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1、第6章 存储器,6.5 微机内存层次结构,济南大学控制学院,2009年11月09日,存储器的分类 读写存储器（RAM） 现代RAM 只读存储器 IBM-PC/XT中的存储器，扩展存储器及其管理 (补充讲),济南大学控制学院,2009年11月09日,本章学习要求:,1、了解微机内存结构L、理解微机存储器的接口地址的安排和命名。,济南大学控制学院,2009年11月09日,图6-14 2716引脚,VCC电源正GND电源负VPP 程序写入电压25VCE 片选OE输出允许A0A10地址线D0D7数据线,2716 为2K,2732 2764 27128 27256 27512 271024 为多少?,济
2、南大学控制学院,2009年11月09日,6116引脚功能及排列,VCC电源正GND电源负CS 片选WE写有效OE输出有效A0A10地址线D0D7数据线,6116 6132 6164 61128 61256 62512 621024 ?,济南大学控制学院,2009年11月09日,6264引脚功能及排列,VCC电源正GND电源负CS 片选CS2 掉电保护电压输入WE写有效OE输出有效A0A12地址线D0D7数据线,济南大学控制学院,2009年11月09日,四、 (每题 10 分，共 10 分)有一存储器系统如图所示，请回答RAM和EPROM的容量各是多少?它们的地址范围又是多少?,济南大学控制学院
3、,2009年11月09日,题：,五、（10分）试用6264RAM、2764EPROM和74LS138扩展8KRAM(03000H04FFFH)、8KROM(0000001FFFH)的存储系统。系统地址总线为20位，数据总线为8位，画出系统连接图。,济南大学控制学院,2009年11月09日,IBM PC机存储空间的分配,图6-22 IBM PC/XT存储空间的分配,6.5 微机存储器的层次结构,增加设备驱动程序,济南大学控制学院,2009年11月09日,6.5.1 内存层次结构,济南大学控制学院,2009年11月09日,由于内存速度比CPU速度慢，所以现在的计算机普遍在CPU与内存之间增加一级或
4、两级高速缓冲存储器（Cache），它的速度比内存高一个数量级，与CPU的速度相当。CPU取指令时，先到Cache中找，如果Cache中没有要找的指令，再到主存中去取指令，并将最近要执行的指令从主存调到Cache中来，这样多数时间，CPU是在Cache中取指令，所以提高了运行速度。高速缓存器设计的目标就是使CPU访问尽可能多的在高速缓存器中渠道指令，这称为Cache 的命中率。,为什么加CACHE?快速CPU都要加,济南大学控制学院,2009年11月09日,虚拟存储器是在主存以外的一个存储空间，它实际上是在硬盘上，它采用地址影射的方法，将硬盘上的一个区域与主存建立一个地址影射关系。当CPU要访问
5、的存储器单元不在主存储器中时，存储器管理机构，就向操作系统发出中断，要求将CPU要访问的数据从辅存储器（磁盘等）装入主存（物理存储器）的该地址影射区。所以CPU可以在物理地址空间中访问虚拟地址空间的内容。,济南大学控制学院,2009年11月09日,6.5.2 存储器模块简介存储器简称内存条，结构有单面直插式SIMM和双面直插式DIMM。SIMM有早期8位数据宽度的30线内存条，有16位数据宽度的72线的EDO RAM内存条。DIMM是适应Pentium以上的微机使用的64位内存条，有168线的同步RAM（SDRAM）和182线的双倍速率SDRAM（ DDR SDRAM）,济南大学控制学院,20
6、09年11月09日,CPU,Cache,磁盘,DRAM,Cache控制器,DRAM控制器,磁盘控制器,济南大学控制学院,2009年11月09日,6.6 微机系统中的其他存储部件,（一）COMS及其功能COMS是一个RAM芯片，靠一个充电电池供电，其中存放了系统的各种配置和设置信息。如系统日期和时间、系统安全性特征、能源管理设置、存储设备、键盘、鼠标、I/O地址分配、视频设置以及其他可选特性。（二） COMS RAM的组成早期的COMS RAM采用MC146818芯片，内部有实时时钟和64个字节的RAM。现在的微机功能更强的82430/82440芯片，但其内部64个字节的RAM与MC146818
7、一样。,6.6.1 COMS RAM,济南大学控制学院,2009年11月09日,64字节的CMOS存储单元地址分配如表见DOS有关资料。CMOS RAM 分配了两个I/O端口地址，70H和71H。70H和为地址口，用于写入要访问的CMOS单元号；71H为数据口，在写入单元号后，即可通过71H对该单元进行写入或读出。,济南大学控制学院,2009年11月09日,（一）ROM BIOS的组成ROM BIOS是指固化到ROM中的一段程序，将这段程序固化的EPROM或FLASH芯片中，作为计算机的一个硬件部分安装到主板上。其中固化的程序，占用计算机内存空间的高端128KB字节，地址为E0000HFFFF
8、FH。计算机功能越复杂。ROM BIOS的内容越多。早期的PC/XT计算机，ROM BIOS只用了两片EPROM芯片，一片8K的2764，地址范围F6000H F7FFFH；一片32K的27256，地址范围F8000H FFFFFH，共40K。,6.6.2 ROM BIOS,济南大学控制学院,2009年11月09日,图6-23 系统板上的ROM电路,济南大学控制学院,2009年11月09日,这个电路用了15根地址线接存储器，允许接215 = 32K的存储器芯片。用了3 根地址线提高译码器进行片选，允许选8组存储器芯片。CPU的MEMR接译码器的G2A ， A19 接译码器的G1， A18 提高
9、反相器接译码器的G2B，所以要使译码器有效，必须A19 A18同时为高，且CPU执行的是存储器访问指令。译码器8个输出端可管理的8个32K的地址如表4-5和表4-6 。,济南大学控制学院,2009年11月09日,表6-5 前4片ROM 的地址范围,济南大学控制学院,2009年11月09日,表6-6 后4片ROM 的地址范围,BIOS,济南大学控制学院,2009年11月09日,前6个32K的地址从C0000HEFFFFH共192K字节，用于存放系统控制程序。后2个32K地址从F0000HFFFFFH共还有64K字节，但系统中只用了40K，有一片8K的ROM和一片32K的ROM组成，用于存放ROM
10、 BASIC和BIOS程序。这样由于8K的ROM用不了15根地址线，多余的地址引脚可选任意值，所以就有一些地址是重复的，如表6-6。但这并不防碍使用。,济南大学控制学院,2009年11月09日,表6-6 2764 的4个重复(重叠)的地址范围,A14 A13 可为任意参见教材P184关于地址重叠问题,四个地址都是对同一存储器区操作,济南大学控制学院,2009年11月09日,27256 的地址范围,济南大学控制学院,2009年11月09日,（二）ROM BIOS的功能及工作过程ROM BIOS从功能上可分为三部分：第一部分是自检、初始化和系统自举程序。ROM BIOS加电后就自动运行，它首先对计
11、算机的标准设备（系统预定必须配置的设备）进行自检，通过检测这些设备的某些开关状态，或读取这些设备的响应信号，来知道设备是否装入，如果装入了，就对这些设备进行初始化并设置中断向量；对于不是标准设备的接口芯片（如声卡、显卡等），ROM BIOS中没有它们的初始化程序，这时，就要用新设备自带的ROM BIOS程序进行设备的自检和初始化，这称为对ROM BIOS进行功能扩展。,济南大学控制学院,2009年11月09日,新设备自带的ROM BIOS程序地址只能占地址C0000HDFFFFH，不能和标准的ROM BIOS地址冲突。扩展ROM BIOS程序的起始部分必须加一个特殊的字符，标准的ROM BIO
12、S在启动时找到一个特殊的字符，就转到扩展ROM BIOS去对新设备进行初始化，之后再转回标准的ROM BIOS 。最后是磁盘自举，就是启动磁盘上的引导程序，将操作系统装入内存。第二部分ROM BIOS的硬件中断和软件中断处理程序。计算机启动后，这一部分对计算机的硬件提供了监控和检测程序，为操作系统和其他软件提供对计算机硬件的最基本、最直接的控制程序。,济南大学控制学院,2009年11月09日,可以说，因为有了ROM BIOS，其他程序才可以不知道计算机具体的硬件电路，而使用计算机的硬件。第三部分是为早期的PC机提供的ROM BASIC程序。,济南大学控制学院,2009年11月09日,ROM B
13、IOS存于EPROM或Flash Memory中，其读取速度比RAM要慢的多，所以机器加电时将自动地把系统的BIOS、显示BIOS及其他适配器的BIOS装入RAM的指定区域，这个区域就叫Shadow RAM。Shadow RAM占据内存C0000HFFFFFH的区域，与ROM BIOS占据相同的地址范围，这样当需要访问ROM BIOS时，访问Shadow RAM就行，提高了访问速度。,6.6.3 Shadow RAM,济南大学控制学院,2009年11月09日,（一）常规内存常规内存是地址0640K的范围，由DOS直接管理。它包括DOS常住区、用户区和DOS暂住区。这部分内容不受RAM大小的影响
14、，而且与CPU型号无关。（二）保留内存或上位内存块内存中从640K1M的内存空间，C0000H以下是显示缓冲区，C0000H以上是Shadow RAM,6.7 微型计算机系统的内存管理,6.7.1 微机系统的内存分类,CGA EGA 等显示缓冲区,济南大学控制学院,2009年11月09日,（三）扩展内存与高端内存扩展内存是地址大于1M以上的内存空间。其中低端的64K空间称为高端内存，用于存放各种驱动程序。（四）扩充内存扩充内存也是地址大于1M以上的内存空间它和扩展内存的差别是内存管理的方法不同，它可管理8M以内的地址空间。,济南大学控制学院,2009年11月09日,济南大学控制学院,2009年11月09日,
