上交大 胡春香 微機(jī)原理與應(yīng)用 2013版 第6章 微機(jī)的存儲(chǔ)器

1、Shanghai Jiao Tong University1第六章第六章 微機(jī)的存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器2Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用來(lái)存儲(chǔ)器是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)的基本存放程序和數(shù)據(jù)的基本單元或設(shè)備單元或設(shè)備。存儲(chǔ)器容量愈大，能存放的信息就愈多，。存儲(chǔ)器容量愈大，能存放的信息就愈多，計(jì)算機(jī)的能力就愈強(qiáng)。計(jì)算機(jī)的能力就愈強(qiáng)。 存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重要組成部分，隨著更好的存儲(chǔ)存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重要組成部分，隨著更好的存儲(chǔ)載體材料的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，載體材料的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，爭(zhēng)取更大的存爭(zhēng)取更大的存儲(chǔ)容量、獲得更快

2、的存取速度、減小存儲(chǔ)器載體的體積儲(chǔ)容量、獲得更快的存取速度、減小存儲(chǔ)器載體的體積以及降低單位存儲(chǔ)容量性價(jià)比以及降低單位存儲(chǔ)容量性價(jià)比等方面都獲得快速的發(fā)展。等方面都獲得快速的發(fā)展。 微機(jī)的存儲(chǔ)器微機(jī)的存儲(chǔ)器3Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器的分類與組成（一）存儲(chǔ)器的分類與組成（一）Shanghai Jiao Tong University4存儲(chǔ)器的分類與組成（二）存儲(chǔ)器的分類與組成（二）Shanghai Jiao Tong University5n 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（一）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（一）Shanghai Jiao Tong Univ

3、ersity6半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（二）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（二）Shanghai Jiao Tong University7n 存取時(shí)間存取時(shí)間半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（三）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（三）Shanghai Jiao Tong University8n 功耗功耗半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（四）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（四）Shanghai Jiao Tong University9n 工作電源工作電源半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（五）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（五）Shanghai Jiao Tong University10n 價(jià)格價(jià)格半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（六）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器性能指標(biāo)（六）11Shanghai

4、 Jiao Tong University半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類12Shanghai Jiao Tong University隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（一）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（一）Shanghai Jiao Tong University13隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（二）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（二）Shanghai Jiao Tong University14隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（三）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（三）15Shanghai Jiao Tong University只讀存儲(chǔ)器（一）只讀存儲(chǔ)器（一）Shanghai Jiao Tong University16固定固定ROM (掩模掩模ROM)：又稱為固定存儲(chǔ)器。又稱為固定

5、存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器（二）只讀存儲(chǔ)器（二）由器件制造廠家根據(jù)用戶事先編好的機(jī)器碼程序，把由器件制造廠家根據(jù)用戶事先編好的機(jī)器碼程序，把 0、1 信息信息存儲(chǔ)在掩模圖形中而制成的存儲(chǔ)在掩模圖形中而制成的ROM芯片。芯片。這種芯片制成以后，它的存儲(chǔ)矩陣中每個(gè)這種芯片制成以后，它的存儲(chǔ)矩陣中每個(gè)MOS管所存儲(chǔ)的信息管所存儲(chǔ)的信息0或或1被固定下來(lái)，不能再改變，而被固定下來(lái)，不能再改變，而只能讀出只能讀出。如果要修改其內(nèi)容，只有重新制作。如果要修改其內(nèi)容，只有重新制作。只適用于大批量生產(chǎn)，不適用于科學(xué)研究。只適用于大批量生產(chǎn)，不適用于科學(xué)研究。Shanghai Jiao Tong University1

6、72. 一次性可編程一次性可編程ROM (PROM)：只讀存儲(chǔ)器（三）只讀存儲(chǔ)器（三） 18Shanghai Jiao Tong University3. 可擦除、可再編程的只讀存儲(chǔ)器可擦除、可再編程的只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器（四）只讀存儲(chǔ)器（四）Shanghai Jiao Tong University19只讀存儲(chǔ)器（五）只讀存儲(chǔ)器（五）紫外線擦除可編程紫外線擦除可編程ROM (EPROM)： 用于產(chǎn)品開發(fā)。用于產(chǎn)品開發(fā)。Shanghai Jiao Tong University20電可擦除可編程電可擦除可編程ROM (E2PROM)： 只讀存儲(chǔ)器（六）只讀存儲(chǔ)器（六）采用浮柵技術(shù)，用電擦除，即

7、采用浮柵技術(shù)，用電擦除，即EEPROM，可重復(fù)擦寫，并且擦除的，可重復(fù)擦寫，并且擦除的速度要快的多。速度要快的多。電擦除過(guò)程就是改寫過(guò)程，只要通過(guò)廠商提供的專用刷新程序就可電擦除過(guò)程就是改寫過(guò)程，只要通過(guò)廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫芯片內(nèi)部的內(nèi)容，徹底擺脫了以輕而易舉地改寫芯片內(nèi)部的內(nèi)容，徹底擺脫了EPROM 擦除器和擦除器和編程器的束縛。編程器的束縛。 它具有它具有ROM的非易失性，又具備類似的非易失性，又具備類似RAM的功能，可隨時(shí)改寫。的功能，可隨時(shí)改寫。Shanghai Jiao Tong University214. 快閃存儲(chǔ)器快閃存儲(chǔ)器 (Flash Memory)：

8、只讀存儲(chǔ)器（七）只讀存儲(chǔ)器（七）采用浮柵型采用浮柵型MOS管，存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開管，存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫入方式與進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，一般一只芯片可相同，一般一只芯片可以擦除以擦除/寫入寫入100萬(wàn)次以上。萬(wàn)次以上。是一種不需要電力就能保存資料的可重寫的記憶體。市面是一種不需要電力就能保存資料的可重寫的記憶體。市面上的儲(chǔ)存卡、上的儲(chǔ)存卡、U盤、盤、MP3播放器、數(shù)碼照相機(jī)和部分手機(jī)播放器、數(shù)碼照相機(jī)和部分手機(jī)都是使用閃存。都是使用閃存。22Shanghai Jiao Tong University半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成23Shang

9、hai Jiao Tong UniversityNn2存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體24Shanghai Jiao Tong University地址選擇電路地址選擇電路25Shanghai Jiao Tong University單譯碼方式單譯碼方式26Shanghai Jiao Tong University雙譯碼方式（一）雙譯碼方式（一）Shanghai Jiao Tong University27雙譯碼方式（二）雙譯碼方式（二）28Shanghai Jiao Tong University讀讀/ /寫電路與控制電路寫電路與控制電路29Shanghai Jiao Tong University靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)

10、器（一）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（一）30Shanghai Jiao Tong University靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（二）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（二）31Shanghai Jiao Tong University靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（三）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（三）32Shanghai Jiao Tong University靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（五）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（五）Shanghai Jiao Tong University33靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（六）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（六）Shanghai Jiao Tong University34靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（七）靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（七）35Shanghai Jiao Tong University

11、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器Shanghai Jiao Tong University36動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（一）動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（一）寫操作時(shí)，寫操作時(shí)，寫選擇線上為高電平，寫選擇線上為高電平，T1導(dǎo)通。導(dǎo)通。待寫入的信息由寫數(shù)據(jù)線通過(guò)待寫入的信息由寫數(shù)據(jù)線通過(guò)T1加加到到T2管的柵極上，對(duì)柵極電容管的柵極上，對(duì)柵極電容Cg充充電。電。若寫入若寫入1，則，則Cg上充有電荷；上充有電荷；若寫入若寫入0，則，則Cg上無(wú)電荷。上無(wú)電荷。寫操作結(jié)束后，寫操作結(jié)束后， T1截止，信息被保截止，信息被保存在電容存在電容Cg上。上。讀操作時(shí)，在T4管柵極加上預(yù)充電脈沖，使T4管導(dǎo)通，讀數(shù)據(jù)線因有寄生電容CD

12、而預(yù)充到1。使讀選擇線為高電平, T3管導(dǎo)通。若T2管柵極電容Cg上已存有“1”信息，則T2管導(dǎo)通。這時(shí)，讀數(shù)據(jù)線上的預(yù)充電荷將通過(guò)T3，T2而泄放，于是，讀數(shù)據(jù)線上為0。若T2管柵極電容上所存為“0”信息，則T2管不導(dǎo)通，則讀數(shù)據(jù)線上為1。經(jīng)過(guò)讀操作，在讀數(shù)據(jù)線上可讀出與原存儲(chǔ)相反的信息。若再經(jīng)過(guò)讀出放大器反相后，就可得到原存儲(chǔ)信息了。37Shanghai Jiao Tong University動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（二）動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（二）38Shanghai Jiao Tong University動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（三）動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（三）寫入時(shí)，寫入時(shí)，使字選線上為高電平，使字選線上為

13、高電平，T1管導(dǎo)通，待寫入的信息由位線管導(dǎo)通，待寫入的信息由位線D（數(shù)據(jù)線）（數(shù)據(jù)線）存入存入Cs。讀出時(shí)，讀出時(shí)，同樣使字選線上為高電平，同樣使字選線上為高電平，T1管導(dǎo)通，則存儲(chǔ)在管導(dǎo)通，則存儲(chǔ)在Cs上的信息通過(guò)上的信息通過(guò)T1管管送到送到D線上，再通過(guò)放大，即可得到存儲(chǔ)信息。線上，再通過(guò)放大，即可得到存儲(chǔ)信息。Shanghai Jiao Tong University39動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（七）動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路（七）Shanghai Jiao Tong University40兼片選信號(hào)兼片選信號(hào)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM舉例（一）舉例（一）Shanghai Jiao Tong University4

14、1動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM舉例（二）舉例（二）Shanghai Jiao Tong University42xx動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM舉例（三）舉例（三）43Shanghai Jiao Tong University隨機(jī)存儲(chǔ)器小結(jié)隨機(jī)存儲(chǔ)器小結(jié)44Shanghai Jiao Tong UniversityROM存儲(chǔ)信息原理（一）存儲(chǔ)信息原理（一）45Shanghai Jiao Tong UniversityROM存儲(chǔ)信息原理（二）存儲(chǔ)信息原理（二）46Shanghai Jiao Tong UniversityROM存儲(chǔ)信息原理（三）存儲(chǔ)信息原理（三）47Shanghai Jiao Tong University

15、ROM存儲(chǔ)信息原理（四）存儲(chǔ)信息原理（四）Shanghai Jiao Tong University48 2716 EPROM芯片容量為芯片容量為2K8位，采用位，采用NMOS工藝和工藝和雙列直插式封裝，雙列直插式封裝，24條引腳。條引腳。EPROM芯片實(shí)例（一）芯片實(shí)例（一）Shanghai Jiao Tong University49EPROM芯片實(shí)例（二）芯片實(shí)例（二）50Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器的連接51Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（一）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（一）52Shanghai Jiao

16、 Tong University存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（二）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（二）Shanghai Jiao Tong University53存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（三）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（三）54Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（四）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（四）55Shanghai Jiao Tong University0A1A0Y1Y2Y3Y輸入輸入輸出（低有效）輸出（低有效）0011010101111011110111100A1A0Y1Y2Y3Y存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（五）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（五）56Shanghai Jiao Tong University例：例：用用

17、4片片16Kx8位的存儲(chǔ)器芯片組成位的存儲(chǔ)器芯片組成64Kx8位存儲(chǔ)器。位存儲(chǔ)器。芯片芯片16Kx8地址為地址為14位，芯片位，芯片64Kx8地址碼應(yīng)有地址碼應(yīng)有16位。位。連接時(shí)，各芯片的連接時(shí)，各芯片的14位位地址線可直接接地址總線的地址線可直接接地址總線的A0A13，而地址，而地址總線的總線的A15，A14則接到則接到2-4譯碼器的輸入端譯碼器的輸入端，其，其輸出端輸出端4 根選擇線分根選擇線分別接到別接到4片芯片的片選片芯片的片選CS端。端。存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（六）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（六）57Shanghai Jiao Tong University任一任一地址碼時(shí)，地址碼時(shí)，僅有僅有一片

18、芯片處于被選中的工作狀態(tài)，一片芯片處于被選中的工作狀態(tài)，各芯片的取值范圍如表所示。各芯片的取值范圍如表所示。存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（七）存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充（七）58Shanghai Jiao Tong UniversityROM、PROM或或EPROM芯片都可與芯片都可與8086系統(tǒng)總線連系統(tǒng)總線連接，實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器。接，實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器。例如，例如， EPROM芯片芯片2716、2732、2764和和27128，屬，屬于以于以1字節(jié)字節(jié)寬度輸出組織的，因此，在連接到寬度輸出組織的，因此，在連接到8086系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)，為了存儲(chǔ)時(shí)，為了存儲(chǔ)16位指令字，要使用兩片這類芯片位指令字，要使用兩片這類芯片并聯(lián)并聯(lián)組成一組。組成一組。存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接（一）連接（一）59Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接（二）連接（二）60Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接（三）連接（三）61Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接（四）連接（四）62Shanghai Jiao Tong University存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU連接（五）連接（五）Shanghai Jiao Tong