并不十分明显。表1显示了LRU策略和随机策略在实效率方面的一些情况。可以看出,LRU在较小的Cache中比在较大的Cache中起着更重要的作用。
存储器的写策略
对Cache主要进行的是读操作,统计数据表明通常程序的读操作至少是写操作的两倍。但Amdahl定律提醒我们面向高性能的设计绝不能忽视写操作的速度。对于写命中情况,有两种基本的写策略:
a)写透策略
信息将被同时写到Cache行和低级存储器的相应存储块中。
b)写回策略
信息仅被写到Cache的相应行中,当被改变的行被替换出Cache时,其内容才被写回到主存相应的块。
这两种写策略各有利弊。对于写回策略,写操作能以Cache的速度来进行,而且在一个块内进行多次写操作仅需要一次对低级存储器的写动作,有益于降低对存储器的带宽要求,使其在多处理器系统中备受重视。对于写透策略,读失效不会导致必须对低级存储器进行写操作,而且写透操作更容易实现。写透策略的另一优点是主存中总是保存着最新数据,这对于多处理器系统和I/O设计都是非常重要的。
对于写失效情况,也有两种选择:
a)装入写
将块装入Cache,接着进行和命中情况相同的操作。
b)绕写
对低级存储器的相应内容进行改写,但不装入Cache。
上述两种写失效策略对写透和写回策略都适用,但对于写回方式,一般采用装入写策略,便于该存储块能被Cache继续利用;对于写透方式,由于后续对该存储块的写操作仍需写到主存中,故以绕写策略为好。
Cache的性能分析
之前本文介绍的各种技术的目的是减少平均访存时间。但是,设计Cache的最终目的是减少CPU的执行时间。CPU时间可以分为CPU执行时间和访存等待时间,即:
CPU时间=(CPU执行时钟数+访存等待时钟数)×时钟周期
由于Cache失效是访存等待的最重要原因,我们假设访存等待都是有Cache失
效产生的,以简化分析。
访存等待时钟数=(存储器访问数/程序)×失效率×失效损失
将指令总数IC提取出来单独考虑,可得:
CPU时间=IC×(CPI执行+(访存数/指令)×失效率×失效损失)×时钟周期长度
可见,对于越小CPI的处理器,设置Cache对CPI的影响程度越大。由于计算CPI时,Cache失效的损失以CPU时钟周期为单位进行衡量,所以较高的CPU时钟频率将导致较大的失效损失。
根据CPU时间公式,可得采用Cache会增大处理器的CPI,但它可以有效减少平均访存等待的周期数,所以它是有益于提高CPU性能的。对于CPI较小,特别是RISC处理器,Cache失效对CPI的影响很严重,在设计这种处理器的时候,必须降低Cache的失效率。
Cache失效原因的分析
导致Cache失效的主要原因有以下三种:
a)突发失效
对某存储块进行第一次访问时,由于该块不在Cache中,所以必须首先将存储块取到Cache中。这种情况又称为冷启失效。
b)容量失效
如果Cache不能容纳某一程序执行过程中的所有存储块,那么当程序又需使用某一曾在Cache中,但现在已替换出的存储块时,就会出现容量失效。
c)冲突失效
在采用组相联或直接映射替换策略的Cache中,许多块都必须映射到Cache中的某一块中,由于这种原因使得当程序又需要使用某一曾在Cache中,但现在已被替换出的存储块时,就会出现冲突失效。
全相联Cache中没有冲突失效,但增加相联度在意味着增加成本,而且可能延长访问时间,这样就会降低处理器的整体性能。要减少容量失效,就要增加Cache的容量。上层存储器容量太小,就会频繁产生抖动现象,这意味着机器将以接近低级存储器的速度运行。增加存储块的大小可以减小突发失效的数目,但这又会增加冲突失效的可能。这就需要在Cache的设计工作中,综合考虑三种失效情况,确定折衷的设计方案。
结束语
在现代处理器设计中,Cache有效地解决了处理速度和存储速度之间的匹配问题,从而成为现代处理器不可缺少的核心技术之一。在设计中应充分考虑各种条件的制约,权衡各种因素,才能充分提高系统的性能。
8. 基于微型存储器的多层pcb设计论文
存储器。主要功能是存放程序和数据,程序是计算机操作的依据,数据是计算机操作的对象。存储器是由存储体、地址译码器 、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。能由中央处理器直接随机存取指令和数据的存储器称为主存储器,磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器(或辅助存储器) 。由主存储器、外部存储器和相应的软件,组成计算机的存储系统。
内存又称为内存储器或者主存储器,是计算机中的主要部件,它是相对于外存而言的。内存的质量好坏与容量大小会影响计算机的运行速度。
9. 我对计算机储存系统了解多少论文
内存是电脑的记忆部件,用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。
内存可以分为随机访问存储器和只读存储器,前者允许数据的读取与写入,磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行,中央处理器可直接访问内存,与内存交换数据。电脑断电后,随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出,不能随意写入,即使断电也不会丢失。
由于电路的复杂性因素,电脑中都使用二进制数,只有0和1两个数码,逢二进一,最容易用电路来表达,比如0代表电路不通,1代表电路通畅。我们平时用电脑时感觉不到它是在用二进制计算是因为电脑会把你输入的信息自动转换成二进制,算出的二进制数再转换成你能看到的信息显示到屏幕上。
在存储器中含有大量的基本单元,每个存储单元可以存放八个二进制位,即一个零到二百五十五之间的整数、一个字母或一个标点符号等,叫做一个字节。存储器的容量就是以字节为基本单位的,每个单元都有唯一的序号,叫做地址。中央处理器凭借地址,准确地操纵着每个单元,处理数据。由于字节这个单位太小了,我们定义了几个更大的单位,这些单位是以2的十次幂做进位,单位有KB、MB、GB、TB等。
常见的内存包括同步动态随机存储器、双倍速率同步动态随机存储器、接口动态随机存储器。
希望我能帮助你解疑释惑。