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存儲器的本質和工作原理

發布時間: 2022-08-01 00:40:12

存儲器的工作原理

這里只介紹動態存儲器(DRAM)的工作原理。
動態存儲器每片只有一條輸入數據線,而地址引腳只有8條。為了形成64K地址,必須在系統地址匯流排和晶元地址引線之間專門設計一個地址形成電路。使系統地址匯流排信號能分時地加到8個地址的引腳上,藉助晶元內部的行鎖存器、列鎖存器和解碼電路選定晶元內的存儲單元,鎖存信號也靠著外部地址電路產生。
當要從DRAM晶元中讀出數據時,CPU首先將行地址加在A0-A7上,而後送出RAS鎖存信號,該信號的下降沿將地址鎖存在晶元內部。接著將列地址加到晶元的A0-A7上,再送CAS鎖存信號,也是在信號的下降沿將列地址鎖存在晶元內部。然後保持WE=1,則在CAS有效期間數據輸出並保持。
當需要把數據寫入晶元時,行列地址先後將RAS和CAS鎖存在晶元內部,然後,WE有效,加上要寫入的數據,則將該數據寫入選中的存貯單元。
由於電容不可能長期保持電荷不變,必須定時對動態存儲電路的各存儲單元執行重讀操作,以保持電荷穩定,這個過程稱為動態存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現的。首先應用可編程定時器8253的計數器1,每隔1⒌12μs產生一次DMA請求,該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應時,DMA控制器送出到刷新地址信號,對動態存儲器執行讀操作,每讀一次刷新一行。

② 存儲器的原理\

由RS觸發器存儲的一個高低點位表示二進制的0或1,,,,,,,,,N個後就存儲了信息。

③ 計算機儲存原理

動態存儲器(DRAM)的工作原理

動態存儲器每片只有一條輸入數據線,而地址引腳只有8條。為了形成64K地址,必須在系統地址匯流排和晶元地址引線之間專門設計一個地址形成電路。使系統地址匯流排信號能分時地加到8個地址的引腳上,藉助晶元內部的行鎖存器、列鎖存器和解碼電路選定晶元內的存儲單元,鎖存信號也靠著外部地址電路產生。

當要從DRAM晶元中讀出數據時,CPU首先將行地址加在A0-A7上,而後送出RAS鎖存信號,該信號的下降沿將地址鎖存在晶元內部。接著將列地址加到晶元的A0-A7上,再送CAS鎖存信號,也是在信號的下降沿將列地址鎖存在晶元內部。然後保持WE=1,則在CAS有效期間數據輸出並保持。

當需要把數據寫入晶元時,行列地址先後將RAS和CAS鎖存在晶元內部,然後,WE有效,加上要寫入的數據,則將該數據寫入選中的存貯單元。

由於電容不可能長期保持電荷不變,必須定時對動態存儲電路的各存儲單元執行重讀操作,以保持電荷穩定,這個過程稱為動態存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現的。

首先應用可編程定時器8253的計數器1,每隔1⒌12μs產生一次DMA請求,該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應時,DMA控制器送出到刷新地址信號,對動態存儲器執行讀操作,每讀一次刷新一行。

(3)存儲器的本質和工作原理擴展閱讀

描述內、外存儲容量的常用單位有:

1、位/比特(bit):這是內存中最小的單位,二進制數序列中的一個0或一個1就是一比比特,在電腦中,一個比特對應著一個晶體管。

2、位元組(B、Byte):是計算機中最常用、最基本的存在單位。一個位元組等於8個比特,即1 Byte=8bit。

3、千位元組(KB、Kilo Byte):電腦的內存容量都很大,一般都是以千位元組作單位來表示。1KB=1024Byte。

4、兆位元組(MBMega Byte):90年代流行微機的硬碟和內存等一般都是以兆位元組(MB)為單位。1 MB=1024KB。

5、吉位元組(GB、Giga Byte):市場流行的微機的硬碟已經達到430GB、640GB、810GB、1TB等規格。1GB=1024MB。

6、太位元組(TB、Tera byte):1TB=1024GB。最新有了PB這個概念,1PB=1024TB。

④ 存儲器的基本結構原理

存儲器單元實際上是時序邏輯電路的一種。按存儲器的使用類型可分為只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM),兩者的功能有較大的區別,因此在描述上也有所不同
存儲器是許多存儲單元的集合,按單元號順序排列。每個單元由若干三進制位構成,以表示存儲單元中存放的數值,這種結構和數組的結構非常相似,故在VHDL語言中,通常由數組描述存儲器

結構
存儲器結構在MCS - 51系列單片機中,程序存儲器和數據存儲器互相獨立,物理結構也不相同。程序存儲器為只讀存儲器,數據存儲器為隨機存取存儲器。從物理地址空間看,共有4個存儲地址空間,即片內程序存儲器、片外程序存儲器、片內數據存儲器和片外數據存儲器,I/O介面與外部數據存儲器統一編址

存儲器是用來存儲程序和各種數據信息的記憶部件。存儲器可分為主存儲器(簡稱主存或內存)和輔助存儲器(簡稱輔存或外存)兩大類。和CPU直接交換信息的是主存。
主存的工作方式是按存儲單元的地址存放或讀取各類信息,統稱訪問存儲器。主存中匯集存儲單元的載體稱為存儲體,存儲體中每個單元能夠存放一串二進制碼表示的信息,該信息的總位數稱為一個存儲單元的字長。存儲單元的地址與存儲在其中的信息是一一對應的,單元地址只有一個,固定不變,而存儲在其中的信息是可以更換的。
指示每個單元的二進制編碼稱為地址碼。尋找某個單元時,先要給出它的地址碼。暫存這個地址碼的寄存器叫存儲器地址寄存器(MAR)。為可存放從主存的存儲單元內取出的信息或准備存入某存儲單元的信息,還要設置一個存儲器數據寄存器(MDR)

⑤ 電腦存儲設備的儲存原理是什麼!

電腦的存儲設備由兩部分構成,一部分是主存儲器,即內存,它可以直接與CPU交換數據,讀取快,但斷電後數據不能保存;另一部分是輔助存儲器,也叫外存儲器,它不能直接與CPU交換數據,如硬碟、軟盤、光碟等,軟硬碟是靠磁記錄信息的,是同心圓,光碟是光介質,它是一條漸開線,二者的介質不同。早期的電腦是內存大外存小,現在是外存大內存小。滿意就頂一下。

⑥ 存儲器的物理原理是什麼就是「0」、「1」代表信息如何物理保存

你問的問題很高端啊,只能給你結實個大概,具體的詳細電路構成你需要去看計算機組成原理裡面關於電路設計的書……計算機內部的所有數據都可以編程0 1二進制碼,8位1位元組,1000位元組 1K………………首先光碟比較簡單,就是通過激光燒存儲層,燒出一個個小洞(在在存儲層,對保護層沒有影響),以此記錄0 1,計算機裡面的全部數據記錄都是由0和1構成的,這樣就利用光碟存儲了數據。其次U盤相對比較復雜,他和內存等晶元儲存機制的工作原理類似,是通過三極體來控制的,將一部分電路保留在閉合環路內部,1就是高電平,0就是低電平,具體的內部結構沒辦法跟你說也查不到,是商業機密……能告訴你的也就是比較大眾化的東西,比如內存是通過六個三極體組成的閉合迴路……

⑦ 存儲器的工作原理是什麼

動態讀寫存貯器(DRAM),以其速度快、集成度高、功耗小、價格低在微型計算機中得到極其廣泛地使用。但動態存儲器同靜態存儲器有不同的工作原理。它是靠內部寄生電容充放電來記憶信息,電容充有電荷為邏輯1,不充電為邏輯0。欲深入了解動態RAM的基本原理請點擊。 動態存儲器有多種系列,如61系列、37系列、41系列、21系列等。圖示為2164晶元的引腳圖。將滑鼠指向相應引腳可看到其對引腳功能。它是一個64K 1bit的DRAM晶元,將8片並接起來,可以構成64KB的動態存儲器。
每片只有一條輸入數據線,而地址引腳只有8條。為了形成64K地址,必須在系統地址匯流排和晶元地址引線之間專門設計一個地址形成電路。使系統地址匯流排信號能分時地加到8個地址的引腳上,藉助晶元內部的行鎖存器、列鎖存器和解碼電路選定晶元內的存儲單元,鎖存信號也靠著外部地址電路產生。
當要從DRAM晶元中讀出數據時,CPU 首先將行地址加在A0-A7上,而後送出RAS 鎖存信號,該信號的下降沿將地址鎖存在晶元內部。接著將列地址加到晶元的A0-A7上,再送CAS鎖存信號,也是在信號的下降沿將列地址鎖存在晶元內部。然後保持WE=1,則在CAS有效期間數據輸出並保持。
當需要把數據寫入晶元時,行列地址先後將RAS和CAS鎖存在晶元內部,然後,WE有效,加上要寫入的數據,則將該數據寫入選中的存貯單元。
由於電容不可能長期保持電荷不變,必須定時對動態存儲電路的各存儲單元執行重讀操作,以保持電荷穩定,這個過程稱為動態存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現的。首先應用可編程定時器8253的計數器1,每隔1⒌12μs產生一次DMA請求,該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應時,DMA控制 器送出到刷新地址信號,對動態存儲器執行讀操作,每讀一次刷新一行。
只讀存貯器(ROM)有多種類型。由於EPROM和EEPROM存貯容量大,可多次擦除後重新對它進行編程而寫入新的內容,使用十分方便。尤其是廠家為用戶提供了單獨地擦除器、編程器或插在各種微型機上的編程卡,大大方便了用戶。因此,這種類型的只讀存貯器得到了極其廣泛的應用。7. RAM的工作時序
為保證存儲器准確無誤地工作,加到存儲器上的地址、數據和控制信號必須遵守幾個時間邊界條件。
圖7.1—3示出了RAM讀出過程的定時關系。讀出操作過程如下:
欲讀出單元的地址加到存儲器的地址輸入端;
加入有效的選片信號CS;
在 線上加高電平,經過一段延時後,所選擇單元的內容出現在I/O端;
讓選片信號CS無效,I/O端呈高阻態,本次讀出過程結束。
由於地址緩沖器、解碼器及輸入/輸出電路存在延時,在地址信號加到存儲器上之後,必須等待一段時間tAA,數據才能穩定地傳輸到數據輸出端,這段時間稱為地址存取時間。如果在RAM的地址輸入端已經有穩定地址的條件下,加入選片信號,從選片信號有效到數據穩定輸出,這段時間間隔記為tACS。顯然在進行存儲器讀操作時,只有在地址和選片信號加入,且分別等待tAA和tACS以後,被讀單元的內容才能穩定地出現在數據輸出端,這兩個條件必須同時滿足。圖中tRC為讀周期,他表示該晶元連續進行兩次讀操作必須的時間間隔。
寫操作的定時波形如圖7.1—4所示。寫操作過程如下:
將欲寫入單元的地址加到存儲器的地址輸入端;
在選片信號CS端加上有效電平,使RAM選通;
將待寫入的數據加到數據輸入端;
在 線上加入低電平,進入寫工作狀態;
使選片信號無效,數據輸入線回到高阻狀態。
由於地址改變時,新地址的穩定需要經過一段時間,如果在這段時間內加入寫控制信號(即 變低),就可能將數據錯誤地寫入其他單元。為防止這種情況出現,在寫控制信號有效前,地址必須穩定一段時間tAS,這段時間稱為地址建立時間。同時在寫信號失效後,地址信號至少還要維持一段寫恢復時間tWR。為了保證速度最慢的存儲器晶元的寫入,寫信號有效的時間不得小於寫脈沖寬度tWP。此外,對於寫入的數據,應在寫信號tDW時間內保持穩定,且在寫信號失效後繼續保持tDH時間。在時序圖中還給出了寫周期tWC,它反應了連續進行兩次寫操作所需要的最小時間間隔。對大多數靜態半導體存儲器來說,讀周期和寫周期是相等的,一般為十幾到幾十ns。
ddr一個時鍾周期內穿2次數據
ddr2一個時鍾周期傳4次
所以相同頻率下ddr2的帶寬是ddr的2倍

⑧ 各種存儲器的工作原理是什麼

1.按用途分類 ⑴內部存儲器 內部存儲器又叫內存,是主存儲器。用來存儲當前正在使用的或經常使用的程序和數據。CPU可以對他直接訪問,存取速度較快。 ⑵外部存儲器 外部存儲器又叫外存,是輔助寄存器。外存的特點是容量大,所存的信息既可以修改也可以保存。存取速度較慢,要用專用的設備來管理。 計算機工作時,一般由內存ROM中的引導程序啟動程序,再從外存中讀取系統程序和應用程序,送到內存的RAM中,程序運行的中間結果放在RAM中,(內存不夠是也可以放在外存中)程序的最終結果存入外部存儲器。
2.按存儲器的性質分類 ⑴RAM隨機存取存儲器(Random Access Memory) CPU根據RAM的地址將數據隨機的寫入或讀出。電源切斷後,所存數據全部丟失。按照集成電路內部結構不同,RAM又分為兩類: ①SRAM靜態RAM(Static RAM) 靜態RAM速度非常快,只要電源存在內容就不會消失。但他的基本存儲電路是由6個MOS管組成1位。集成度較低,功耗也較大。一般高速緩沖存儲器(Cache memory)用它組成。 ②DRAM動態RAM(Dynamic RAM) DRAM內容在 或 秒之後自動消失,因此必須周期性的在內容消失之前進行刷新(Refresh)。由於他的基本存儲電路由一個晶體管及一個電容組成,因此他的集成成本較低,另外耗電也少,但是需要刷新電路。⑵ROM只讀存儲器(Read Only Memory) ROM存儲器將程序及數據固化在晶元中,數據只能讀出不能寫入。電源關掉,數據也不會丟失。ROM按集成電路的內部結構可以分為:①PROM可編程ROM(Programable ROM )將設計的程序固化進去,ROM內容不可更改。②EPROM可擦除、可編程(Erasable PROM)可編程固化程序,且在程序固化後可通過紫外線光照擦除,以便重新固化新數據。③EEPROM電可擦除可編程(Electrically Erasable PROM) 可編程固化程序,並可利用電壓來擦除晶元內容,以便重新固化新數據。 3、按存儲介質分
(1)半導體存儲器。 存儲元件由半導體器件組成的叫半導體存儲器。其優點是體積小、功耗低、存取時間短。其缺點是當電源消失時,所存信息也隨即丟失,是一種易失性存儲器。
半導體存儲器又可按其材料的不同, 分為雙極型(TTL)半導體存儲器和MOS半導體存儲器兩種。 前者具有高速的特點,而後者具有高集成度的特點,並且製造簡單、成本低廉, 功耗小、故MOS半導體存儲器被廣泛應用。 (2)磁表面存儲器。 磁表面存儲器是在金屬或塑料基體的表面上塗一層磁性材料作為記錄介質,工作時磁層隨載磁體高速運轉,用磁頭在磁層上進行讀寫操作,故稱為磁表面存儲器。
按載磁體形狀的不同,可分為磁碟、磁帶和磁鼓。現代計算機已很少採用磁鼓。由於用具有矩形磁滯回線特性的材料作磁表面物質,它們按其剩磁狀態的不同而區分「0」或「1」,而且剩磁狀態不會輕易丟失,故這類存儲器具有非易失性的特點。
(3)光碟存儲器。 光碟存儲器是應用激光在記錄介質(磁光材料)上進行讀寫的存儲器,具有非易失性的特點。光碟記錄密度高、耐用性好、可靠性高和可互換性強等。 4、按存取方式分類
按存取方式可把存儲器分為隨機存儲器、只讀存儲器、順序存儲器和直接存取存儲器四類。
(1)隨機存儲器RAM RAM是一種可讀寫存儲器, 其特點是存儲器的任何一個存儲單元的內容都可以隨機存取,而且存取時間與存儲單元的物理位置無關。計算機系統中的主存都採用這種隨機存儲器。由於存儲信息原理的不同, RAM又分為靜態RAM (以觸發器原理寄存信息)和動態RAM(以電容充放電原理寄存信息)。
(2)只讀存儲器 只讀存儲器是能對其存儲的內容讀出,而不能對其重新寫入的存儲器。這種存儲器一旦存入了原始信息後,在程序執行過程中,只能將內部信息讀出,而不能隨意重新寫入新的信息去改變原始信息。因此,通常用它存放固定不變的程序、常數以及漢字字型檔,甚至用於操作系統的固化。它與隨機存儲器可共同作為主存的一部分,統一構成主存的地址域。
只讀存儲器分為掩膜型只讀存儲器MROM(Masked ROM)、可編程只讀存儲器PROM(Programmable ROM)、可擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable Programmable ROM)、用電可擦除可編程的只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)。以及近年來出現了的快擦型存儲器Flash Memory,它具有EEPROM的特點,而速度比EEPROM快得多。
(3)串列訪問存儲器 如果對存儲單元進行讀寫操作時,需按其物理位置的先後順序尋找地址,則這種存儲器叫做串列訪問存儲器。顯然這種存儲器由於信息所在位置不同,使得讀寫時間均不相同。如磁帶存儲器,不論信息處在哪個位置,讀寫時必須從其介質的始端開始按順序尋找,故這類串列訪問的存儲器又叫順序存取存儲器。還有一種屬於部分串列訪問的存儲器,如磁碟。在對磁碟讀寫時,首先直接指出該存儲器中的某個小區域(磁軌),然後再順序尋訪,直至找到位置。故其前段是直接訪問,後段是串列訪問,也稱其為半順序存取存儲器。