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存儲器讀操作由4個什麼組成

發布時間: 2023-03-11 09:23:11

A. 4. 存儲器的讀寫操作是怎樣的

1.存儲器通過加法處理器對CS:IP進行處理,得到一個物理地址;
2.通過地址匯流排在內存中找到物理地址,在物理地址內存中找到對應的機器碼即匯編指令
3.機器碼通過數據匯流排到達指令緩沖器
4.執行機器碼
至於是讀還是寫就要看匯編指令是怎麼的了

B. 計算機組成原理(三)存儲系統

輔存中的數據要調入主存後才能被CPU訪問

按存儲介質,存儲器可分為磁表面存儲器(磁碟、磁帶)、磁心存儲器半導體存儲器(MOS型存儲器、雙極型存儲器)和光存儲器(光碟)。

隨機存取存儲器(RAM):讀寫任何一個存儲單元所需時間都相同,與存儲單元所在的物理位置無關,如內存條等

順序存取存儲器(SAM):讀寫一個存儲單元所需時間取決於存儲單元所在的物理位置,如磁碟等

直接存取存儲器(DAM):既有隨機存取特性,也有順序存取特性。先直接選取信息所在區域,然後按順序方式存取。如硬碟

相聯存儲器,即可以按內容訪問的存儲器(CAM)可以按照內容檢索到存儲位置進行讀寫,「快表」就是一種相聯存儲器

讀寫存儲器—即可讀、也可寫(如:磁碟、內存、Cache)
只讀存儲器—只能讀,不能寫(如:實體音樂專輯通常採用CD-ROM,實體電影採用藍光光碟,BIOS通常寫在ROM中)

斷電後,存儲信息消失的存儲器——易失性存儲器(主存、Cache)
斷電後,存儲信息依然保持的存儲器——非易失性存儲器(磁碟、光碟)
信息讀出後,原存儲信息被破壞——破壞性讀出(如DRAM晶元,讀出數據後要進行重寫)
信息讀出後,原存儲信息不被破壞——非破壞性讀出(如SRAM晶元、磁碟、光碟)

存儲器晶元的基本電路如下

封裝後如下圖所示

圖中的每條線都會對應一個金屬引腳,另外還有供電引腳、接地引腳,故可以由此求引腳數目

n位地址對應2 n 個存儲單元

假如有8k×8位的存儲晶元,即

現代計算機通常按位元組編址,即每個位元組對應一個地址

但也支持按位元組定址、按字定址、按半字定址、按雙字定址

(Dynamic Random Access Memory,DRAM)即動態RAM,使用柵極電容存儲信息
(Static Random Access Memory,SRAM)即靜態RAM,使用雙穩態觸發器存儲信息

DRAM用於主存、SRAM用於Cache,兩者都屬於易失性存儲器

簡單模型下需要有 根選通線,而行列地址下僅需 根選通線

ROM晶元具有非易失性,斷電後數據不會丟失

主板上的BIOS晶元(ROM),存儲了「自舉裝入程序」,負責引導裝入操作系統(開機)。邏輯上,主存由 輔存RAM+ROM組成,且二者常統一編址

位擴展的連接方式是將多個存儲晶元的地址端、片選端和讀寫控制端相應並聯,數據端分別引出。

字擴展是指增加存儲器中字的數量,而位數不變。字擴展將晶元的地址線、數據線、讀寫控制線相應並聯,而由片選信號來區分各晶元的地址范圍。

實際上,存儲器往往需要同時擴充字和位。字位同時擴展是指既增加存儲字的數量,又增加存儲字長。

兩個埠對同一主存操作有以下4種情況:

當出現(3)(4)時,置「忙」信號為0,由判斷邏輯決定暫時關閉一個埠(即被延時),未被關閉的埠正常訪問,被關閉的埠延長一個很短的時間段後再訪問。

多體並行存儲器由多體模塊組成。每個模塊都有相同的容量和存取速度,各模塊都有獨立的讀寫控制電路、地址寄存器和數據寄存器。它們既能並行工作,又能交義工作。多體並行存儲器分為高位交叉編址(順序方式)和低位交叉編址(交叉方式)兩種.

①高位交叉編址

②低位交叉編址

採用「流水線」的方式並行存取(宏觀上並行,微觀上串列),連續取n個存儲字耗時可縮短為

宏觀上,一個存儲周期內,m體交叉存儲器可以提供的數據量為單個模塊的m倍。存取周期為T,存取時間/匯流排傳輸周期為r,為了使流水線不間斷,應保證模塊數

單體多字系統的特點是存儲器中只有一個存儲體,每個存儲單元存儲m個字,匯流排寬度也為m個字。一次並行讀出m個字,地址必須順序排列並處於同一存儲單元。

缺點:每次只能同時取m個字,不能單獨取其中某個字;指令和數據在主存內必須是連續存放的

為便於Cache 和主存之間交換信息,Cache 和主存都被劃分為相等的塊,Cache 塊又稱Cache 行,每塊由若干位元組組成。塊的長度稱為塊長(Cache 行長)。由於Cache 的容量遠小於主存的容盤,所以Cache中的塊數要遠少於主存中的塊數,它僅保存主存中最活躍的若干塊的副本。因此 Cache 按照某種策略,預測CPU在未來一段時間內欲訪存的數據,將其裝入Cache.

將某些主存塊復制到Cache中,緩和CPU與主存之間的速度矛盾

CPU欲訪問的信息已在Cache中的比率稱為命中率H。先訪問Cache,若Cache未命中再訪問主存,系統的平均訪問時間t 為

同時訪問Cache和主存,若Cache命中則立即停止訪問主存系統的平均訪問時間t 為

空間局部性:在最近的未來要用到的信息(指令和數據),很可能與現在正在使用的信息在存儲空間上是鄰近的

時間局部性:在最近的未來要用到的信息,很可能是現在正在使用的信息

基於局部性原理,不難想到,可以把CPU目前訪問的地址「周圍」的部分數據放到Cache中

直接映射方式不需要考慮替換演算法,僅全相聯映射和組相聯映射需要考慮

①隨機演算法(RAND):若Cache已滿,則隨機選擇一塊替換。實現簡單,但完全沒考慮局部性原理,命中率低,實際效果很不穩定

②先進先出演算法(FIFO):若Cache已滿,則替換最先被調入Cache的塊。實現簡單,依然沒考慮局部性原理

③近期最少使用演算法(LRU):為每一個Cache塊設置一個「計數器」,用於記錄每個Cache塊已經有多久沒被訪問了。當Cache滿後替換「計數器」最大的.基於「局部性原理」,LRU演算法的實際運行效果優秀,Cache命中率高。

④最不經常使用演算法(LFU):為每一個Cache塊設置一個「計數器」,用於記錄每個Cache塊被訪問過幾次。當Cache滿後替換「計數器」最小的.並沒有很好地遵循局部性原理,因此實際運行效果不如LRU

現代計算機常採用多級Cache,各級Cache之間常採用「全寫法+非寫分配法」;Cache-主存之間常採用「寫回法+寫分配法」

寫回法(write-back):當CPU對Cache寫命中時,只修改Cache的內容,而不立即寫入主存,只有當此塊被換出時才寫回主存。減少了訪存次數,但存在數據不一致的隱患。

全寫法(寫直通法,write-through):當CPU對Cache寫命中時,必須把數據同時寫入Cache和主存,一般使用寫緩沖(write buffer)。使用寫緩沖,CPU寫的速度很快,若寫操作不頻繁,則效果很好。若寫操作很頻繁,可能會因為寫緩沖飽和而發生阻塞訪存次數增加,速度變慢,但更能保證數據一致性

寫分配法(write-allocate):當CPU對Cache寫不命中時,把主存中的塊調入Cache,在Cache中修改。通常搭配寫回法使用。

非寫分配法(not-write-allocate):當CPU對Cache寫不命中時只寫入主存,不調入Cache。搭配全寫法使用。

頁式存儲系統:一個程序(進程)在邏輯上被分為若干個大小相等的「頁面」, 「頁面」大小與「塊」的大小相同 。每個頁面可以離散地放入不同的主存塊中。CPU執行的機器指令中,使用的是「邏輯地址」,因此需要通「頁表」將邏輯地址轉為物理地址。頁表的作用:記錄了每個邏輯頁面存放在哪個主存塊中

邏輯地址(虛地址):程序員視角看到的地址
物理地址(實地址):實際在主存中的地址

快表是一種「相聯存儲器」,可以按內容尋訪,表中存儲的是頁表項的副本;Cache中存儲的是主存塊的副本

地址映射表中每一行都有對應的標記項

主存-輔存:實現虛擬存儲系統,解決了主存容量不夠的問題

Cache-主存:解決了主存與CPU速度不匹配的問題

C. 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)

D. 存儲器的結構

1cpu的內部
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存儲器結構


存儲器結構

第一層:通用寄存器堆
第二層:指令與數據緩沖棧
第三層:高速緩沖存儲器
第四層:主儲存器(DRAM)
第五層:聯機外部儲存器(硬磁碟機)
第六層:離線外部儲存器(磁帶、光碟存儲器等)
這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~

2工作特點
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存儲器結構

存儲器結構① 設置多個存儲器並且使他們並行工作。本質:增添瓶頸部件數目,使它們並行工作,從而減緩固定瓶頸。
② 採用多級存儲系統,特別是Cache技術,這是一種減輕存儲器帶寬對系統性能影響的最佳結構方案。本質:把瓶頸部件分為多個流水線部件,加大操作時間的重疊、提高速度,從而減緩固定瓶頸。

③ 在微處理機內部設置各種緩沖存儲器,以減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數量,也可大大緩解對存儲器的壓力。本質:緩沖技術,用於減緩暫時性瓶頸。
一、RAM(Random Access Memory,隨機存取存儲器)
RAM的特點是:電腦開機時,操作系統和應用程序的所有正在運行的數據和程序都會放置其中,並且隨時可以對存放在裡面的數據進行修改和存取。它的工作需要由持續的電力提供,一旦系統斷電,存放在裡面的所有數據和程序都會自動清空掉,並且再也無法恢復。

3具體結構分類
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根據組成元件的不同,RAM內存又分為以下十八種:

01.DRAM(Dynamic RAM,動態隨機存取存儲器)
這是最普通的RAM,一個電子管與一個電容器組成一個位存儲單元,DRAM將每個內存位作為一個電荷保存在位存儲


存儲器結構

存儲器結構單元中,用電容的充放電來做儲存動作,但因電容本身有漏電問題,因此必須每幾微秒就要刷新一次,否則數據會丟失。存取時間和放電時間一致,約為2~4ms。因為成本比較便宜,通常都用作計算機內的主存儲器。
02.SRAM(Static RAM,靜態隨機存取存儲器)
靜態,指的是內存裡面的數據可以長駐其中而不需要隨時進行存取。每6顆電子管組成一個位存儲單元,因為沒有電容器,因此無須不斷充電即可正常運作,因此它可以比一般的動態隨機處理內存處理速度更快更穩定,往往用來做高速緩存

03.VRAM(Video RAM,視頻內存)

它的主要功能是將顯卡的視頻數據輸出到數模轉換器中,有效降低繪圖顯示晶元的工作負擔。它採用雙數據口設計,其中一個數據口是並行式的數據輸出入口,另一個是串列式的數據輸出口。多用於高級顯卡中的高檔內存。

04.FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM,快速頁切換模式動態隨機存取存儲器)
改良版的DRAM,大多數為72PIN或30Pin的模塊。傳統的DRAM在存取一個BIT的數據時,必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數據。而FRM DRAM在觸發了行地址後,如果CPU需要的地址在同一行內,則可以連續輸出列地址而不必再輸出行地址了。由於一般的程序和數據在內存中排列的地址是連續的,這種情況下輸出行地址後連續輸出列地址就可以得到所需要的數據。FPM將記憶體內部隔成許多頁數Pages,從512B到數KB不等,在讀取一連續區域內的數據時,就可以通過快速頁切換模式來直接讀取各page內的資料,從而大大提高讀取速度。在96年以前,在486時代和PENTIUM時代的初期,FPM DRAM被大量使用。

05.EDO DRAM(Extended Data Out DRAM,延伸數據輸出動態隨機存取存儲器)
這是繼FPM之後出現的一種存儲器,一般為72Pin、168Pin的模塊。它不需要像FPM DRAM那樣在存取每一BIT 數據時必須輸出行地址和列地址並使其穩定一段時間,然後才能讀寫有效的數據,而下一個BIT的地址必須等待這次讀寫操作完成才能輸出。因此它可以大大縮短等待輸出地址的時間,其存取速度一般比FPM模式快15%左右。它一般應用於中檔以下的Pentium主板標准內存,後期的486系統開始支持EDO DRAM,到96年後期,EDO DRAM開始執行。。


存儲器結構

存儲器結構06.BEDO DRAM(Burst Extended Data Out DRAM,爆發式延伸數據輸出動態隨機存取存儲器)
這是改良型的EDO DRAM,是由美光公司提出的,它在晶元上增加了一個地址計數器來追蹤下一個地址。它是突發式的讀取方式,也就是當一個數據地址被送出後,剩下的三個數據每一個都只需要一個周期就能讀取,因此一次可以存取多組數據,速度比EDO DRAM快。但支持BEDODRAM內存的主板可謂少之又少,只有極少幾款提供支持(如VIA APOLLO VP2),因此很快就被DRAM取代了。
07.MDRAM(Multi-Bank DRAM,多插槽動態隨機存取存儲器)
MoSys公司提出的一種內存規格,其內部分成數個類別不同的小儲存庫 (BANK),也即由數個屬立的小單位矩陣所構成,每個儲存庫之間以高於外部的資料速度相互連接,一般應用於高速顯示卡或加速卡中,也有少數主機板用於L2高速緩存中。

08.WRAM(Window RAM,窗口隨機存取存儲器)
韓國Samsung公司開發的內存模式,是VRAM內存的改良版,不同之處是它的控制線路有一、二十組的輸入/輸出控制器,並採用EDO的資料存取模式,因此速度相對較快,另外還提供了區塊搬移功能(BitBlt),可應用於專業繪圖工作上。

09.RDRAM(Rambus DRAM,高頻動態隨機存取存儲器)
Rambus公司獨立設計完成的一種內存模式,速度一般可以達到500~530MB/s,是DRAM的10倍以上。但使用該內存後內存控制器需要作相當大的改變,因此它們一般應用於專業的圖形加速適配卡或者電視游戲機的視頻內存中。

10.SDRAM(Synchronous DRAM,同步動態隨機存取存儲器)
這是一種與CPU實現外頻Clock同步的內存模式,一般都採用168Pin的內存模組,工作電壓為3.3V。 所謂clock同步是指內存能夠與CPU同步存取資料,這樣可以取消等待周期,減少數據傳輸的延遲,因此可提升計算機的性能和效率。

11.SGRAM(Synchronous Graphics RAM,同步繪圖隨機存取存儲器)
SDRAM的改良版,它以區塊Block,即每32bit為基本存取單位,個別地取回或修改存取的資料,減少內存整體讀寫的次數,另外還針對繪圖需要而增加了繪圖控制器,並提供區塊搬移功能(BitBlt),效率明顯高於SDRAM。

12.SB SRAM(Synchronous Burst SRAM,同步爆發式靜態隨機存取存儲器)
一般的SRAM是非同步的,為了適應CPU越來越快的速度,需要使它的工作時脈變得與系統同步,這就是SB SRAM產生的原因。

13.PB SRAM(Pipeline Burst SRAM,管線爆發式靜態隨機存取存儲器)
CPU外頻速度的迅猛提升對與其相搭配的內存提出了更高的要求,管線爆發式SRAM取代同步爆發式SRAM成為必然的選擇,因為它可以有效地延長存取時脈,從而有效提高訪問速度。

14.DDR SDRAM(Double Data Rate二倍速率同步動態隨機存取存儲器)
作為SDRAM的換代產品,它具有兩大特點:其一,速度比SDRAM有一倍的提高;其二,採用了DLL(Delay Locked Loop:延時鎖定迴路)提供一個數據濾波信號。這是目前內存市場上的主流模式。

15.SLDRAM (Synchronize Link,同步鏈環動態隨機存取存儲器)
這是一種擴展型SDRAM結構內存,在增加了更先進同步電路的同時,還改進了邏輯控制電路,不過由於技術顯示,


存儲器結構

存儲器結構投入實用的難度不小。
16.CDRAM(CACHED DRAM,同步緩存動態隨機存取存儲器)
這是三菱電氣公司首先研製的專利技術,它是在DRAM晶元的外部插針和內部DRAM之間插入一個SRAM作為二級CACHE使用。當前,幾乎所有的CPU都裝有一級CACHE來提高效率,隨著CPU時鍾頻率的成倍提高,CACHE不被選中對系統性能產生的影響將會越來越大,而CACHE DRAM所提供的二級CACHE正好用以補充CPU一級CACHE之不足,因此能極大地提高CPU效率。

17.DDRII(Double Data Rate Synchronous DRAM,第二代同步雙倍速率動態隨機存取存儲器)
DDRII 是DDR原有的SLDRAM聯盟於1999年解散後將既有的研發成果與DDR整合之後的未來新標准。DDRII的詳細規格目前尚未確定。

18.DRDRAM (Direct Rambus DRAM)
是下一代的主流內存標准之一,由Rambus 公司所設計發展出來,是將所有的接腳都連結到一個共同的Bus,這樣不但可以減少控制器的體積,已可以增加資料傳送的效率。

二、ROM(READ Only Memory,只讀存儲器)

ROM是線路最簡單半導體電路,通過掩模工藝,一次性製造,在元件正常工作的情況下,其中的代碼與數據將永久保存,並且不能夠進行修改。一般應用於PC系統的程序碼、主機板上的 BIOS (基本輸入/輸出系統Basic Input/Output System)等。它的讀取速度比RAM慢很多。

4組成元件分類
編輯
ROM內存又分為以下五種:


存儲器結構

存儲器結構1.MASK ROM(掩模型只讀存儲器)
製造商為了大量生產ROM內存,需要先製作一顆有原始數據的ROM或EPROM作為樣本,然後再大量復制,這一樣本就是MASK ROM,而燒錄在MASK ROM中的資料永遠無法做修改。它的成本比較低。
2.PROM(Programmable ROM,可編程只讀存儲器)
這是一種可以用刻錄機將資料寫入的ROM內存,但只能寫入一次,所以也被稱為「一次可編程只讀存儲器」(One Time Progarmming ROM,OTP-ROM)。PROM在出廠時,存儲的內容全為1,用戶可以根據需要將其中的某些單元寫入數據0(部分的PROM在出廠時數據全為0,則用戶可以將其中的部分單元寫入1), 以實現對其「編程」的目的。

3.EPROM(Erasable Programmable,可擦可編程只讀存儲器)
這是一種具有可擦除功能,擦除後即可進行再編程的ROM內存,寫入前必須先把裡面的內容用紫外線照射它的IC卡上


存儲器結構

存儲器結構的透明視窗的方式來清除掉。這一類晶元比較容易識別,其封裝中包含有「石英玻璃窗」,一個編程後的EPROM晶元的「石英玻璃窗」一般使用黑色不幹膠紙蓋住, 以防止遭到陽光直射。
4.EEPROM(Electrically Erasable Programmable,電可擦可編程只讀存儲器)
功能與使用方式與EPROM一樣,不同之處是清除數據的方式,它是以約20V的電壓來進行清除的。另外它還可以用電信號進行數據寫入。這類ROM內存多應用於即插即用(PnP)介面中。

5.Flash Memory(快閃記憶體)
這是一種可以直接在主機板上修改內容而不需要將IC拔下的內存,當電源關掉後儲存在裡面的資料並不會流失掉,在寫入資料時必須先將原本的資料清除掉,然後才能再寫入新的資料,缺點為寫入資料的速度太慢。

E. 存儲器由哪幾部分組成,如何使用

存儲器由存儲體、地址解碼器和控制電路組成。


1)存儲體是存儲數據信息的載體。由一系列存儲單元組成,每個存儲單元都有確定的地址。存儲單元通常按位元組編址,一個存儲單元為一個位元組,每個位元組能存放一個8位二進制數。就像一個大倉庫,分成許多房間,大倉庫相當於存儲體,房間相當於位元組,房間都有編號,編號就是地址。

2)地址解碼器將CPU發出的地址信號轉換為對存儲體中某一存儲單元的選通信號。相當於CPU給出地址,地址解碼器找出相應地址房間的鑰匙。通常地址是8位或1 6位,輸入到地址解碼器,產生相應的選通線,8位地址能產生28=256根選通線,即能選通256位元組。16位地址能產生216=65536=64K根選通線,即能選通64K位元組。當然要產生65536根選通線是很難想像的,實際上它是分成256根行線和256根列線,256 X 256=65536,合起來能選通65536個存儲單元。

3)存儲器控制電路包括片選控制、讀/寫控制和帶三態門的輸入/輸出緩沖電路。

①片選控制確定存儲器晶元是否工作。

②讀/寫控制確定數據傳輸方向;若是讀指令,則將已被選通的存儲單元中的內容傳送到數據匯流排上;若是寫指令,則將數據匯流排上的數據傳送到已被選通的存儲單元中。

③帶三態門的輸入/輸出緩沖電路用於數據緩沖和防止匯流排上數據競爭。數據匯流排相當於一條車流頻繁的大馬路,必須在綠燈條件下,車輛才能進入這條大馬路,否則要撞車發生交通事故。同理,存儲器的輸出端是連接在數據匯流排上的,存儲器中的數據是不能隨意傳送到數據匯流排上的。例如,若數據匯流排上的數據是「1」(高電平5V),存儲器中的數據是「0」(低電平OV),兩種數據若碰到一起就會發生短路而損壞單片機。因此,存儲器輸出埠不僅能呈現「1」和「O」兩種狀態,還應具有第三種狀態「高阻"態。呈「高阻"態時,它們的輸出埠相當於斷開,對數據匯流排不起作用,此時數據匯流排可被其他器件佔用。當其他器件呈「高阻"態時,存儲器在片選允許和輸出允許的條件下,才能將自己的數據輸出到數據匯流排上。

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F. PLC存儲器的組成有哪些各部分的作用是什麼

PLC存儲器分為系統程序存儲器和用戶存儲器。

系統程序存儲器用以存放系統程序,包括管理程序,監控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的,內容不可更改,斷電不消失。

用戶存儲器:分為用戶程序存儲區和工作數據存儲區。由隨機存取存儲器(RAM)組成。用戶使用的。斷電內容消失。常用高效的鋰電池作為後備電源,壽命一般為3~5年。

lc基本結構基本相同,主要有CPU,電源,儲存器和輸入輸出介面電路等組成。中央處理器單元一般由控制器、運算器和寄存器組成。

CPU通過地址匯流排、數據匯流排、控制匯流排與儲存單元、輸入輸出介面、通信介面、擴展介面相連。CPU是PLC的核心,它不斷採集輸入信號,執行用戶程序,刷新系統輸出。

PLC的存儲器包括系統存儲器和用戶存儲器兩種。系統存儲器用於存放PLC的系統程序,用戶存儲器用於存放PLC的用戶程序。現在的PLC一般均採用可電擦除的E2PROM存儲器來作為系統存儲器和用戶存儲器。

(6)存儲器讀操作由4個什麼組成擴展閱讀:

PLC的輸入介面電路的作用是將按鈕、行程開關或感測器等產生的信號輸入CPU;PLC的輸出介面電路的作用是將CPU向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執行元件的信號,以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。PLC的輸入輸出介面電路一般採用光耦合隔離技術,可以有效地保護內部電路。

輸入介面電路

PLC的輸入介面電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時間比較短,可以直接與接近開關,光電開關等電子輸入裝置連接;交流輸入電路適用於在有油霧、粉塵的惡劣環境下使用。

交流輸入電路和直流輸入電路類似,外接的輸入電源改為220V交流電源。

輸出介面電路通常有3種類型:繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。

繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似,只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外部負載。

當可編程邏輯控制器投入運行後,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

根據上述過程的描述,可以對PLC工作過程的特點小結如下:

①PLC採用集中采樣、集中輸出的工作方式,這種方式減少了外界干擾的影響。

②PLC的工作過程是循環掃描的過程,循環掃描時間的長短取決於指令執行速度、用戶程序的長度等因素。

③輸出對輸入的影響有滯後現象。PLC採用集中采樣、集中輸出的工作方式,當采樣階段結束後,輸入狀態的變化將要等到下一個采樣周期才能被接收,因此這個滯後時間的長短又主要取決於循環周期的長短。此外,影響滯後時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滯後時間等。

④輸出映像寄存器的內容取決於用戶程序掃描執行的結果。

⑤輸出鎖存器的內容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數據決定。

⑥PLC當前實際的輸出狀態有輸出鎖存器的內容決定。

功能特點

(1)可靠性高。由於PLC大都採用單片微型計算機,因而集成度高,再加上相應的保護電路及自診斷功能,提高了系統的可靠性。

(2)編程容易。PLC的編程多採用繼電器控制梯形圖及命令語句,其數量比微型機指令要少得多,除中、高檔PLC外,一般的小型PLC只有16條左右。由於梯形圖形象而簡單,因此容易掌握、使用方便,甚至不需要計算機專業知識,就可進行編程。

(3)組態靈活。由於PLC採用積木式結構,用戶只需要簡單地組合,便可靈活地改變控制系統的功能和規模,因此,可適用於任何控制系統。

(4)輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大優點之一,是針對不同的現場信號(如直流或交流、開關量、數字量或模擬量、電壓或電流等),均有相應的模板可與工業現場的器件(如按鈕、開關、感測電流變送器、電機啟動器或控制閥等)直接連接,並通過匯流排與CPU主板連接。

(5)安裝方便。與計算機系統相比,PLC的安裝既不需要專用機房,也不需要嚴格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執行機構和PLC的I/O介面端子正確連接,便可正常工作。

(6)運行速度快。由於PLC的控制是由程序控制執行的,因而不論其可靠性還是運行速度,都是繼電器邏輯控制無法相比的。

近年來,微處理器的使用,特別是隨著單片機大量採用,大大增強了PLC的能力,並且使PLC與微型機控制系統之間的差別越來越小,特別是高檔PLC更是如此。

G. 軟盤存儲器由什麼組成

軟盤存儲器主要由軟磁碟、軟盤驅動器和軟盤控制器等三部分組成。

1.軟盤

軟磁碟又稱軟盤(Floppy disk),是一種存儲信息的介質,它是在聚酯塑料圓盤上塗一層磁薄膜而製成的。塗一面的稱為單面盤,塗兩面的稱為雙面盤。軟盤外面罩一個方形的保護套。目前微機上常用的軟盤有51/4和31/2的兩種,俗稱5英寸盤和3英寸盤。

目前常用的5英寸盤有容量為360KB的雙面雙密度盤(普通盤)和容量為1.2MB的高密盤。它們都有0和1兩個面,每面有若干個同心圓軌道,稱為磁軌。普通盤有40個磁軌,高密盤有80個磁軌。每個磁軌又分為若干扇區。扇區是軟體的基本存儲單位。每次讀盤或寫盤,總是讀/寫一個完整的扇區,不管其中數據多少。所謂讀或寫,是站在主機的角度而言的。微機常用軟體的規格如下表所示。

微機常用軟盤規格直徑(英寸)標志存儲容量磁軌數每道扇區數每扇區位元組數5DSDD360KB4095125DSHD1..44MB80185125英寸盤的保護外套上共有4個孔槽或缺口:

(1)驅動器軸孔。它是保護套和軟盤中心的大圓孔,軟盤驅動器通過它帶動軟盤在保護套中高速旋轉。

(2)磁頭讀寫槽。它是一個長形槽孔,軟盤驅動器的讀寫磁頭沿著該槽對軟盤作徑向移動,可以在不同磁軌上讀寫信息。

通過磁頭沿軟盤徑向的移動及軟盤的旋轉,就使得磁頭可以在軟盤的任意扇區讀寫信息。

(3)定位孔。在軟盤和保護套上均有此孔。當軟碟片旋轉至兩小孔重合時,一束光線通過此孔,將其轉變為電信號,即可檢索軟盤0扇區的起始位置,從而為軟盤存儲格式定位。

(4)防寫缺口。它可以控制軟盤的讀寫或只讀狀態。如果缺口是敞開的,對軟盤既能讀又能寫;如果用膠條把缺口封住,就處於防寫狀態,對軟盤只能讀不能寫,這樣可以保護盤上的信息不被改變。

用微加工技術製作的最大功率為64千比的動力隨機存取存儲器。

2.軟盤驅動器

軟盤驅動器簡稱軟碟機,由機械傳動裝置和讀寫磁頭兩部分組成,是驅動軟盤和磁頭做機械運動的裝置。軟碟機也分為5英寸和3英寸兩種,每種又分為普通驅動器和高密驅動器,分別與各種軟盤相匹配。

值得注意的是,普通盤插入高密驅動器中,或者高密盤插入普通驅動器中,是只能讀不能寫的。如進行寫操作,可能破壞盤上的數據。

3.軟盤控制器

軟盤控制器又稱軟盤適配器或軟盤適配卡,插在主機箱內母板的插槽中,將軟碟機與CPU連接起來。軟盤存儲器的機械運動和讀寫操作,都是在它的控制下進行的。

H. 存儲器的讀寫過程是什麼樣的

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5.1 存儲器系統基本知識

作者: 時間: 2008-04-10 來源:

5.1.1存儲器的分類

按照存儲介質不同,可以將存儲器分為半導體存儲器、磁存儲器、激光存儲器。

這里我們只討論構成內存的半導體存儲器。

按照存儲器的存取功能不同,半導體存儲器可分為只讀存儲器(Read Only Memory簡稱ROM)和隨機存儲器(Random Access Memory簡稱RAM)

1.只讀存儲器(ROM)

ROM的特點是把信息寫入存儲器以後,能長期保存,不會因電源斷電而丟失信息。計算機在運行過程中,只能讀出只讀存儲器中的信息,不能再寫入信息。一般地,只讀存儲器用來存放固定的程序和數據,如微機的監控程序、匯編程序、用戶程序、數據表格等。根據編程方式的不同,ROM共分為以下5種:

(1)掩模工藝ROM

這種ROM是晶元製造廠根據ROM要存貯的信息,設計固定的半導體掩模版進行生產的。一旦制出成品之後,其存貯的信息即可讀出使用,但不能改變。這種ROM常用於批量生產,生產成本比較低。微型機中一些固定不變的程序或數據常採用這種ROM存貯。

(2)可一次性編程ROM(PROM)

為了使用戶能夠根據自己的需要來寫ROM,廠家生產了一種PROM。允許用戶對其進行一次編程──寫入數據或程序。一旦編程之後,信息就永久性地固定下來。用戶可以讀出和使用,但再也無法改變其內容。

(3)紫外線擦除可改寫ROM(EPROM)

可改寫ROM晶元的內容也由用戶寫入,但允許反復擦除重新寫入。EPROM是用電信號編程而用紫外線擦除的只讀存儲器晶元。在晶元外殼上方的中央有一個圓形窗口,通過這個窗口照射紫外線就可以擦除原有的信息。由於陽光中有紫外線的成分,所以程序寫好後要用不透明的標簽封窗口,以避免因陽光照射而破壞程序。EPROM的典型晶元是Intel公司的27系列產品,按存儲容量不同有多種型號,例如2716(2KB′8)、2732(4KB′8)、2764(8KB′8)、27128(16KB′8)、27256(32KB′8)等,型號名稱後的數字表示其存儲容量。

(4)電擦除可改寫ROM(EEPROM或E2PROM)

這是一種用電信號編程也用電信號擦除的ROM晶元,它可以通過讀寫操作進行逐個存儲單元讀出和寫入,且讀寫操作與RAM存儲器幾乎沒有什麼差別,所不同的只是寫入速度慢一些。但斷電後卻能保存信息。典型E2PROM晶元有28C16、28C17、2817A等。

(5)快擦寫ROM(flash ROM)

E2PROM雖然具有既可讀又可寫的特點,但寫入的速度較慢,使用起來不太方便。而flash ROM是在EPROM和E2PROM的基礎上發展起來的一種只讀存儲器,讀寫速度都很快,存取時間可達70ns,存儲容量可達16MB~128MB。這種晶元可改寫次數可從1萬次到100萬次。典型flash ROM晶元有28F256、28F516、AT89等。

2.隨機存儲器RAM(也叫讀寫存儲器)

讀寫存儲器RAM按其製造工藝又可以分為雙極型RAM和金屬氧化物RAM。

(1) 雙極型RAM
雙極型RAM的主要特點是存取時間短,通常為幾到幾十納秒(ns)。與下面提到的MOS型RAM相比,其集成度低、功耗大,而且價格也較高。因此,雙極型RAM主要用於要求存取時間短的微型計算機中。

(2) 金屬氧化物(MOS)RAM
用MOS器件構成的RAM又分為靜態讀寫存儲器(SRAM)和動態讀寫存儲器(DRAM)。

j靜態RAM(SRAM)

靜態RAM的基本存儲單元是MOS雙穩態觸發器。一個觸發器可以存儲一個二進制信息。靜態RAM的主要特點是,其存取時間為幾十到幾百納秒(ns),集成度比較高。目前經常使用的靜態存儲器每片的容量為幾KB到幾十KB。SRAM的功耗比雙極型RAM低,價格也比較便宜。

k動態RAM(DRAM)

動態RAM的存取速度與SRAM的存取速度差不多。其最大的特點是集成度特別高。其功耗比SRAM低,價格也比SRAM便宜。DRAM在使用中需特別注意的是,它是靠晶元內部的電容來存貯信息的。由於存貯在電容上的信息總是要泄漏的,所以,每隔2ms到4ms,DRAM要求對其存貯的信息刷新一次。

l集成RAM(i RAM)

集成RAM――Integrated RAM,縮寫為i RAM,這是一種帶刷新邏輯電路的DRAM。由於它自帶刷新邏輯,因而簡化與微處理器的連接電路,使用它和使用SRAM一樣方便。

m非易失性RAM(NVRAM)

非易失性RAM――Non-Volatile RAM,縮寫為NVRAM,其存儲體由SRAM和EEPROM兩部分組合而成。正常讀寫時,SRAM工作;當要保存信息時(如電源掉電),控制電路將SRAM的內容復制到EEPROM中保存。存入EEPROM中的信息又能夠恢復到SRAM中。

NVRAM既能隨機存取,又具有非易失性,適合用於需要掉電保護的場合。

5.1.2存儲器的主要性能指標
1.存貯容量
不同的存儲器晶元,其容量不一樣。通常用某一晶元有多少個存貯單元,每個存貯單元存貯若干位來表示。例如,靜態RAM6264的容量為8KB′8bit,即它有8K個單元(1K=1024),每個單元存貯8位(一個位元組)數據。

2.存取時間
存取時間即存取晶元中某一個單元的數據所需要的時間。在計算機工作時,CPU在讀寫RAM時,它所提供的讀寫時間必須比RAM晶元所需要的存取時間長。如果不能滿足這一點,微型機則無法正常工作。

3.可靠性
微型計算機要正確地運行,必然要求存儲器系統具有很高的可靠性。內存的任何錯誤就足以使計算機無法工作。而存儲器的可靠性直接與構成它的晶元有關。目前所用的半導體存儲器晶元的平均故障間隔時間(MTBF)大概是(5′106∽1′108)小時左右。

4.功耗
使用功耗低的存儲器晶元構成存儲器系統,不僅可以減少對電源容量的要求,而且還可以提高存貯系統的可靠性。

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