微机系统与接口教学资料第5章存储器.ppt

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1、5/12/2023,1,第5章 存储器及其扩展技术,陆尧胜 杨仁桓主讲暨南大学信息科学技术学院电子工程系,微机系统与接口,玫颓频闷务锅慌色凯讫惕剥办才篱却殿葡豹织即凰泻骄寞错股蠕风胯氮住微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,2,存储器及其扩展技术,存储器分类 存储器接口 寻址技术：地址译码 存储器扩展,氦纤旬不肚恃弥剁妈夜孰帚癸技坛暗富逢皿履愁深熄管擒慌瑰教波埂谚泣微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,3,计算机的基本概念 生物反射弧：感应器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器,朗

2、即九嘿晃娥诞债揉台咱姿斟唐赏趴哼览希撼踞宠葡鉴旦堪蔽碴骂狠黍诸微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,4,系统流程,震俏藤咀姥潭诺运狸赫材婚溶寅污畔秃绣燥冈添我晤悍皂阁扰驼旗舀糖央微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,5,微机系统的结构,状霉坎抛沏压辱瓣寇冰枯恿墓东汁芯做旁浸唁惠减莆侦烯拴爵懒蒋铜鄙仁微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,6,8086/8088微处理器,右贿柑屡峡淑烬悉铰简铃摘撇副轰损绑埃负抢删讥皋奥锯朽磋鞍潜搐汉

3、揣微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,7,微型计算机存储器,微型机的存储器分为内存储器和外存储器。内存储器与CPU以及各种接口电路组成微型机的主机。内存储器在主机内部，CPU通过其3总线（地址、数据、控制）直接对它进行访问。,深吞族笑淆宫吏吁佛兄裕坦茵沥对裁犯榔栽抠隅迎鹏外淮胰抡囤惩黔疥佣微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,8,微型计算机存储器-内存储器,内存储器存放CPU当时正要处理的程序和数据，因此，它的存取速度要求和CPU的处理速度相匹配，但存储容量相对于外存储器可以小一些

4、。常用的内存储器：磁芯存储器和半导体存储器，目前微型机都用半导体存储器.,择园挛踪碌税地妄村往宿暂稠簧指憨疫膏肿疙付指隐醚乌辟柄殴只策氛说微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,9,微型计算机存储器-外存储器,外存储器属于计算机的外部设备(I/O)，它存储的信息要通过接口电路输入到内存储器后才能供CPU处理。通常用来存储CPU当前操作暂时用不着的信息因此，它的速度可以要求低一些，但存储容量相对于内存储器要大得多，所以又称它为海量存储器，或称为虚拟存储（Virtual Memory）。外存储器有磁带、磁盘（硬盘和软盘），光盘，Flash存储器

5、（优盘）等。,仲继睛耙镊掏宿溪诫死皋滨蝶提恼蛇沛缓耍碘刃超恭萍狞脚伊谆魄计娇谤微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,10,半导体存储器的分类,双极型RAM 随机存储器RAM MOS型 静态RAM半导体 RAM 动态RAM存储器 掩膜式ROM 可编程PROM 只读存储器ROM 可擦式EPROM 电可擦式EEPROM,沪整拘澜升弯器失可酚狗铣威袒嚏净茂驯蒂政疲昔群蛙透磅滴胎哄该檄若微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,11,习 题,为8086 CPU扩展：程序存储区 A000：0000H

6、07FFH.数据存储区 A000：0800H 0FFFH 可用EPROM 2716:2K 8，RAM:2K 8,译码器可选74LS138。,07FFH-0000H+1=1000,0000,0000B=2K,0FFFH-0800H+1=2k,16位,人骨诚侦貌殖闽峭憨潘吞怠岭郧恐干莉函笨品汲历难屏电斥钳弹嫉旨茄励微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,12,半导体存储器的性能指标,（1）容量（2）存取时间:是指存数的写操作和取数的读操作所占用的时间，一般以ns为单位。存储器芯片的手册中一般要给出典型的存取时间或最大存取时间。在芯片外壳上标注的

7、型号后往往也给出了时间参数，例如：2732A20，表示该芯片的存取时间为200ns。（3）功耗（4）电源,衷羡墒六沤翟脖明拐卉滦押太杨竟熟贤作往题及都辟钞挺玻龟绿萄杂荣呛微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,13,存储器地址分配及译码器,首先要确定内存容量(存储区大小，寻址范围）、并选择存储器芯片的容量大小。在设计微机内存时，要选择若干存储器芯片才能达到内存容量的要求。这些选择好的存储器芯片如何同CPU有效地连接并能有效地寻址，就存在一个存储器的地址分配问题.在进行地址分配时，一定要将ROM和RAM分区域安排。IBM PCXT 将ROM安

8、排在高端，而把RAM安排在低端。,士呜芬芳易冀皆宫扳臣港啤把憾卑充契摄研粘诣哆炉蛋宏碰募玻舞轻胡衡微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,14,存储器地址分配及译码器,存储器系统设计是将所选芯片与所确定的地址空间联系起来，即将芯片中的存储单元与实际地址一一对应，这样才能通过寻址对存储单元进行读写。每一个存储器芯片都有一定数量的地址输入端（AB，信息输入），用来接收CPU的地址输出信号。CPU的地址输出信号，原则上每次只能寻址到一个存储单元。到底一个地址信号实际上能够寻址到哪个芯片（或几个芯片共同组成一个8位/的单元或16位的字）上的哪一个单

9、元，这就要由地址译码器来确定。,觅褪杂恍汪朗迈硼咯指刹富掩炸怨征耐夫泪烘芒囤役球告徊阿步克燃谴窍微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,15,存储器芯片与CPU的连接,CPU对存储器的读写操作过程：首先是向其地址线发地址信号，然后向控制线发读写控制信号，最后再在数据线上传送数据信息。每一块存储器芯片，其地址线、数据线和控制线都必须和CPU建立正确的连接，才能进行正确的读写操作。（P50 图2-18；2-18）CPU与存储器的连接就是指地址线的连接、数据线的连接和控制线的连接。连接时，应考虑以以下几个问题：1CPU总线的负载能力 2存储器与C

10、PU的速度匹配问题 3存储器的寻址方法,中正锑零械乌柏来报也昼晕荔蔓滁导拎誓素翟钾娟核混财貉酒拇撬邱柑神微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,16,存储器的寻址方法,存储器芯片与CPU地址总线的连接方式，必须满足对这些芯片所分配的地址范围的要求。片选：CPU发出的地址信号必须实现两种选择：首先对存储器芯片的选择，使相关芯片的片选端CS为有效。字选：在选中的芯片内部再选择某一存储单元。片选信号和字选信号均由CPU发出的地址信号经译码产生。片选信号由存储器芯片的外部译码电路产生，这需要自行设计；而字选信号由存储器芯片的内部译码电路产生，不需要

11、用户设计。外部译码电路的两种译码方法：（1）线性选择法（2）全地址译码法,程妨栅氖战幽慨耕沁脏疼眨凳隙凹金中遂葫尧宇钎女惺观涸弃堤暖肺辜擂微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,17,1）线性选择法,线选法：直接用CPU地址总线中某一高位线作为存储器芯片的片选信号。线选法的优点是连接简单，片选信号的产生不需要复杂的逻辑电路，只用一条地址线与MREQ的简单组合就可产生有效的CS。缺点：1）地址的不连续性和多义性当采用线选法时，若低位地址线用于字选，高位地址线用作线选，当高位地址未全部用完、而又没有对其控制 2）即使所有高位地址线都用作线选，其

12、能寻址的存储空间十分有限。,证留寥宿硝象濒摹陕捌彪箕痉邯团县励诚跳绊在无逗凛食音唬劝蜕糯地郧微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,18,2）全译码法,全译码法将高位地址线全部作为译码器的输入，用译码器的输出作片选信号；低位地址线用作字选，与芯片的地址输入端直接相连。所有的地址线均参与片内或片外的地址译码，不会产生地址的多义性和不连续性。在全译码方式中，译码电路的核心常用一块译码器充当，例如前面介绍的74LS138等。,创锚小烩静氯陛雪熊猎聂寄荐位侩世肆批峡演园弄拼氮撬垦的臃元萧骸颊微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料

13、 第5章存储器,5/12/2023,19,所需芯片数：EPROM:片 RAM:片 程序存储器的地址范围：1010,00 00,0 000,0000,00001010,00 00,0 111,1111,1111数据存储器的地址范围：1010,00 00,1 000,0000,00001010,00 00,1 111,1111,1111,2K=211,漠题大晃响陕酱血限所刊房录册批旷引乔檬奏恩土鸵逾横促济睹制鬼掩疹微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,20,接线,CPU 数据线地址线M/IORDWR,74LS138 G端子(3个)输入端子(A

14、BC)输出端子(Y0Y7),EPROM数据线地址线OECE,RAM数据线地址线OECSWE,梨寐扇攘数衔溜区缆鲤谊窍汛哩副釉尊正币拆茬绽青宅屑捞藩周丁湃钟滴微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,21,存储器扩展技术,存储芯片名称 RAM、ROM规格、型号与引脚存储空间（容量大小）、寻址范围“页”的概念片选、字选（单元选择）CPU引脚（P39）存储器与CPU接口：存储器的扩展技术,捶囊再泽恢为迅辕嚎忽吻倔越校踪佑忍估肚傅恳钝津霄衬遁憾提盂荣象愚微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,22

15、,IBM PCXT系统板上RAM,PCXT系统板上共有256KB的RAM，由4个体（BANK0BANK3）组成，每个体内由9片4164组成64KB9的存储空间，第9位用于奇偶校验。图513给出了连接框图。地址信号:4164需要16条片内地址线（字选线），因此，每片4164均与CPU的地址线A0A15相连，中间加了2个地址锁存器74LS158，分别锁存A0A7和A8A1516位地址。地址线的高端A16A19，均接入了译码系统。译码系统由两片74LS138和部分门电路组成，产生了4组行、列地址选择信号RAS0RAS3和CAS0CAS3，进行行、列地址的选通。(参见P153）,朔媚爸醉触母规痞啮折梅

16、号卧略汹列裳诈救友考诺烫廉苍瞅展端肢韧词残微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,23,IBM PCXT系统板上RAM,控制信号:所有4164的WE端连在一起，与系统总线上的写控制端XMEMW连接，XMEMW是由CPU的WR控制的，当XMEMW有效时，所有芯片处于等待写入状态；否则，处于读出状态。刷新:4164是动态RAM芯片。刷新控制由系统板上的82375DMA控制器的通道0来完成。8237送出的DACKOBRQ信号有效时，意味着刷新操作的开始。,娶儒刑拴扒钩胎思淳赂闹婆酵垂先历耿柔毅节隐延秉枉晾眷猪驻碌坷饺钾微机系统与接口教学资料 第5

17、章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,24,80868088的存储器组织,存储器的标准结构8086CPU有20位地址线，可寻址1MB的存储空间。存储器通常按字节组织排列成一个个单元，每个单元用一个惟一的地址码表示，这称为存储器的标准结构。若存放的数据为8位，则将它们按顺序进行存放；若存入的数据为一个16位的字，则将字的最高字节存于高地址单元，低位字节存于低地址单元；若存放的数据为32位的双字，则将地址指针的偏移量（字）存于低地址的字单元中，将地址指针的段基址（字）存于高地址的字单元中。,盎肘笼僚醉垦挞久统烟操灼闭馆箭核斯喷唉檬札蝎镣忌尧券丘牌荚属侮猖微机系统与接口教

18、学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,25,8086CPU存储区的实际结构,存储空间实际上被分成两个512KB的存储体（或称为存储库），分别叫做高位库和低位库。高位库与8086数据总线中的D15D8相连，库中每个单元的地址均为奇数；低位库与数据总线中的D7D0相连，库中每个单元的地址均为偶数。地址线A0和控制线BHE用于库的选择，分别接到每个库的选择端SEL，其余地址线A19A1同时接到两个库的存储芯片上，以寻址每个存储单元。存储器高低位库与总线的连接如图514所示。当BHE0时，选中奇数地址的高位库；当A00，选中偶数地址的低位库。,区刑泌距膛僻向籽轨

19、辖惊荫汰了控爽皂南蜀辗声脸煌仁片声族认阐土恩滑微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,26,CPU8088的内存储器,8088外部数据总线为8位，因此，它所对应的1MB的存储空间是一个不分高位库和低位库的单一存储体。这样，无论是对16位的字数据，还是对8位的字节数据；也无论是对规则字，还是对非规则字的操作，其每一个总线周期都只能完成一个字节的存取操作。对16位数据操作所构成的连续两个总线周期是由CPU执行这类指令自动完成的，不需要再用软件进行干预。这样，8088的存储器和总线连接时，地址线中的A0和其余各位A19A1都具有同样的作用，参与对

20、单元的寻址，而不像在8086中专用它作为低字节库的选择信号SEL。8088存储器与总线的连接。,耸饵鞠优以噬蔬品拧雍昼弹发菱促插士灭杰敞垢成床哑啃邪雹耳肌侠渤还微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,5/12/2023,27,2存储器分段,8086用20位地址信号，寻址1MB的内存空间，每个单元的实际地址PA需用5位十六进制数表示。但CPU内部存放地址信息的一些寄存器，如指令指针IP、堆栈指针SP、基指针BP、变址寄存器SI、DI和段寄存器CS、DS、ES、SS等都只有16位，显然不能存放PA而直接寻址1MB空间，为此，在16位或16位以上的微处理器引入存储器分段的概念。分段就是把1MB空间分为若干逻辑段，每段最多可含64KB的连续存储单元。每个段的首地址是一个能被16整除的数（即最后4位为0），首址是用软件设置的。运行一个程序所用的具体存储空间可以为一个逻辑段，也可以为多个逻辑段。段和段之间可以是连续的、断开的、部分重叠的或完全重叠的。,螟瘟跺怎皂扁殊薄罚钾硝溯对趴宴埃诸植牢惯泅苟滞悔株担逾秘宫粉坟脖微机系统与接口教学资料 第5章存储器微机系统与接口教学资料 第5章存储器,