第7章微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器

1、第第7 7章章 微型計(jì)算存儲(chǔ)器微型計(jì)算存儲(chǔ)器 7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM7.3 7.3 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROM7.4 7.4 微機(jī)內(nèi)存區(qū)域劃分微機(jī)內(nèi)存區(qū)域劃分7.5 7.5 存儲(chǔ)器芯片與存儲(chǔ)器芯片與CPUCPU的連接的連接7.1 7.1 概述概述一、定義一、定義 是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，是是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，是CUPCUP重要的系統(tǒng)資源之一重要的系統(tǒng)資源之一。 CPUCPU與存儲(chǔ)器的關(guān)系如下圖所示。與存儲(chǔ)器的關(guān)系如下圖所示。 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備。存儲(chǔ)器由一些能存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的記憶設(shè)備。存儲(chǔ)器由一些能夠表示二進(jìn)制夠

2、表示二進(jìn)制“0”0”和和“1”1”的狀態(tài)的物理器件組成，這的狀態(tài)的物理器件組成，這些具有記憶功能的物理器件構(gòu)成了一個(gè)個(gè)些具有記憶功能的物理器件構(gòu)成了一個(gè)個(gè)記憶單元記憶單元，每，每個(gè)記憶單元可以保存一位二進(jìn)制信息。個(gè)記憶單元可以保存一位二進(jìn)制信息。8 8個(gè)記憶單元構(gòu)成個(gè)記憶單元構(gòu)成一個(gè)一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元，可存放，可存放8 8位二進(jìn)制信息即一個(gè)位二進(jìn)制信息即一個(gè)字節(jié)字節(jié)（ByteByte）。許多存儲(chǔ)單元組織在一起就構(gòu)成了存儲(chǔ)器。）。許多存儲(chǔ)單元組織在一起就構(gòu)成了存儲(chǔ)器。DSESSSCSIPPSW標(biāo)志標(biāo)志寄存器寄存器執(zhí)行部件控制電路執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器指令譯碼器4321數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)暫存器A

3、XBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組寄存器組指指令令隊(duì)隊(duì)列列地址總線地址總線AB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB總線總線接口接口控制控制電路電路控制總線控制總線CB運(yùn)運(yùn)算算器器地地址址加加法法器器地地址址譯譯碼碼器器、指令指令1指令指令2指令指令3指令指令4、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)29AH、指令指令MOV AL, BXMOV AL, BX包含一個(gè)從存儲(chǔ)器讀操作包含一個(gè)從存儲(chǔ)器讀操作存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPUCPU7.1.1 7.1.1 存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的分類按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)分類：按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)分類：磁芯存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光電存儲(chǔ)器、磁膜、磁泡和其它磁表

4、面存儲(chǔ)器以磁芯存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光電存儲(chǔ)器、磁膜、磁泡和其它磁表面存儲(chǔ)器以及光盤存儲(chǔ)器等。及光盤存儲(chǔ)器等。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的特點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的特點(diǎn) 速度快，存取時(shí)間可到速度快，存取時(shí)間可到nsns級(jí)；級(jí)； 集成度高，不僅存儲(chǔ)單元所占的空間小，而且譯碼電路和緩沖寄存集成度高，不僅存儲(chǔ)單元所占的空間小，而且譯碼電路和緩沖寄存器、讀出寫入電路等都制作在同一芯片中。目前已達(dá)到單片器、讀出寫入電路等都制作在同一芯片中。目前已達(dá)到單片1024Mb1024Mb（相（相當(dāng)于當(dāng)于128M128M字節(jié)）。字節(jié)）。 非破壞性讀出非破壞性讀出，即信息讀出后存儲(chǔ)單元中的信息還在，特別是靜態(tài)，即信息讀出后存儲(chǔ)單元中的信息

5、還在，特別是靜態(tài)RAMRAM，讀出后不需要再生。，讀出后不需要再生。 信息的信息的易失性易失性（對(duì)（對(duì)RAMRAM），即斷電后信息丟失。），即斷電后信息丟失。 信息的信息的揮發(fā)性揮發(fā)性（對(duì)（對(duì)DRAMDRAM），即存儲(chǔ)的信息過(guò)一定時(shí)間要丟失，所以），即存儲(chǔ)的信息過(guò)一定時(shí)間要丟失，所以要周期地再生（刷新）。要周期地再生（刷新）。 功耗低，特別是功耗低，特別是CMOSCMOS存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器。 體積小，價(jià)格在不斷地下降。體積小，價(jià)格在不斷地下降。按在微機(jī)系統(tǒng)中的位置分類：按在微機(jī)系統(tǒng)中的位置分類：主存儲(chǔ)器（內(nèi)存，主存儲(chǔ)器（內(nèi)存，Main MemoryMain Memory） 輔助存儲(chǔ)器（外存，輔助存

6、儲(chǔ)器（外存，External MemoryExternal Memory） 用來(lái)存放計(jì)算機(jī)正在執(zhí)行的或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。用來(lái)存放計(jì)算機(jī)正在執(zhí)行的或經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)。CPUCPU可以直接可以直接對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)。一般是由對(duì)它進(jìn)行訪問(wèn)。一般是由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，通常裝在主板上。存取構(gòu)成，通常裝在主板上。存取速度快，但容量有限，其大小受地址總線位數(shù)的限制。速度快，但容量有限，其大小受地址總線位數(shù)的限制。緩沖存儲(chǔ)器（緩存，緩沖存儲(chǔ)器（緩存，Cache MemoryCache Memory） 用來(lái)存放不經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)，用來(lái)存放不經(jīng)常使用的程序和數(shù)據(jù)， CPUCPU不能直接訪問(wèn)它。屬

7、計(jì)算機(jī)不能直接訪問(wèn)它。屬計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備的外部設(shè)備, ,是為彌補(bǔ)內(nèi)存容量的不足而配置的，容量大，成本低，是為彌補(bǔ)內(nèi)存容量的不足而配置的，容量大，成本低，所存儲(chǔ)信息既可以修改也可以長(zhǎng)期保存，但存取速度慢。需要配置專所存儲(chǔ)信息既可以修改也可以長(zhǎng)期保存，但存取速度慢。需要配置專門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備才能完成對(duì)它的訪問(wèn)，如硬盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器等。門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備才能完成對(duì)它的訪問(wèn)，如硬盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器等。位于主存與位于主存與CPUCPU之間，其存取速度非?？?，但存儲(chǔ)容量更小，可用來(lái)之間，其存取速度非?？?，但存儲(chǔ)容量更小，可用來(lái)解決存取速度與存儲(chǔ)容量之間的矛盾，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。解決存取速度與存儲(chǔ)容量之間的矛盾，提高

8、整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 按制造工藝按制造工藝不同不同半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM(Random Access Memory) (Random Access Memory) 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM ROM (Read-Only Memory) (Read-Only Memory) 又稱讀寫存儲(chǔ)器，指能夠通過(guò)指令隨機(jī)地、個(gè)別地對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行讀又稱讀寫存儲(chǔ)器，指能夠通過(guò)指令隨機(jī)地、個(gè)別地對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行讀/ /寫操作寫操作的一類存儲(chǔ)器。的一類存儲(chǔ)器。 在微機(jī)系統(tǒng)的在線運(yùn)行過(guò)程中，只能對(duì)其進(jìn)行讀操作，而不能進(jìn)行寫操作的在微機(jī)系統(tǒng)的在線運(yùn)行過(guò)程中，

9、只能對(duì)其進(jìn)行讀操作，而不能進(jìn)行寫操作的一類存儲(chǔ)器。一類存儲(chǔ)器。 靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM掩膜掩膜ROMROM（MROMMROM）可編程可編程ROMROM（PROMPROM）可擦除編程可擦除編程ROMROM（EPROMEPROM）電擦除可編程電擦除可編程ROMROM（EEPROMEEPROM）閃速存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器按工藝不同按工藝不同雙極型雙極型MOSMOS型型按信息存放按信息存放方式不同方式不同7.1.2 7.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一般由以下部分組成：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一般由以下部分組成： 地址譯碼電路、存儲(chǔ)體、三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器、控制邏輯地址譯碼電路、

10、存儲(chǔ)體、三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器、控制邏輯 存儲(chǔ)體：存儲(chǔ)體：矩陣形式保存數(shù)據(jù)。矩陣形式保存數(shù)據(jù)。地址譯碼電路：地址譯碼電路：接受接受CPUCPU送來(lái)的地址信號(hào)并對(duì)它進(jìn)行譯碼，送來(lái)的地址信號(hào)并對(duì)它進(jìn)行譯碼，選擇與此地址碼相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，以便對(duì)該單元進(jìn)行讀選擇與此地址碼相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，以便對(duì)該單元進(jìn)行讀寫操作。寫操作。（1 1）單譯碼）單譯碼適用于小容量存儲(chǔ)器適用于小容量存儲(chǔ)器 單譯碼方式只用一個(gè)譯碼電路對(duì)所有地址信息進(jìn)行譯碼，單譯碼方式只用一個(gè)譯碼電路對(duì)所有地址信息進(jìn)行譯碼，譯碼輸出的選擇線直接選中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。譯碼輸出的選擇線直接選中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。如圖所示如圖所示（2 2）雙譯碼）雙譯碼分為行譯

11、碼與列譯碼分為行譯碼與列譯碼 雙譯碼方式把雙譯碼方式把n n根地址線分成兩部分，分別進(jìn)行譯碼，根地址線分成兩部分，分別進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生一組行選擇線產(chǎn)生一組行選擇線X X和一組列選擇線和一組列選擇線Y Y，每一根，每一根X X線選中存儲(chǔ)線選中存儲(chǔ)矩陣中位于同一行的所有單元，每一根矩陣中位于同一行的所有單元，每一根Y Y線選中存儲(chǔ)矩陣中線選中存儲(chǔ)矩陣中位于同一列的所有單元，當(dāng)某一單元的位于同一列的所有單元，當(dāng)某一單元的X X線和線和Y Y線同時(shí)有效時(shí)，線同時(shí)有效時(shí)，相應(yīng)的存儲(chǔ)單元被選中。相應(yīng)的存儲(chǔ)單元被選中。 如圖所示如圖所示單譯碼方式單譯碼方式雙譯碼方式雙譯碼方式 三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器：是

12、數(shù)據(jù)輸入是數(shù)據(jù)輸入/ /輸出的通道，數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮敵龅耐ǖ?，?shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛉Q于控制邏輯對(duì)三態(tài)門的控制。方向取決于控制邏輯對(duì)三態(tài)門的控制。讀寫讀寫控制控制電電路：路：接收接收CPUCPU發(fā)來(lái)的相關(guān)控制信號(hào)，以控制數(shù)發(fā)來(lái)的相關(guān)控制信號(hào)，以控制數(shù)據(jù)的輸入據(jù)的輸入/ /輸出。輸出。CPUCPU發(fā)往存儲(chǔ)芯片的控制信號(hào)主要有讀信發(fā)往存儲(chǔ)芯片的控制信號(hào)主要有讀信號(hào)、寫信號(hào)和片選信號(hào)等。值得注意的是，不同性質(zhì)的半號(hào)、寫信號(hào)和片選信號(hào)等。值得注意的是，不同性質(zhì)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片其外圍電路部分也各有不同，如在動(dòng)態(tài)導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片其外圍電路部分也各有不同，如在動(dòng)態(tài)RAMRAM中中還要有預(yù)充、刷新等方面的控制電路，而對(duì)于還

13、要有預(yù)充、刷新等方面的控制電路，而對(duì)于ROMROM芯片，在芯片，在正常工作狀態(tài)下只有輸出控制邏輯等。正常工作狀態(tài)下只有輸出控制邏輯等。7.1.3 7.1.3 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo) 存儲(chǔ)器性能指標(biāo)主要有三項(xiàng)：存儲(chǔ)器性能指標(biāo)主要有三項(xiàng)：存儲(chǔ)容量、存取速度、帶寬存儲(chǔ)容量、存取速度、帶寬存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量：反映存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)信息量的指標(biāo)。以反映存儲(chǔ)器可存儲(chǔ)信息量的指標(biāo)。以單元個(gè)數(shù)單元個(gè)數(shù)數(shù)數(shù) 據(jù)位數(shù)據(jù)位數(shù)表示表示 如如: :某存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量為某存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量為64K64K8 8位，即位，即64K64K字節(jié)。字節(jié)。 設(shè)微機(jī)的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)分別是設(shè)微機(jī)的地址線和數(shù)據(jù)線位數(shù)

14、分別是p p和和q q，則該存儲(chǔ)器芯，則該存儲(chǔ)器芯片的地址單元總數(shù)為片的地址單元總數(shù)為2 2p p，該存儲(chǔ)器芯片的位容量為，該存儲(chǔ)器芯片的位容量為2 2p p q q。 例如：例如：存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片61166116，地址線有，地址線有1111根，數(shù)據(jù)線有根，數(shù)據(jù)線有8 8根則該根則該芯片的位容量是位容量芯片的位容量是位容量=2=211 11 8 = 2048 8 = 2048 8 = 163848 = 16384位位存儲(chǔ)容量常用單位存儲(chǔ)容量常用單位: :B B、KBKB、MBMB、GBGB、TBTB1KB=1024B 1MB=1024K 1GB=1024MB 1TB=1024GB1KB=1

15、024B 1MB=1024K 1GB=1024MB 1TB=1024GB存取速度存取速度：完成一次訪問(wèn)（讀：完成一次訪問(wèn)（讀/ /寫）存儲(chǔ)器的時(shí)間。寫）存儲(chǔ)器的時(shí)間。 帶寬帶寬：每秒傳輸數(shù)據(jù)的總量：每秒傳輸數(shù)據(jù)的總量, ,通常以通常以B/SB/S表示表示. . 帶寬帶寬= =存儲(chǔ)器總線頻率存儲(chǔ)器總線頻率數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寬度寬度/8/8 例如：一存儲(chǔ)器的總線頻率為例如：一存儲(chǔ)器的總線頻率為100MHZ100MHZ，存儲(chǔ)寬度為，存儲(chǔ)寬度為6464位，則位，則 帶寬帶寬= =10010064/864/8=800MB/S=800MB/S存取時(shí)間：存取時(shí)間：表示啟動(dòng)一次存儲(chǔ)操作到完成該操作所經(jīng)歷時(shí)間；表示啟動(dòng)一

16、次存儲(chǔ)操作到完成該操作所經(jīng)歷時(shí)間；一般為幾一般為幾nsns到幾百到幾百nsns 存取時(shí)間越短，則存取速度越快。存取時(shí)間越短，則存取速度越快。存儲(chǔ)器的存取時(shí)間主要與其存儲(chǔ)器的存取時(shí)間主要與其制造工藝制造工藝有關(guān)，有關(guān)，雙極型半導(dǎo)體存雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器儲(chǔ)器的存取速度高于的存取速度高于MOSMOS型型的存取速度的存取速度 7.1.4 7.1.4 存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)微機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)微機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAMSRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAMDRAM7.2 7.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAMRAM(Random

17、Access Memory)RAM(Random Access Memory)意指隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。意指隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 其工作特點(diǎn)是：在微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，可以其工作特點(diǎn)是：在微機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程中，可以隨機(jī)隨機(jī)地對(duì)地對(duì)其中的各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行其中的各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作讀寫操作。存取速度快、功耗較大、。存取速度快、功耗較大、容量較小。它一般適用于構(gòu)成高速緩沖存儲(chǔ)器（容量較小。它一般適用于構(gòu)成高速緩沖存儲(chǔ)器（CacheCache）. . SRAM SRAM其存儲(chǔ)電路是以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基礎(chǔ)，只要不掉電，其存儲(chǔ)電路是以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基礎(chǔ)，只要不掉電，信息永不會(huì)丟失，不需要刷新電路。信息永不會(huì)丟失，

18、不需要刷新電路。7.2.1 7.2.1 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAMSRAM 基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元基本工作原理基本工作原理VCC(+5V)T3T2T1T4VCCT3T1T4T2X地址譯碼線ABD0D0T5T6T7T8(I/O)I/O接Y地址譯碼器AB(b) (b) 六管基本存儲(chǔ)電路六管基本存儲(chǔ)電路(a) (a) 六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元的原理示意圖的原理示意圖T T1 1截止截止AA“1”T1”T2 2導(dǎo)通導(dǎo)通 BB“0”T0”T1 1截止（穩(wěn)定）截止（穩(wěn)定）T T1 1導(dǎo)通導(dǎo)通AA“0”T0”T2 2截止截止 BB“1”T1”T1 1導(dǎo)通（穩(wěn)定）導(dǎo)通（穩(wěn)定）讀出操

19、作讀出操作寫入操作寫入操作X X譯碼與譯碼與Y Y譯碼信號(hào)消失后，譯碼信號(hào)消失后，T T5 5T T8 8都截止。由于存儲(chǔ)單元都截止。由于存儲(chǔ)單元有電源及負(fù)載管，可以不斷地有電源及負(fù)載管，可以不斷地向柵極補(bǔ)充電荷，依靠?jī)蓚€(gè)反向柵極補(bǔ)充電荷，依靠?jī)蓚€(gè)反相器的交叉控制，只要不掉電，相器的交叉控制，只要不掉電，就能保持寫入的信息就能保持寫入的信息“1”1”，而不用刷新。而不用刷新。 X X譯碼高電平譯碼高電平TT5 5、T T6 6導(dǎo)通導(dǎo)通Y Y譯碼高電平譯碼高電平TT7 7、T T8 8導(dǎo)通導(dǎo)通 這種存儲(chǔ)電路的讀出過(guò)這種存儲(chǔ)電路的讀出過(guò)程程是非破壞性是非破壞性的，即信息在的，即信息在讀出之后，原存

20、儲(chǔ)電路的狀讀出之后，原存儲(chǔ)電路的狀態(tài)不變。態(tài)不變。 典型靜態(tài)典型靜態(tài)RAMRAM存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片6116 6116 外部結(jié)構(gòu)外部結(jié)構(gòu) A0-A10 A0-A10：1111根地址信號(hào)輸入引腳。根地址信號(hào)輸入引腳。 ： 寫控制信號(hào)輸入引腳，當(dāng)為低電平寫控制信號(hào)輸入引腳，當(dāng)為低電平時(shí)，使輸入三態(tài)門導(dǎo)通，信息由數(shù)據(jù)總線通時(shí)，使輸入三態(tài)門導(dǎo)通，信息由數(shù)據(jù)總線通過(guò)輸入數(shù)據(jù)控制電路寫入被選中的存儲(chǔ)單元；過(guò)輸入數(shù)據(jù)控制電路寫入被選中的存儲(chǔ)單元；OE:OE:讀控制信號(hào)輸入引腳，當(dāng)為低電平時(shí)，讀控制信號(hào)輸入引腳，當(dāng)為低電平時(shí)，使輸入三態(tài)門導(dǎo)通，從所選中的存儲(chǔ)單元讀使輸入三態(tài)門導(dǎo)通，從所選中的存儲(chǔ)單元讀出信息送

21、到數(shù)據(jù)總線。出信息送到數(shù)據(jù)總線。 D0-D7 D0-D7 ：8 8根數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)引腳根數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)引腳 ： 低電平有效，通常接地址譯碼器的低電平有效，通常接地址譯碼器的輸出端。輸出端。 VCC VCC： 電源。電源。 GND GND：地。：地。WECS常用的靜態(tài)存儲(chǔ)器常用的靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAMSRAM有：有：61166116（2K2K8 8）、）、62646264（8K8K8 8）、）、6225662256（32K32K8 8）6251262512（64K64K8 8）以及更大容量的）以及更大容量的1281288 8位（位（1M1M）的）的HM628128HM628128等。等。Inte

22、l 6116Intel 6116工作方式與控制信號(hào)之間的關(guān)系工作方式與控制信號(hào)之間的關(guān)系A(chǔ)10A0D7D0工作狀態(tài)1高阻態(tài)低功耗維持001穩(wěn)定輸出讀00穩(wěn)定輸入寫CSWEOE7.2.2 7.2.2 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAMDRAM一、一、DRAMDRAM基本存儲(chǔ)電路基本存儲(chǔ)電路 單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路 基本工作原理：基本工作原理：依靠依靠T T管柵極管柵極電容的充放電原理來(lái)保存信息電容的充放電原理來(lái)保存信息. . 當(dāng)柵極電容上充有電荷時(shí)，當(dāng)柵極電容上充有電荷時(shí)，表示該單元保存信息表示該單元保存信息“1”1”。當(dāng)。當(dāng)柵極電容上沒有電荷時(shí)，表示該柵極電容上沒有電荷時(shí)，

23、表示該單元保存信息單元保存信息“0”0”。 由于電容上的電荷會(huì)逐漸泄由于電容上的電荷會(huì)逐漸泄漏漏 ，因此對(duì)，因此對(duì)DRAMDRAM必須定時(shí)進(jìn)行必須定時(shí)進(jìn)行刷新刷新，使泄漏的電荷得到補(bǔ)充。，使泄漏的電荷得到補(bǔ)充。常用常用DRAMDRAM的基本存儲(chǔ)電路有的基本存儲(chǔ)電路有4 4管管型和單管型型和單管型兩種兩種 。 寫入操作寫入操作 行選擇線為高電平，行選擇線為高電平，T T管導(dǎo)通，管導(dǎo)通，寫信號(hào)通過(guò)位線存入電容寫信號(hào)通過(guò)位線存入電容C C中；中； 讀操作讀操作 行選擇線仍為高電平，存儲(chǔ)在行選擇線仍為高電平，存儲(chǔ)在電容電容C C上的電荷，通過(guò)上的電荷，通過(guò)T T輸出到數(shù)輸出到數(shù)據(jù)線上，通過(guò)讀出放大器，

24、即可據(jù)線上，通過(guò)讀出放大器，即可得到所保存的信息。得到所保存的信息。刷新操作刷新操作 在動(dòng)態(tài)在動(dòng)態(tài)RAMRAM的使用過(guò)程中，必須及時(shí)地向保存的使用過(guò)程中，必須及時(shí)地向保存“1”1”的那的那些存儲(chǔ)單元補(bǔ)充電荷，以維持信息的存在。些存儲(chǔ)單元補(bǔ)充電荷，以維持信息的存在。 刷新時(shí)間間隔一般要求在刷新時(shí)間間隔一般要求在1 1100 ms100 ms。工作溫度為。工作溫度為7070時(shí)，典型的刷新時(shí)間間隔為時(shí)，典型的刷新時(shí)間間隔為2 ms2 ms，也就是，也就是2 ms2 ms內(nèi)必須對(duì)存儲(chǔ)內(nèi)必須對(duì)存儲(chǔ)的信息刷新一遍。的信息刷新一遍。 四管動(dòng)態(tài)四管動(dòng)態(tài)RAMRAM存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路 二、典型動(dòng)態(tài)二、典型動(dòng)態(tài)RA

25、MRAM存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片2164 2164 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖集成隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（集成隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（IRAMIRAM） IRAMIRAM是一種新型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，它克服了是一種新型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，它克服了DRAMDRAM需要外需要外加刷新電路的缺點(diǎn)，將刷新電路集成到加刷新電路的缺點(diǎn)，將刷新電路集成到RAMRAM的芯片內(nèi)部，兼的芯片內(nèi)部，兼具兩種具兩種RAMRAM的優(yōu)點(diǎn)。目前主要有的優(yōu)點(diǎn)。目前主要有Intel2186/2187Intel2186/2187（8K8K8 8位）位） 視頻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（視頻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（VRAMVRAM） 專為視頻圖像處理設(shè)計(jì)，專為視頻圖像處理設(shè)計(jì)，VRAMV

26、RAM采用雙端口設(shè)計(jì)，允許采用雙端口設(shè)計(jì)，允許同時(shí)從處理器向視頻存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取內(nèi)存數(shù)字模擬轉(zhuǎn)同時(shí)從處理器向視頻存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取內(nèi)存數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器換器 傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù) 。高速高速RAMRAM 通過(guò)增加少量的額外邏輯電路，提高單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)流通過(guò)增加少量的額外邏輯電路，提高單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)流量，即所謂的增加帶寬。量，即所謂的增加帶寬。例如：例如：EDO DRAM SDRAM RDRAMEDO DRAM SDRAM RDRAM DDR DRAM DDR2 DRAM DDR DRAM DDR2 DRAM DDR3 DRAMDDR3 DRAM掩模式掩模式ROMMROMROMMROM（Mask RO

27、MMask ROM）可編程可編程ROMROMPROMPROM（Programmable ROMProgrammable ROM）可擦除可編程可擦除可編程ROMEPROMROMEPROM（Erasable Programmable ROMErasable Programmable ROM）電可擦除可編程電可擦除可編程ROMEEPROMROMEEPROM（Electrically Erasable Programmable ROMElectrically Erasable Programmable ROM）快擦型存儲(chǔ)器快擦型存儲(chǔ)器(F1ash Memory) (F1ash Memory) 7.3

28、7.3 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROMROM (Read Only Memory)ROM (Read Only Memory) 意指只讀存儲(chǔ)器。意指只讀存儲(chǔ)器。 其工作特點(diǎn)是：在微機(jī)系統(tǒng)的在線運(yùn)行過(guò)程中，只能對(duì)其其工作特點(diǎn)是：在微機(jī)系統(tǒng)的在線運(yùn)行過(guò)程中，只能對(duì)其進(jìn)行讀操作，而不能進(jìn)行寫操作；電源關(guān)斷，信息不會(huì)丟失，進(jìn)行讀操作，而不能進(jìn)行寫操作；電源關(guān)斷，信息不會(huì)丟失，屬于屬于非易失性存儲(chǔ)器件非易失性存儲(chǔ)器件；常用來(lái)存放不需要改變的信息。；常用來(lái)存放不需要改變的信息。ROMROM存儲(chǔ)信息的原理和組成存儲(chǔ)信息的原理和組成 ROMROM存儲(chǔ)位存儲(chǔ)位T1和電子開關(guān)和電子開關(guān)S構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)位。構(gòu)成一個(gè)

29、存儲(chǔ)位。X X選擇線端加上選中信號(hào)選擇線端加上選中信號(hào)S S斷開斷開DD“1”1”X X選擇線端加上選中信號(hào)選擇線端加上選中信號(hào)S S閉合閉合DD“0”0” ROMROM的組成的組成16161 1位位ROMROM結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)信息信息“1”1”信息信息“0”0”7.3.1 7.3.1 掩模式掩模式ROMMROMROMMROM MROMMROM是廠家根據(jù)用戶事先編寫好的機(jī)器碼程序，把是廠家根據(jù)用戶事先編寫好的機(jī)器碼程序，把0 0、1 1信息存儲(chǔ)在掩模圖形中而制成的芯片。信息存儲(chǔ)在掩模圖形中而制成的芯片。芯片制成后，芯片制成后，存儲(chǔ)位的狀態(tài)即存儲(chǔ)位的狀態(tài)即0 0、1 1信息就被固定了信息就被固定了。7.

30、3.2 7.3.2 可編程可編程ROMPROMROMPROM PROMPROM一種可由用戶通過(guò)簡(jiǎn)易設(shè)備寫入信息的一種可由用戶通過(guò)簡(jiǎn)易設(shè)備寫入信息的ROMROM器件器件 。PROMPROM的類型的類型： （1 1）熔絲式）熔絲式PROMPROM（2 2）二極管破壞型）二極管破壞型PROMPROM 熔絲式熔絲式PROMPROM的基本存儲(chǔ)單元的基本存儲(chǔ)單元是一只是一只晶體管晶體管或或MOSMOS管管。 用戶編程時(shí)，靠專用寫入電用戶編程時(shí)，靠專用寫入電路產(chǎn)生脈沖電流，來(lái)路產(chǎn)生脈沖電流，來(lái)燒斷指定的燒斷指定的熔絲熔絲，以達(dá)到寫入，以達(dá)到寫入“0”0”的目的。的目的。熔絲式熔絲式PROMPROM的基本存儲(chǔ)

31、單元的基本存儲(chǔ)單元 （2 2）二極管破壞型）二極管破壞型PROMPROM PROM PROM存儲(chǔ)器在出廠時(shí)，存儲(chǔ)體中每條字線和位線的交叉存儲(chǔ)器在出廠時(shí)，存儲(chǔ)體中每條字線和位線的交叉處都是兩個(gè)反向串聯(lián)的二極管的處都是兩個(gè)反向串聯(lián)的二極管的PNPN結(jié)，字線與位線之間不結(jié)，字線與位線之間不導(dǎo)通（即所有存儲(chǔ)內(nèi)容均為導(dǎo)通（即所有存儲(chǔ)內(nèi)容均為“1”1”）。如果用戶需要寫入程）。如果用戶需要寫入程序，則通過(guò)專門的序，則通過(guò)專門的PROMPROM寫入電路，產(chǎn)生足夠大的電流把要寫入電路，產(chǎn)生足夠大的電流把要寫入寫入“0”0”的那個(gè)存儲(chǔ)位上的的那個(gè)存儲(chǔ)位上的二極管擊穿二極管擊穿，造成這個(gè)，造成這個(gè)PNPN結(jié)短結(jié)短

32、路，只剩下順向的二極管跨連字線和位線，這時(shí)，此位就路，只剩下順向的二極管跨連字線和位線，這時(shí)，此位就意味著寫入了意味著寫入了“0”0”。出廠時(shí)出廠時(shí)PROMPROM中的信息全部為中的信息全部為1 1。PROMPROM器件只能固化一次程序，數(shù)據(jù)寫入后，就不能再器件只能固化一次程序，數(shù)據(jù)寫入后，就不能再改變了！改變了！一次性！一次性！7.3.3 7.3.3 可擦除可編程可擦除可編程ROMEPROMROMEPROM 基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元初始態(tài)：初始態(tài)：每個(gè)單元的浮動(dòng)?xùn)琶總€(gè)單元的浮動(dòng)?xùn)艠O上都沒有電荷，源極與漏極極上都沒有電荷，源極與漏極之間不導(dǎo)電，此時(shí)表示該存儲(chǔ)之間不導(dǎo)電，此時(shí)表示該存儲(chǔ)單元保存的

33、信息為單元保存的信息為“1 1”。 寫入信息寫入信息“0”0”：在漏極和在漏極和源極（即源極（即S S）之間加上十）之間加上十25v25v的的電壓，同時(shí)加上編程脈沖信號(hào)電壓，同時(shí)加上編程脈沖信號(hào)(50ns)(50ns)，漏極與源極間被瞬時(shí)，漏極與源極間被瞬時(shí)擊穿，電子注入到浮動(dòng)?xùn)?。在擊穿，電子注入到浮?dòng)?xùn)拧Ｔ诟邏弘娫慈コ?，浮?dòng)?xùn)艦楦邏弘娫慈コ?，浮?dòng)?xùn)艦樨?fù)，就形成了導(dǎo)電溝道，從而負(fù)，就形成了導(dǎo)電溝道，從而使相應(yīng)單元導(dǎo)通，即將使相應(yīng)單元導(dǎo)通，即將0 0寫入寫入該單元。該單元。清除信息：清除信息：用一定波長(zhǎng)的用一定波長(zhǎng)的紫外光紫外光照射照射浮動(dòng)?xùn)?，使?fù)電荷獲取足夠的浮動(dòng)?xùn)牛关?fù)電荷獲取足夠的

34、能量，擺脫能量，擺脫SiO2SiO2的包圍，以光電流的包圍，以光電流的形式釋放掉，即原來(lái)存儲(chǔ)的信息的形式釋放掉，即原來(lái)存儲(chǔ)的信息也就不存在了。也就不存在了。 對(duì)于抗干擾要求較高的場(chǎng)合，普遍采用對(duì)于抗干擾要求較高的場(chǎng)合，普遍采用EPROMEPROM作為存儲(chǔ)信作為存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器器件。息的存儲(chǔ)器器件。EPROMEPROM以以27XXX27XXX命名，其中命名，其中XXXXXX表示容量，以表示容量，以K K為單位。為單位。主要型號(hào)主要型號(hào)有：有：27162716（16K=2K16K=2K* *8 8位）位） 27322732、27642764、2712827128、2725627256、275122

35、7512 27010 27010（128K128K* *8 8位位=1M=1M） 2708027080（1024K1024K* *8 8位位=8M=8M）7.3.4 7.3.4 電子可擦除可編程電子可擦除可編程ROMEROME2 2PROMPROM工作原理：工作原理： 與與EPROMEPROM類似，當(dāng)浮動(dòng)?xùn)派项愃?，?dāng)浮動(dòng)?xùn)派蠜]有電荷時(shí)，管子的漏極和源極之沒有電荷時(shí)，管子的漏極和源極之間不導(dǎo)電，若設(shè)法使浮動(dòng)?xùn)艓想婇g不導(dǎo)電，若設(shè)法使浮動(dòng)?xùn)艓想姾桑瑒t管子就導(dǎo)通。荷，則管子就導(dǎo)通。 擦除可以按字節(jié)分別進(jìn)行；擦除可以按字節(jié)分別進(jìn)行；可以進(jìn)行在線的編程寫入（字節(jié)的可以進(jìn)行在線的編程寫入（字節(jié)的編程和擦

36、除都只需要編程和擦除都只需要10ms10ms，并且不，并且不需特殊裝置）需特殊裝置）E E2 2PROMPROM結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖編程：編程： 在在E2PROME2PROM中，漏極上面增加了中，漏極上面增加了一個(gè)隧道二極管，它在第二柵與漏一個(gè)隧道二極管，它在第二柵與漏極之間的電壓極之間的電壓VGVG的作用下，可使電的作用下，可使電荷通過(guò)它流向浮動(dòng)?xùn)牛缓赏ㄟ^(guò)它流向浮動(dòng)?xùn)牛?擦除：擦除： VGVG的極性相反可以使電荷從的極性相反可以使電荷從浮動(dòng)?xùn)帕飨蚵O。浮動(dòng)?xùn)帕飨蚵O。EEPROMEEPROM的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：1 1、采用、采用+5V+5V電擦寫，是在寫入過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行的。電擦寫，是在寫入過(guò)程中

37、自動(dòng)進(jìn)行的。2 2、對(duì)硬件電路要求簡(jiǎn)單，無(wú)需專用電路，只要按一定的時(shí)、對(duì)硬件電路要求簡(jiǎn)單，無(wú)需專用電路，只要按一定的時(shí)序要求，即可進(jìn)行在線編程。序要求，即可進(jìn)行在線編程。3 3、EEPROMEEPROM除了有并行的總線傳輸?shù)男酒猓€有串行傳送除了有并行的總線傳輸?shù)男酒?，還有串行傳送的芯片。的芯片。 并行結(jié)構(gòu)的并行結(jié)構(gòu)的EEPROMEEPROM以以28XXX28XXX命名，其中命名，其中XXXXXX表示容量，以表示容量，以K K為單位。為單位。 主要型號(hào)主要型號(hào)有：有：2851228512 28010 28010（128K128K* *8 8位位=1M=1M） 2804028040（512K

38、512K* *8 8位位=4M=4M）7.3.5 7.3.5 閃速存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器(F1ash Memory) (F1ash Memory) Flash MemoryFlash Memory快擦型存儲(chǔ)器快擦型存儲(chǔ)器： 是不用電池供電的、高速耐用的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。結(jié)構(gòu)與是不用電池供電的、高速耐用的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。結(jié)構(gòu)與EPROM EPROM 相同。相同。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：可以整體電擦除（時(shí)間可以整體電擦除（時(shí)間1S1S）和按字節(jié)重新高速編程。）和按字節(jié)重新高速編程。是完全非易失性的，可以完全代替是完全非易失性的，可以完全代替EERPOMEERPOM。能進(jìn)行高速編程。能進(jìn)行高速編程。

39、如如: 28F256: 28F256芯片，每個(gè)字節(jié)編程需芯片，每個(gè)字節(jié)編程需100s100s， 整個(gè)芯片整個(gè)芯片0.5s0.5s； 最少可以擦寫一萬(wàn)次，通?？蛇_(dá)到最少可以擦寫一萬(wàn)次，通?？蛇_(dá)到1010萬(wàn)次；萬(wàn)次；CMOS CMOS 低功耗，最大工作電流低功耗，最大工作電流30mA30mA。與與EEPROMEEPROM進(jìn)行比較具有容量大、價(jià)格低、可靠性高等明顯優(yōu)勢(shì)。進(jìn)行比較具有容量大、價(jià)格低、可靠性高等明顯優(yōu)勢(shì)?？觳列痛鎯?chǔ)器還可應(yīng)用于激光打印機(jī)、條形碼閱讀器、各種儀器快擦型存儲(chǔ)器還可應(yīng)用于激光打印機(jī)、條形碼閱讀器、各種儀器設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中。設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中。典型的芯片有典型的

40、芯片有27F256/28F016/28F02027F256/28F016/28F020等。等。 掩膜掩膜ROMROM內(nèi)容只能讀出，不能改變內(nèi)容只能讀出，不能改變. .半導(dǎo)體廠家用掩膜技術(shù)寫入程序半導(dǎo)體廠家用掩膜技術(shù)寫入程序成本低，成本低，適用于批量生產(chǎn)適用于批量生產(chǎn)不適用研究工作不適用研究工作 PROM PROM可編程可編程ROMROM內(nèi)容只能讀出，不能改變內(nèi)容只能讀出，不能改變. .用戶使用特殊方法進(jìn)行編程，只用戶使用特殊方法進(jìn)行編程，只能寫一次，一次編程不能修改。能寫一次，一次編程不能修改。適用于批量生產(chǎn)適用于批量生產(chǎn)不適用研究工作不適用研究工作EPROMEPROM光可擦除光可擦除PROM

41、PROM固化程序用紫外線光照固化程序用紫外線光照5 51515分鐘擦除，分鐘擦除，擦除后可以重新固化新的程擦除后可以重新固化新的程序和數(shù)據(jù)。序和數(shù)據(jù)。用戶可以對(duì)芯片進(jìn)行多次編程用戶可以對(duì)芯片進(jìn)行多次編程和擦除。和擦除。適用于研究工作適用于研究工作不適用于批量生不適用于批量生產(chǎn)。產(chǎn)。E E2 2PROMPROM電可擦除電可擦除PROMPROM實(shí)現(xiàn)全片和字節(jié)擦寫改寫，實(shí)現(xiàn)全片和字節(jié)擦寫改寫，作為非易失性作為非易失性RAMRAM使用。使用。集成度和速度不及集成度和速度不及EPROMEPROM，價(jià)格高，價(jià)格高，擦寫在原系統(tǒng)中在線進(jìn)行。擦寫在原系統(tǒng)中在線進(jìn)行。Flash MemoryFlash Memo

42、ry快速電擦寫存儲(chǔ)器快速電擦寫存儲(chǔ)器可以整體電擦除（時(shí)間可以整體電擦除（時(shí)間1S1S）和按字節(jié)重新高速編程。和按字節(jié)重新高速編程。CMOS CMOS 低功耗；低功耗；編程快編程快（每個(gè)字節(jié)編程（每個(gè)字節(jié)編程100s100s 整個(gè)芯片整個(gè)芯片0. 5s0. 5s）；）；擦寫次數(shù)多擦寫次數(shù)多（通?？蛇_(dá)到（通?？蛇_(dá)到1010萬(wàn)）萬(wàn)）與與E E2 2PROMPROM比較：容量大、價(jià)格比較：容量大、價(jià)格低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。低、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。用于用于PCPC機(jī)內(nèi)裝操作機(jī)內(nèi)裝操作系統(tǒng)和系統(tǒng)不能丟系統(tǒng)和系統(tǒng)不能丟失初始功能的專門失初始功能的專門領(lǐng)域。需要周期性領(lǐng)域。需要周期性地修改被存儲(chǔ)的數(shù)地修改被存儲(chǔ)的數(shù)

43、據(jù)表的場(chǎng)合。據(jù)表的場(chǎng)合。分類分類信息存取方式信息存取方式特點(diǎn)特點(diǎn)用途用途只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROM分類分類7.4 7.4 微機(jī)內(nèi)存區(qū)域劃分微機(jī)內(nèi)存區(qū)域劃分 微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存從微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存從0 0開始編址，它與開始編址，它與I/OI/O分別獨(dú)立編址，分別獨(dú)立編址，末地址與處理器尋址能力有關(guān)。微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存的整個(gè)物理末地址與處理器尋址能力有關(guān)。微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存的整個(gè)物理地址空間劃分若干區(qū)域：地址空間劃分若干區(qū)域：常規(guī)內(nèi)存、保留內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存常規(guī)內(nèi)存、保留內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存等。等。 7.5 7.5 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPUCPU的連接的連接7.5.1 7.5.1 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPUCPU連接時(shí)應(yīng)注

44、意的問(wèn)題連接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 7.5.2 7.5.2 存儲(chǔ)器地址譯碼方法存儲(chǔ)器地址譯碼方法 7.5.3 7.5.3 存儲(chǔ)芯片的擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片的擴(kuò)展 如何用容量較小、字長(zhǎng)較短的芯片組成微機(jī)系統(tǒng)所如何用容量較小、字長(zhǎng)較短的芯片組成微機(jī)系統(tǒng)所需容量和字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器？需容量和字長(zhǎng)的存儲(chǔ)器？7.5.1 7.5.1 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPUCPU連接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題連接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 CPUCPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作過(guò)程：對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作過(guò)程：首先要由地址總線給出地址首先要由地址總線給出地址信號(hào)，選擇要進(jìn)行讀信號(hào)，選擇要進(jìn)行讀/ /寫操作的存儲(chǔ)單元，然后通過(guò)控制總線寫操作的存儲(chǔ)單元，然后通過(guò)控制總線發(fā)出相應(yīng)的讀

45、發(fā)出相應(yīng)的讀/ /寫控制信號(hào)，最后才能在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)寫控制信號(hào)，最后才能在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換。存儲(chǔ)器芯片與存儲(chǔ)器芯片與CPUCPU之間的連接，實(shí)質(zhì)上就是其與系統(tǒng)總線的之間的連接，實(shí)質(zhì)上就是其與系統(tǒng)總線的連接連接。包括：。包括： 地址線的連接；地址線的連接； 數(shù)據(jù)線的連接；數(shù)據(jù)線的連接； 控制線的連接?？刂凭€的連接。在連接中要考慮以下問(wèn)題：在連接中要考慮以下問(wèn)題： 一、存儲(chǔ)器與一、存儲(chǔ)器與CPUCPU之間的時(shí)序配合之間的時(shí)序配合 CPUCPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作時(shí)，CPUCPU發(fā)出地址和讀命令后，存發(fā)出地址和讀命令后，存儲(chǔ)器必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)給出有效數(shù)據(jù)。而當(dāng)儲(chǔ)

46、器必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)給出有效數(shù)據(jù)。而當(dāng)CPUCPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作時(shí)，存儲(chǔ)器必須在寫脈沖規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)寫入指定存操作時(shí)，存儲(chǔ)器必須在寫脈沖規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)寫入指定存儲(chǔ)單元儲(chǔ)單元 二、二、CPUCPU總線負(fù)載能力總線負(fù)載能力 地址線、控制線是單向的，故采用單向驅(qū)動(dòng)器地址線、控制線是單向的，故采用單向驅(qū)動(dòng)器 數(shù)據(jù)線是雙向傳送的，故采用雙向驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)線是雙向傳送的，故采用雙向驅(qū)動(dòng)器 三、存儲(chǔ)器芯片的選用三、存儲(chǔ)器芯片的選用 應(yīng)根據(jù)存儲(chǔ)器的存放對(duì)象、總體性能、芯片的類型和特征應(yīng)根據(jù)存儲(chǔ)器的存放對(duì)象、總體性能、芯片的類型和特征等方面綜合考慮。等方面綜合考慮。 1 1、對(duì)芯片類型的選用

47、、對(duì)芯片類型的選用 2 2、對(duì)芯片型號(hào)的選用、對(duì)芯片型號(hào)的選用 如何用如何用CPUCPU的存儲(chǔ)器讀寫信號(hào)同存儲(chǔ)器芯片的控制信號(hào)線的存儲(chǔ)器讀寫信號(hào)同存儲(chǔ)器芯片的控制信號(hào)線連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作。連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作。 簡(jiǎn)單系統(tǒng)：簡(jiǎn)單系統(tǒng)：CPUCPU讀寫信號(hào)與存儲(chǔ)器芯片的讀寫信號(hào)直接相連。讀寫信號(hào)與存儲(chǔ)器芯片的讀寫信號(hào)直接相連。復(fù)雜系統(tǒng)：復(fù)雜系統(tǒng)：CPUCPU讀寫信號(hào)和其它信號(hào)組合后與存儲(chǔ)器芯片的讀讀寫信號(hào)和其它信號(hào)組合后與存儲(chǔ)器芯片的讀寫信號(hào)直接相連。寫信號(hào)直接相連。 CPUCPU讀信號(hào)最終和存儲(chǔ)器的讀信號(hào)相連，讀信號(hào)最終和存儲(chǔ)器的讀信號(hào)相連，CPUCPU寫信號(hào)最終和存寫信號(hào)

48、最終和存儲(chǔ)器的寫信號(hào)相連。儲(chǔ)器的寫信號(hào)相連。四、存儲(chǔ)器與控制總線的連接（片選、讀、寫）四、存儲(chǔ)器與控制總線的連接（片選、讀、寫） 若一個(gè)芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元是若一個(gè)芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元是8 8位，則它自身就作為一組，位，則它自身就作為一組，其引腳其引腳D D0 0D D7 7可以和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線可以和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線D D0 0D D7 7或或D D8 8D D1515直接相連。直接相連。若一組芯片若一組芯片(4(4個(gè)或個(gè)或8 8個(gè)個(gè)) )才能組成才能組成8 8位存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)，則組位存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)，則組內(nèi)不同芯片應(yīng)與不同的數(shù)據(jù)總線相連。內(nèi)不同芯片應(yīng)與不同的數(shù)據(jù)總線相連。 61168086D7D0I/O8I

49、/O12164(0)8086D7D0DIN(DOUT)2164(6)DIN(DOUT)2164(7)DIN(DOUT)D6五、存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)總線的連接五、存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)總線的連接 數(shù)據(jù)線是數(shù)據(jù)線是CPUCPU與存儲(chǔ)器交換信息的通路，連接要考慮與存儲(chǔ)器交換信息的通路，連接要考慮驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題及字長(zhǎng)問(wèn)題及字長(zhǎng)。 將用以將用以“字選字選”的低位地址總線直接與存貯芯片的地址的低位地址總線直接與存貯芯片的地址引腳相連，將用以引腳相連，將用以“片選片選”的高位地址總線送入譯碼器。的高位地址總線送入譯碼器。 可以根據(jù)所選用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片地址線的多少，把可以根據(jù)所選用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片地址線的多少，把CPUCP

50、U的地址的地址線分為芯片外線分為芯片外( (指存儲(chǔ)器芯片指存儲(chǔ)器芯片) )地址和芯片內(nèi)的地址，地址和芯片內(nèi)的地址，片外地址經(jīng)地址譯片外地址經(jīng)地址譯碼器譯碼后輸出碼器譯碼后輸出。作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)，用來(lái)選中。作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)，用來(lái)選中CPUCPU所要訪問(wèn)的所要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器芯片。存儲(chǔ)器芯片。片內(nèi)地址線直接接到所要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器芯片的地址引腳片內(nèi)地址線直接接到所要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器芯片的地址引腳，用來(lái)直接選中該芯片中的一個(gè)存儲(chǔ)單元。對(duì)用來(lái)直接選中該芯片中的一個(gè)存儲(chǔ)單元。對(duì)4K4K8b8b的的27322732而言，片外地而言，片外地址線為址線為A A1919A A1212，片內(nèi)地址線為，片內(nèi)地址

51、線為A A1111A A0 0；對(duì)；對(duì)2K2K8b8b的的61166116而言，片外地址而言，片外地址線為線為A A1919A A1111，片內(nèi)地址線為，片內(nèi)地址線為A A1010A A0 0。27328086譯碼器A19A12A11A0A11A061168086譯碼器A19A11A10A0A10A0六、存儲(chǔ)器與地址總線的連接六、存儲(chǔ)器與地址總線的連接 4 4讀寫線讀寫線OEOE、 WE(R/W) WE(R/W) 連接讀寫控制線連接讀寫控制線 RDRD、WRWR。存儲(chǔ)器與微型機(jī)三總線的連接：存儲(chǔ)器與微型機(jī)三總線的連接： DBDB0 0n n ADAD0 0N ND D0 0n nA A0 0N

52、 N ADADN+1N+1CSCSR/ WR/ WR/ WR/ W微型機(jī)微型機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器1 1數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D D0 0n n連接數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)總線DBDB0 0n n 2 2地址線地址線A A0 0N N連接地址總線低位連接地址總線低位ADAD0 0N N。3.3.片選線片選線CSCS* *連接地址總線高位連接地址總線高位ABABN+1N+1。7.5.2 7.5.2 存儲(chǔ)器地址譯碼方法存儲(chǔ)器地址譯碼方法 在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，每當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或I/OI/O時(shí)就進(jìn)入時(shí)就進(jìn)入總線周期，這需要指示具體要訪問(wèn)的單元或端口即地址，系統(tǒng)是總線周期，這需要指示具體

53、要訪問(wèn)的單元或端口即地址，系統(tǒng)是通過(guò)地址總線來(lái)尋找存儲(chǔ)器的，因此需要地址譯碼，通過(guò)譯碼邏通過(guò)地址總線來(lái)尋找存儲(chǔ)器的，因此需要地址譯碼，通過(guò)譯碼邏輯輸出有效的片選信號(hào)以選中某存儲(chǔ)器單元或端口。輯輸出有效的片選信號(hào)以選中某存儲(chǔ)器單元或端口。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展就是用多個(gè)存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一定容量的存儲(chǔ)器模存儲(chǔ)器擴(kuò)展就是用多個(gè)存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一定容量的存儲(chǔ)器模塊，需要地址線的參與，這就涉及塊，需要地址線的參與，這就涉及地址譯碼及譯碼方式地址譯碼及譯碼方式問(wèn)題。問(wèn)題。 所謂地址譯碼就是將某個(gè)特定地址編碼輸入翻譯成唯一有效所謂地址譯碼就是將某個(gè)特定地址編碼輸入翻譯成唯一有效輸出的過(guò)程。而譯碼的結(jié)果就是輸出有效的邏輯，

54、輸出的邏輯通輸出的過(guò)程。而譯碼的結(jié)果就是輸出有效的邏輯，輸出的邏輯通常接存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。常接存儲(chǔ)器的片選信號(hào)。 常用的片選控制譯碼方法常用的片選控制譯碼方法有線選法、譯碼法（部分譯碼法、有線選法、譯碼法（部分譯碼法、全譯碼全譯碼法）等。法）等。（1）8KBCS（2）8KBCS（3）8KBCS（3）8KBCS1111A13A14A16A15A0A12線選結(jié)構(gòu)示意圖線選結(jié)構(gòu)示意圖線選法線選法 當(dāng)存儲(chǔ)器容量不大，所使用的存儲(chǔ)芯片數(shù)量不多，而當(dāng)存儲(chǔ)器容量不大，所使用的存儲(chǔ)芯片數(shù)量不多，而CPUCPU尋尋址空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于存儲(chǔ)器容量時(shí)，可用高位地址線直接作為存儲(chǔ)址空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于存儲(chǔ)器容量時(shí)，可用高位地址線直

55、接作為存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)，芯片的片選信號(hào)，每一根地址線選通一塊芯片，這種方法稱為每一根地址線選通一塊芯片，這種方法稱為線選法。線選法。4個(gè)片選信號(hào)必須使用個(gè)片選信號(hào)必須使用4根地址線，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是：根地址線，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是：u 系統(tǒng)必須保證系統(tǒng)必須保證A16A13不能同時(shí)為有效低電平；不能同時(shí)為有效低電平；u 同部分譯碼法一樣，因?yàn)樽罡叨蔚刂沸盘?hào)（同部分譯碼法一樣，因?yàn)樽罡叨蔚刂沸盘?hào)（ A19 A15 ） 不參與譯碼，也存在地址重疊問(wèn)題；不參與譯碼，也存在地址重疊問(wèn)題；A13 A16A14 A15思考：試寫出各芯片占用的地址空間。思考：試寫出各芯片占用的地址空間。R/WD0 D7

56、A0 A128K*8D078K*8D078K*8D07CS1 8K*8D07部分譯碼法部分譯碼法 用高位地址中的一部分地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。用高位地址中的一部分地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。 8KB(2)CS 8KB(1)CS 8KB(8)CS 2-4譯碼器A0A12A13A14Y0Y1Y3芯片A19 A15 A14A13A12 A0地址空間（順序方式）0011111111111110000000000000011011系統(tǒng)最高段地址信號(hào)（系統(tǒng)最高段地址信號(hào)（ A A1919A A1515 ）不參與片選譯碼，即這幾位）不參與片選譯碼，即這幾位地址信號(hào)可以為任何值。地址信號(hào)可以為任何值。共占用共

57、占用25組地組地址址000001100011111110001100011000001FFFH 000000H0C1FFFH0C0000H0F9FFFH 0F8000H造成造成地址地址空間空間的重的重疊疊0C3FFFH0C2000H0C5FFFH0C4000H0C7FFFH0C6000H全譯碼法全譯碼法 用全部的高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。用全部的高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。 8KB(2)CS 8KB(1)CS 8KB(8)CS譯碼器A0A12A13A19Y0Y1Y3全譯碼示例A15 A14A13A16CBAE3138 2764A19A18A17A12A0CEY6E2E1IO/M1C000

58、H1DFFFH全0全10 0 0 1 1 1 00 0 0 1 1 1 0地址范圍A12A0A19A18A17A16A15A14 A13 譯碼電路可以使用譯碼電路可以使用門電路組合邏輯；門電路組合邏輯；A1A0F0 F1 F2 F3A19A18A17A16A15（b）（a）A0Y0Y1Y譯碼電路更多的是采用譯碼電路更多的是采用集成譯碼器：集成譯碼器：常用的常用的2:42:4譯碼器：譯碼器：74LS13974LS139常用的常用的3:83:8譯碼器：譯碼器：74LS13874LS138常用的常用的4:164:16譯碼器：譯碼器：74LS15474LS15474LS13874LS138功能表功能表

59、片選輸入片選輸入編碼輸入編碼輸入輸出輸出G G1 1 G G2A2A* * G G2B2B* *C B AC B AY7Y7* * Y0 Y0* *1 0 01 0 00 0 00 0 01111111011111110（僅（僅Y0Y0* *有效）有效）0 0 10 0 11111110111111101（僅（僅Y1Y1* *有效）有效）0 1 00 1 01111101111111011（僅（僅Y2Y2* *有效）有效）0 1 10 1 11111011111110111（僅（僅Y3Y3* *有效）有效）1 0 01 0 01110111111101111（僅（僅Y4Y4* *有效）有效）1

60、 0 11 0 11101111111011111（僅（僅Y5Y5* *有效）有效）1 1 01 1 01011111110111111（僅（僅Y6Y6* *有效）有效）1 1 11 1 10111111101111111（僅（僅Y7Y7* *有效）有效）非上述情況非上述情況1111111111111111（全無(wú)效）（全無(wú)效） 下圖為全譯碼的下圖為全譯碼的2 2個(gè)例子。前一例采用個(gè)例子。前一例采用門電路譯碼門電路譯碼，后例，后例采用采用3 38 8譯碼器譯碼譯碼器譯碼。單片。單片27642764（8K8K8 8位，位，EPROMEPROM）在高位地）在高位地址址A19A19A13=000011