计算机组成原理 课程教案（第6次课）
章 节 名 称 授 课 方 式 第4章 存储器 （4.2.3~4.2.4） 理论课 课 时 安 排 教学环境及 教具准备 第3周 2学时 有投影仪的教室 PPT多媒体教学课件 教 学 熟练掌握静态和动态随机存储器的工作原理及技术指标，了解只读存目 的 储器工作原理 教 学 从本质上理解RAM和ROM存储芯片单元电路读/写原理；动态RAM重 点 刷新原理 教 学 难 点 RAM读写时序、动态存储器的刷新 教 学 基 本 内 容 ? 4.2.3随机存取存储器 ? 4.2.4只读存储器 是否重、难点 重点&难点 了解 方法及手段 举例讲解 多媒体讲解 教 学 过 程 与 设 计 复习旧课：计算机中的数据存储在“记忆装置”存储器中，其他部件是怎样与它交互的呢？ 引入新课：存储器中的数据为什么有的稳定，有的容易丢失呢？ 随机存取存储器按其存储信息的原理不同，可分为静态RAM和动态RAM两大类。 （1）静态RAM 1）静态RAM基本单元电路 ? 存储器中用于寄存“0”和“1”代码的电路称为存储器的基本单元电路。 ? 动画演示P77图4.11是一个由6个MOS管组成的基本单元电路。 ? 静态RAM是用触发器工作原理存储信息，因此即使信息读出后，它仍保存其原状态，不需要再生。但电源掉电时，原存信息丢失，故它属易失性半导体存储器。 2）静态RAM芯片举例 ? Intel2114芯片的基本单元电路由6个MOS管组成。 ? P77图4.12是一个容量为1K×4位2114外特性示意图。 ? FLASH动画演示P78图4.13是2114RAM芯片结构示意图。 问题4：Intel2114 芯片如何进行列地址选择？ 1
3）静态RAM读/写时序 ? 动画演示P79图4.14是2114RAM矩阵结构示意图。 ? 读周期时序：P79图4.15是2114RAM芯片读周期时序，在整个读周期中WE始终为高电平。 ? 写周期时序：P80图4.16是2114RAM写周期时序。 （2）动态RAM 1）动态RAM的基本单元电路 ? 常见的动态RAM基本单元电路有三管式和单管式两种，它们的共同特点是靠电容存储电路的原理来寄存信息。 ? 动画演示图4.17示意了T1、T2、T3这3个MOS管组成的三管MOS动态RAM基本单元电路。 ? 动画演示图4.18示意了T这1个MOS管组成的单管MOS动态RAM基本单元电路。 ? FLASH动画演示动态单元电路。 2）动态RAM芯片举例 ? 三管动态RAM芯片(Intel 1103) ? 三管动态RAM芯片结构的示意图如图4.19所示，采用重合法选择基本单元电路，动画演示其读写过程。 ? 单管动态RAM芯片(Intel 4116) ? 单管动态RAM芯片结构的示意图如图4.20所示，动画演示其读写过程。 问题5：Intel4116动态RAM芯片中读出放大器的工作原理怎样？ 3）动态RAM时序 ? 行、列地址分开传送 ? 读时序：行地址#RAS有效、写允许#WE有效(高)、列地址#CAS有效、数据DOUT有效。 ? 写时序：行地址#RAS有效、写允许#WE有效(低)、数据DIN有效、列地址#CAS有效。 4）动态RAM的刷新 刷新的过程实质上是先将原存信息读出、再由刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程。 问题6：刷新放大器工作原理是怎样的？ ? 集中刷新 集中刷新是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读/写操作。 2
? 分散刷新 分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个存储周期内完成。 ? 异步刷新 异步刷新是前两种方式的结合，它既可缩短“死时间”，又充分利用最大刷新间隔2ms的特点。 例题：一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。试问采用集中刷新、分散刷新和异步刷新三种方式的刷新间隔各为多少？ （3）动态RAM与静态RAM的比较 （1）掩模ROM ? 行列选择线交叉处有 MOS 管为“1”；行列选择线交叉处无 MOS 管为“0”。用户是无法改变原始状态的。书中图4.27示意一个1K X 1位的MOS管掩膜ROM。 （2）PROM ? PROM是可以实现一次性编程的只读存储器。书中图4.28示意一个由双极型电路和熔丝构成的基本单元电路。 （3）EPROM ? EPROM是一种光可擦除可编程只读存储器。 （4）EEPROM ? EEPROM可多次性编程，是电可擦除可编程只读存储器。 （5）Flash Memory (快擦型存储器) 实 验 内 容 课 内 练 习 课 外 作 业 实验五 掌握静态随机存取存储器RAM工作特性及数据的读写方法 PPT多媒体教学课件后的课堂练习题 P150~151页教材课后练习题4.13、4.14 1.本章考试题型主要有：选择题、填空题、简答题、设计应用题 考 核 2.本章主要考核存储器的层次结构和半导体随机存取存储器的工作要 求 原理、动态RAM刷新和存储器的校验、Cache和虚存概念、存储器与CPU的连接和Cache—主存地址映射 参 考 [1]白中英.计算机组成原理（第四版.立体化教材）.科学出版社,2012 资 料 [2]唐朔飞.计算机组成原理学习指导与习题解答.高等教育出版社,2010 3
——第4章 存储器(4.2.3-4.2.4)
