微机原理与接口技术第3章.ppt

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1、第三章 存储器,教学重点半导体存储器的组成芯片SRAM 6264芯片EPROM 2764SRAM、EPROM与CPU的连接,3.1 概述,一、存储器的基本概念 现代计算机将编好的程序和需要处理的数据事先存放在存储器中，这样计算机可以脱离人的干预而自动运行。在计算机系统中，输入设备在CPU的控制下将程序和数据送入存储器，CPU从存储器中提取程序，按程序的指令控制计算机的运行，对存储器中的数据进行相应的处理，最后输出设备在CPU的控制下将存储器中的结果送出打印显示。,二、存储器的性能指标,1、存储容量 存储容量就是存储器所能容纳的二进制信息的数量。如果计算机的存储器由多块存储器芯片组成，则存储容量

2、即为各芯片存储容量之和。存储容量的常用单位还有字节（Byte），千字节（KB）、兆字节（MB）、和吉字节（GB）。,1KB=210B=1024B1MB=1024KB=1048576B=220B 1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B=230B,2、存取速度,存储器的速度常用读/写时间、读写/周期和存取速度等指标来衡量。,读/写时间是指从存储器接到读（或写）的命令到完成读（或写）操作所用的时间，也称为存储器存取时间，用TA表示。目前大多数计算机在TA在纳秒（ns）到几十纳秒数量级。,读/写周期是指存储器完成一次完整的存取操作所需的时间，即存储器进行两次独立的操作（读或写

3、）所需的时间间隔，也称存储周期，用TM表示。通常TM比TA稍大，原因是存储器在进行读写操作之间需要稳定时间，而有些存储器需要刷新时间。,存取速度是指每秒从存储器读写信息的数量，用BM表示，设W为存储器传送的数据宽度（位或字节），则BM=W/TA，单位为位/秒或字节/秒。,2、存取速度（续）,三、存储器的分类,存储器,主存储器,外存储器,1、主存储器，简称主存，（也叫内存），可以被CPU直接访问，以较快的速度进行读写操作，主要用来存放计算机当前运行所需的程序和数据。,2、外存储器，简称外存，（也叫辅存），其工作速度较低，不能直接与CPU进行数据交换，只有先将程序和数据送入内存，才能被CPU处理。

4、,除采用磁、光原理的辅存外，其它存储器主要都是采用半导体存储器本章介绍采用半导体存储器及其组成主存的方法,3.2 半导体存储器的工作原理,一、半导体存储器的分类,按制造工艺双极型：速度快、集成度低、功耗大MOS型：速度慢、集成度高、功耗低按使用属性随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失,详细分类，请看图示,图 半导体存储器的分类,详细展开，注意对比,1、读写存储器RAM,2、只读存储器ROM,掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改PROM：允许一次编程，此后不可更改EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程EEPROM（E2PROM

5、）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除,二、半导体存储器的组成,存储体存储器芯片的主要部分，用来存储信息 地址译码电路根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的存储单元 片选和读写控制逻辑选中存储芯片，控制读写操作,存储体（存储矩阵）,每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据存储容量与地址、数据线个数有关：芯片的存储容量2MN存储单元数存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数,示例,地址译码电路,单译码结构双译码结构双译码可简化芯片设计主

6、要采用的译码结构,片选和读写控制逻辑,片选端CS*或CE*有效时，可以对该芯片进行读写操作输出OE*控制读操作。有效时，芯片内数据输出该控制端对应系统的读控制线写WE*控制写操作。有效时，数据进入芯片中该控制端对应系统的写控制线,三、半导体存储器的读写操作,在CPU向存储器发出读操作命令时，主存储器顺序完成以下操作：,（1）由CPU控制将相应存储单元的地址码送地址寄存器中；,（2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、列信号，标定所访问的存储单元；,（3）在CPU的统一控制下，由控制电路将读命令转换成读写电路的操作，将标定存储单元的内容传送到数据线上去。,（4）在CPU的控制下，将数据线

7、上的信息传到CPU内部的指定部件中，完成存储器的读操作。,三、半导体存储器的读写操作（续）,存储器的写操作可以描述如下：,（1）在CPU的控制下，将要访问的存储单元地址码送地址寄存器中；,（2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、列信号，标定所访问的存储单元。,（3）在CPU的控制下，将CPU内某部件的内容送数据线上。,（4）在CPU的统一控制下，由控制电路将写命令转换成相应的读写电路的操作，将数据线上的信号传到指定单元，完成存储器的写操作。,3.3 RAM的结构及其常用芯片,静态RAMSRAM 2114SRAM 6264,动态RAMDRAM 4116DRAM 2164,一、RAM的结

8、构,SRAM的基本存储单元是触发器电路每个基本存储单元存储二进制数一位许多个基本存储单元形成行列存储矩阵SRAM一般采用“十字结构”存储矩阵：每个存储单元存放多位（4、8、16等）每个存储单元具有一个地址,1、SRAM：,一、RAM的结构（续）,DRAM的基本存储单元是单个场效应管及其极间电容必须配备“读出再生放大电路”进行刷新每次同时对一行的存储单元进行刷新每个基本存储单元存储二进制数一位许多个基本存储单元形成行列存储矩阵DRAM一般采用“位结构”存储体：每个存储单元存放一位需要8个存储芯片构成一个字节单元每个字节存储单元具有一个地址,2、DRAM：,二、常用RAM芯片。,存储容量为1024

9、418个引脚：10根地址线A9A04根数据线I/O4I/O1片选CS*读写WE*,功能,SRAM芯片6264,存储容量为8K828个引脚：13根地址线A12A08根数据线D7D0片选CS1*、CS2读写WE*、OE*,功能,3.4 ROM的结构及其常用芯片,EPROMEPROM 2716EPROM 2764,EEPROMEEPROM 2717AEEPROM 2864A,一、ROM的结构,1、掩膜ROM：第一章图1-23中的D0D3即为由半导体二极管构成的存储器“位”电路，每位上是否有二极管是由程序决定，且在芯片出厂时固定下来，不可改变。书图3-9是44位MOS型掩膜ROM的结构示意图。,2、E

10、PROM,顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程编程后，应该贴上不透光封条出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息1编程就是将某些单元写入信息0,二、常用ROM芯片2716,存储容量为2K824个引脚：11根地址线A10A08根数据线DO7DO0片选/编程CE*/PGM读写OE*编程电压VPP,功能,EPROM芯片2764,存储容量为8K828个引脚：13根地址线A12A08根数据线D7D0片选CE*编程PGM*读写OE*编程电压VPP,功能,EPROM芯片27256,补充：EEPROM,用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在电路中）擦写（擦

11、除和编程一次完成）有字节擦写、块擦写和整片擦写方法并行EEPROM：多位同时进行串行EEPROM：只有一位数据线,EEPROM芯片2817A,存储容量为2K828个引脚：11根地址线A10A08根数据线I/O7I/O0片选CE*读写OE*、WE*状态输出RDY/BUSY*,功能,EEPROM芯片2864A,存储容量为8K828个引脚：13根地址线A12A08根数据线I/O7I/O0片选CE*读写OE*、WE*,功能,32K8的SRAM芯片62256,SRAM 2114的功能,SRAM 6264的功能,EPROM 2716的功能,EPROM 2764的功能,EEPROM 2817A的功能,EEPROM 2864A的功能,门电路译码,译码器74LS138,示例,74LS138连接示例,