第六章 存储器
本章内容
? 存储器概述
? 随机存取存储器
? 只读存储器
? CPU与存储器的连接
? 存储器空间的分配和使用
存储器概述
? 计算机中用来存储程序和数据的部件
? 表征计算机的记忆能力
? 存储器用途可分为
? 内存储器
? 外存储器
存储器概述
? RAM
? SRAM
? DRAM
? ROM
? MROM
? PROM
? EPROM
? EEPROM
存储器概述
? 存储器的引脚特征
? 地址线
? 数据线
? 片选
? 输出允许
? 读 /写控制
随机存取存储器 RAM
? 在正常环境下可根据需要进行数据的读
出和写入
? 易失性存储器，需要 DC的支持
? SRAM/DRAM
SRAM
? 内部结构
SRAM
? 例,SRAM2114（ 1K× 4位）
? 1K个存储单元，每单元 4位
? 需要 10条地址线,4条数据线
? 直接与地址、数据线相连
DRAM
? 内部结构 —— Intel2164(64K× 1)
DRAM
? Intel2164(64K× 1位 )
? 行、列地址复用，只有一半的地址引脚
? 利用 RAS,CAS进行控制
? 需要刷新（典型为 2ms~4ms）
? 可通过双路复用器电路（ 74LS157）与地址
线相连
DRAM
? S=0,A路
? S=1,B路
ROM
? 非易失性存储器，主要存放不经常修改
的数据、程序等
? 往往以字节为基本单元
EPROM—— 2716（ 2K× 8）
存储器与 CPU的连接
? 数据线 —— 根据单元宽度连接
? 地址线
? 片内地址 —— 选择片内的单元
? 片外地址 —— 参与地址译码，确定被选中
的存储芯片
? 地址选择
? 全译码
? 部分译码
? 线选
存储器与 CPU的连接
? 全译码
? 所有的片外地址均参与译码，地址空间无
浪费
? 74LS138/74LS139
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
? 部分译码
? 部分片外地址参与译码
? 线路较简单
? 地址有重叠
存储器与 CPU的连接
? 线选
? 个别片外地址线直接连至存储芯片的片选
输入端
? 有大量的地址重叠
? 只适用于小存储容量需求的场合
? 书,page234
存储器与 CPU的连接
? 16位系统的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
? #1~#8,SRAM6116(2K× 8)
? #9~#16,EPROM2732(4K× 8)
存储器空间的分配和使用
? MSDOS支持 640KB主存储器，成为阻碍
计算机发展的瓶颈
? 引入存储管理的理念
? 三大模式
? 实模式
? 保护模式
? V86模式
存储器空间的分配和使用
存储器空间的分配和使用
? 实模式
? 8086的工作模式,20条地址线能寻址 1MB
的空间
? 逻辑地址 —— 段地址：偏移地址
? 实际地址 —— 段地址 × 16+偏移地址
? 所有的系统开机后首先进入实模式
存储器空间的分配和使用
? 保护模式
? 80286以上的 CPU具有 20位以上的地址总线
（超过 1MB的寻址能力）
? 保护模式下，能访问整个存储区域
? 支持分页（ 4KB/页），适于多线程环境
? 逻辑地址 —— 选择子：偏移地址
? 实际地址 —— 线性地址或物理地址，二级
转换
存储器空间的分配和使用
? 分段：最大为 4GB的段，共 64TB
? 分页：页号：页内地址
? 物理地址：页帧号：页内地址
存储器空间的分配和使用
? 保护机制
? 给每个任务分配不同的虚拟地址空间，进
行隔离
? 任务内部的保护机制，保护操作系统存储
段及特别的寄存器，不被其他应用程序所
破坏
存储器空间的分配和使用
? V86模式
? 80386以上的 CPU，是保护模式的子模式
? 提供多个独立的 8086实模式存储空间
? 多空间之间相互隔离
IBM PC/XT机中的存储空间分配
? CPU,8088
? 寻址范围,1MB
? DOS,640KB
? 充分利用剩余的 384KB
IBM PC/XT机中的存储空间分配
? VRAM供显示卡之用
? ROM BASIC
? BIOS
? 总称为 UMB，上位
存储器
IBM PC/AT机中的存储空间分配
? CPU,80286
? 640KB~1024KB之
间是 UMB
? 超过 1MB部分有
64KB的 HMA（高
位存储器）
? 具有 1MB以上的存
储器区域 XMS
IBM PC/AT机中的存储空间分配
? 实模式只能访问 1MB及以上 HMA(64KB)
? 保护模式下可以访问整个空间
PC机中存储器的使用 —— 主存
? 主存储器
? 640KB
? 常规内存
PC机中存储器的使用 —— UMB
PC机中存储器的使用 —— UMB
PC机中存储器的使用 —— XMS
? XMS，扩展存储器
? 除了常规内存,UMB之外的所有存储区域
? HIMEM.SYS使 HMA可用
PC机中存储器的使用 —— XMS
PC机中存储器的使用 —— EMS
? XMS，扩充存储器
? 将扩充存储器分为若干个 16KB的数据页，
同一时刻可将四页 COPY至 UMB中的页框内
进行处理
? 利用 EMM386.EXE，将扩展存储器模拟成
扩充存储器使用
? 速度相对较慢
PC机中存储器的使用 —— EMS
PC机中存储器的使用 —— 小结
PC机中存储器的使用 —— 小结
本章内容
? 存储器概述
? 随机存取存储器
? 只读存储器
? CPU与存储器的连接
? 存储器空间的分配和使用
存储器概述
? 计算机中用来存储程序和数据的部件
? 表征计算机的记忆能力
? 存储器用途可分为
? 内存储器
? 外存储器
存储器概述
? RAM
? SRAM
? DRAM
? ROM
? MROM
? PROM
? EPROM
? EEPROM
存储器概述
? 存储器的引脚特征
? 地址线
? 数据线
? 片选
? 输出允许
? 读 /写控制
随机存取存储器 RAM
? 在正常环境下可根据需要进行数据的读
出和写入
? 易失性存储器，需要 DC的支持
? SRAM/DRAM
SRAM
? 内部结构
SRAM
? 例,SRAM2114（ 1K× 4位）
? 1K个存储单元，每单元 4位
? 需要 10条地址线,4条数据线
? 直接与地址、数据线相连
DRAM
? 内部结构 —— Intel2164(64K× 1)
DRAM
? Intel2164(64K× 1位 )
? 行、列地址复用，只有一半的地址引脚
? 利用 RAS,CAS进行控制
? 需要刷新（典型为 2ms~4ms）
? 可通过双路复用器电路（ 74LS157）与地址
线相连
DRAM
? S=0,A路
? S=1,B路
ROM
? 非易失性存储器，主要存放不经常修改
的数据、程序等
? 往往以字节为基本单元
EPROM—— 2716（ 2K× 8）
存储器与 CPU的连接
? 数据线 —— 根据单元宽度连接
? 地址线
? 片内地址 —— 选择片内的单元
? 片外地址 —— 参与地址译码，确定被选中
的存储芯片
? 地址选择
? 全译码
? 部分译码
? 线选
存储器与 CPU的连接
? 全译码
? 所有的片外地址均参与译码，地址空间无
浪费
? 74LS138/74LS139
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
? 部分译码
? 部分片外地址参与译码
? 线路较简单
? 地址有重叠
存储器与 CPU的连接
? 线选
? 个别片外地址线直接连至存储芯片的片选
输入端
? 有大量的地址重叠
? 只适用于小存储容量需求的场合
? 书,page234
存储器与 CPU的连接
? 16位系统的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
存储器与 CPU的连接
? #1~#8,SRAM6116(2K× 8)
? #9~#16,EPROM2732(4K× 8)
存储器空间的分配和使用
? MSDOS支持 640KB主存储器，成为阻碍
计算机发展的瓶颈
? 引入存储管理的理念
? 三大模式
? 实模式
? 保护模式
? V86模式
存储器空间的分配和使用
存储器空间的分配和使用
? 实模式
? 8086的工作模式,20条地址线能寻址 1MB
的空间
? 逻辑地址 —— 段地址：偏移地址
? 实际地址 —— 段地址 × 16+偏移地址
? 所有的系统开机后首先进入实模式
存储器空间的分配和使用
? 保护模式
? 80286以上的 CPU具有 20位以上的地址总线
（超过 1MB的寻址能力）
? 保护模式下，能访问整个存储区域
? 支持分页（ 4KB/页），适于多线程环境
? 逻辑地址 —— 选择子：偏移地址
? 实际地址 —— 线性地址或物理地址，二级
转换
存储器空间的分配和使用
? 分段：最大为 4GB的段，共 64TB
? 分页：页号：页内地址
? 物理地址：页帧号：页内地址
存储器空间的分配和使用
? 保护机制
? 给每个任务分配不同的虚拟地址空间，进
行隔离
? 任务内部的保护机制，保护操作系统存储
段及特别的寄存器，不被其他应用程序所
破坏
存储器空间的分配和使用
? V86模式
? 80386以上的 CPU，是保护模式的子模式
? 提供多个独立的 8086实模式存储空间
? 多空间之间相互隔离
IBM PC/XT机中的存储空间分配
? CPU,8088
? 寻址范围,1MB
? DOS,640KB
? 充分利用剩余的 384KB
IBM PC/XT机中的存储空间分配
? VRAM供显示卡之用
? ROM BASIC
? BIOS
? 总称为 UMB，上位
存储器
IBM PC/AT机中的存储空间分配
? CPU,80286
? 640KB~1024KB之
间是 UMB
? 超过 1MB部分有
64KB的 HMA（高
位存储器）
? 具有 1MB以上的存
储器区域 XMS
IBM PC/AT机中的存储空间分配
? 实模式只能访问 1MB及以上 HMA(64KB)
? 保护模式下可以访问整个空间
PC机中存储器的使用 —— 主存
? 主存储器
? 640KB
? 常规内存
PC机中存储器的使用 —— UMB
PC机中存储器的使用 —— UMB
PC机中存储器的使用 —— XMS
? XMS，扩展存储器
? 除了常规内存,UMB之外的所有存储区域
? HIMEM.SYS使 HMA可用
PC机中存储器的使用 —— XMS
PC机中存储器的使用 —— EMS
? XMS，扩充存储器
? 将扩充存储器分为若干个 16KB的数据页，
同一时刻可将四页 COPY至 UMB中的页框内
进行处理
? 利用 EMM386.EXE，将扩展存储器模拟成
扩充存储器使用
? 速度相对较慢
PC机中存储器的使用 —— EMS
PC机中存储器的使用 —— 小结
PC机中存储器的使用 —— 小结
