存储器概述
分类
存储器的分类如下：
主存的分类：
主存分为随机存储器（RAM）和静态存储器（RAM），随机存储器又分为静态RAM和动态RAM
存储器的层次结构
金字塔结构
主存-辅存及主存-缓存结构
主存-辅存结构主要解决的问题是主存容量的问题，因为主存的容量小。
主存-缓存结构主要解决的是cpu速度与主存访问速度不同的问题，cpu处理速度快，而从主存中读写数据慢，我们添加一个高速缓存事先存在缓存中，这样可以提高速度
存储器的技术指标
存储容量：在一个存储器中可以容纳存储单元的个数 单位字或字节数
存取时间：从接收到读写指令开始到完成一次存取操作的时间 ns
存取周期：连续两次访问存储器的最小时间间隔 ns
存储器带宽：单位时间里存储器所取信息量 位/s， 字节/秒
存取周期略大于存取时间
静态存储器SRAM
1、地址译码器：控制选择存储矩阵中的哪一个存储单元。地址线有M根，就有2^M个存储单元
2、存储矩阵：内包含若干存储单元
3、控制电路：控制电路是否工作、以及工作状态下是进行读操作还是进行写操作
4、存储容量=存储单元个数*存储字长（可能有人要问存储字长是什么？和机器字长的关系是什么呢？）
先说一下字长的概念：
（1）、存储字长：一个存储单元中二进制代码的位数
（2）、机器字长：cpu进行一次整数运算所能处理的二进制位数（和ALU的输入端位数直接相关，而ALU的数据来源又是寄存器和内部数据总线）
通常机器字长是存储字长的整数倍
（3）、指令字长：一条指令的总长度（可能会发生改变）
下面是基本的静态存储元阵列：
1个存储元用来存储一个二进制位的信息，对应为下图中的一个小方块
SRAM的记忆原理
SRAM是用一个锁存器（触发器）来作为存储单元的
我们可以看下图给选择线一个低电平使其工作，假设这时我们想要写入数据，我们给数据入一个低电平，这时通过第一个与非门的信号为低电平，通过1号或门的信号为高电平而通过二号或门的电信号为高电平，也会使通过1号或门的电信号为高电平，阻止数据出这样相互耦合的电路使信息保存稳定，只要不断电就能无限期保存
两种译码方式的RAM
单译码方式的RAM
1、特点：只用一个译码器选中存储单元中的各位
2、优点：结构简单，存取速度快，适用于小容量
3、缺点：外围电路多、成本昂贵
双译码方式的RAM
目前的SRAM多采用双译码方式，为了组织更大的存储量。
所谓双译码，就是采用而二级译码将地址分为两部分（我们用x向和y向表示），我们先对x、y分别译码，然后再在存储阵列中进行二次译码。
其实就是第一次译码确实x，y然后根据坐标再确定具体的位置
两种译码方式的比较
这里我们通过一个具体的例子来看
SRANM的读写周期
读周期
1、地址线先有效
2、待地址线选中存储单元后片选线和读出信号开始工作
3、等到片选线和读出信号都恢复高电平后地址线才恢复
写周期
1、地址线先有效
2、然后片选线有效，
3、写命令有效
4、撤销写命令
5、片选线维持的时间也比读周期长
动态存储器DRAM
DRAM存储器的存储元有一个MOS晶体管和电容器组成，MOS晶体管的作用是作为开关，存储信息是通过电容器上的电荷量体现的
DRAM的读写过程
写0和写1
写1：输出缓冲器、刷新缓冲器关闭、输入缓冲器打开，输入数据Din = 1送到存储元位线上，行线为高，MOS管被打开，这样电容就充电，表示存储了1
写0：输出缓冲器、刷新缓冲器关闭、输入缓冲器打开，输入数据Din = 0送到存储元位线上，行线为低，MOS管被打开，这样电容就放电，表示存储了0
读出过程
读1：输入缓冲器、刷新缓冲器关闭、输出缓冲器打开，行线为高，MOS管打开，电容上存储的1被送进Dout
刷新：输入缓冲器关闭、刷新缓冲器打开、输出缓冲器打开，行线为高，MOS管打开，读出数据Dout经过刷新缓冲器被送到位线上，经MOS管写入电容上。
DRAM的逻辑结构
1、两个电源线Vcc、两个地线，还有一个空脚线NC
2、地址线只有10根而我们是1M的存储器，这里是不是很奇怪？因为这里我们用的是分时传送见下
1、与SRAM不同我们增加了行地址锁存器和列地址锁存器，因为我们DRAM存储器的容量很大，地址线的宽度要相应增加，这会导致芯片引脚数增加，所以为了避免引脚数太多，这里我们选择的是分时传送，地址线的总宽度是10位，先送A0A9，由RAS打入行锁存器，再送A10A19，有CAS打入列锁存器
2、与SRAM不同我们增加了刷新计数器和控制电路。DRAM读出之后必须要刷新，未读写的存储元也要定期刷新，并且要按行刷新，刷新操作是与读写操作交替进行的，所以这里用了二选一数据选择器来提供刷新和读写操作
DRAM的读写周期
DRAM的刷新
1、刷新操作和读操作类似只是不向外输出
2、按行定期刷新
3、刷新方式有两种，集中式和分布式
集中式刷新
DRAM所有行在每一个刷新周期中都被集中刷新，对正常的读写周期不会产生影响
但是死时间时间过长
分散式刷新
1
将每一行的刷新分散到每个存取周期中
增长了存取周期
刷新过于频繁
2
两毫米内分散地把128行刷新一次，没有死时间
DRAM和SRAM的比较
ROM
ROM分类
ROM分为掩膜ROM、一次可编程ROM、光擦可编程ROM、电擦可编程ROM
MROM
1、存储内容固定的ROM、由掩膜工艺一次性制成
2、一旦制成无法改变
3、下图中绿色表示存储1，黄色代表存储0，在出厂时就已经确定
PROM
PROM只能进行一次性的写入，出场时全为1或0，可根据自己的需要修改，但修改是不可逆的
EPROM
1、可进行多次编程
2、悬空的没有引出线称为浮空栅，G为控制栅
3、存储信息是根据浮空栅上有没有电子来确定的，浮空栅上有电子，存储信息为0，浮空栅上没有电子存储信息为1
EEPROM
存储器容量扩展
位扩展
只加长存储单元的字长，不增加存储单元的数量
数据线单独链接，地址线还有片选线、读写控制线连接在一起
字扩展
仅在字数方向扩展，位数不变
eg4片16K8位芯片扩展成64K8位芯片
字位同时扩展
