第五章_存儲(chǔ)器

1、5.1.1 5.1.1 分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)5.1.2 5.1.2 虛擬存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)虛擬存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)5 5.1 .1 現(xiàn)代高檔微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)代高檔微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)5 5.1.1 .1.1 分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)示意圖分級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)示意圖CPUCPU內(nèi)內(nèi)部部寄寄存存器器高速緩沖存高速緩沖存儲(chǔ)器儲(chǔ)器( (Cache)Cache)內(nèi)內(nèi)存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器外外存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器容量增容量增速度、位價(jià)格減速度、位價(jià)格減高速緩存高速緩存的引入，把的引入，把慢速的內(nèi)存當(dāng)高速內(nèi)慢速的內(nèi)存當(dāng)高速內(nèi)存來(lái)使用。存來(lái)使用。 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)是在內(nèi)存是在內(nèi)存與外存之間引入相應(yīng)的

2、硬件與外存之間引入相應(yīng)的硬件和軟件，把大容量的外存當(dāng)和軟件，把大容量的外存當(dāng)大容量的內(nèi)存來(lái)使用。大容量的內(nèi)存來(lái)使用。 1 CPU內(nèi)部寄存器內(nèi)部寄存器 第一級(jí)存儲(chǔ)器，由高速邏輯電路構(gòu)成，第一級(jí)存儲(chǔ)器，由高速邏輯電路構(gòu)成，速度最高的一級(jí)，讀寫(xiě)通常只需一個(gè)時(shí)鐘速度最高的一級(jí)，讀寫(xiě)通常只需一個(gè)時(shí)鐘周期。數(shù)量較少，十幾個(gè)到幾十個(gè)。周期。數(shù)量較少，十幾個(gè)到幾十個(gè)。 2 高速緩沖存儲(chǔ)器（高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache） 第二級(jí)存儲(chǔ)器，由存取速度較高第二級(jí)存儲(chǔ)器，由存取速度較高(存取時(shí)存取時(shí)間小于間小于20ns)的的SRAM存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。早期存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。早期Cache只有幾百至幾千字節(jié)，目前已達(dá)兆字節(jié)。只有幾百

3、至幾千字節(jié)，目前已達(dá)兆字節(jié)。 3 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器 第三級(jí)存儲(chǔ)器，由存取速度較慢（存取第三級(jí)存儲(chǔ)器，由存取速度較慢（存取時(shí)間時(shí)間60ns100ns）的）的DRAM存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。內(nèi)存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。內(nèi)存容量一般在幾百兆字節(jié)以上，甚至幾個(gè)到幾存容量一般在幾百兆字節(jié)以上，甚至幾個(gè)到幾十個(gè)吉字節(jié)。十個(gè)吉字節(jié)。 4 外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器 第四級(jí)存儲(chǔ)器，由磁帶、軟盤(pán)、硬盤(pán)、光第四級(jí)存儲(chǔ)器，由磁帶、軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)及其驅(qū)動(dòng)器等組成。存取速度比內(nèi)存慢很多，盤(pán)及其驅(qū)動(dòng)器等組成。存取速度比內(nèi)存慢很多，但容量大，達(dá)幾百到幾千吉字節(jié)。但容量大，達(dá)幾百到幾千吉字節(jié)。5.1.2 虛擬存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)虛擬存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)是在內(nèi)

4、存與外存之間引入相應(yīng)虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)是在內(nèi)存與外存之間引入相應(yīng)的硬件（存儲(chǔ)管理部件）和軟件的硬件（存儲(chǔ)管理部件）和軟件(操作系統(tǒng)操作系統(tǒng))，把大容，把大容量的外存當(dāng)大容量的內(nèi)存來(lái)使用。量的外存當(dāng)大容量的內(nèi)存來(lái)使用。 存儲(chǔ)管理部件的作用是將虛地址轉(zhuǎn)換為物理地存儲(chǔ)管理部件的作用是將虛地址轉(zhuǎn)換為物理地址。址。 操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)將程序或數(shù)據(jù)由外存調(diào)入內(nèi)存操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)將程序或數(shù)據(jù)由外存調(diào)入內(nèi)存（同時(shí)，可能將一部分程序或數(shù)據(jù)由內(nèi)存調(diào)入外（同時(shí)，可能將一部分程序或數(shù)據(jù)由內(nèi)存調(diào)入外存。）存。） 5-105-11 ROM的類型的類型 RAM的類型的類型掩模掩模ROM PROM EPROM E2PROMFlash RO

5、MSRAM DRAMIRAMNVRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器從器從功能和功能和應(yīng)用應(yīng)用角度主角度主要有兩大類要有兩大類: :Flash Memory的特點(diǎn)的特點(diǎn):兼具有兼具有EEPROM、SRAM和和DRAM的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： 速度高、密度大；非易失；速度高、密度大；非易失； 內(nèi)含命令、狀態(tài)寄存器，可在線編程；內(nèi)含命令、狀態(tài)寄存器，可在線編程； 可整片可整片/ /按扇區(qū)按扇區(qū)/ /按頁(yè)面按頁(yè)面/ /按字節(jié)擦寫(xiě)；按字節(jié)擦寫(xiě)； 有數(shù)據(jù)保護(hù)、保密能力。有數(shù)據(jù)保護(hù)、保密能力。Flash Memory應(yīng)用：應(yīng)用： 主板、顯卡主板、顯卡BIOSBIOS 移動(dòng)存儲(chǔ)器移動(dòng)存儲(chǔ)器 MP3MP3播放器播放器 數(shù)碼相

6、機(jī)、攝像機(jī)存儲(chǔ)卡數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)存儲(chǔ)卡 嵌入式、便攜式系統(tǒng)電子盤(pán)嵌入式、便攜式系統(tǒng)電子盤(pán)基本存儲(chǔ)電基本存儲(chǔ)電路按照規(guī)則路按照規(guī)則排列成的存排列成的存儲(chǔ)陣列儲(chǔ)陣列譯碼方式：譯碼方式：?jiǎn)巫g碼和雙單譯碼和雙譯碼譯碼存儲(chǔ)信息流存儲(chǔ)信息流動(dòng)的通道動(dòng)的通道控制整個(gè)芯控制整個(gè)芯片是否被選片是否被選通和控制存通和控制存儲(chǔ)信息流動(dòng)儲(chǔ)信息流動(dòng)的方向的方向單譯碼雙譯碼1.1.各類存儲(chǔ)器芯片的通用引腳各類存儲(chǔ)器芯片的通用引腳 從與從與CPUCPU接口的特性看，各類存儲(chǔ)器芯片除電源線和地接口的特性看，各類存儲(chǔ)器芯片除電源線和地線外，一般都有以下四類外部引腳信號(hào)線：線外，一般都有以下四類外部引腳信號(hào)線： 用于選擇存儲(chǔ)用于

7、選擇存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元器存儲(chǔ)單元 用于向存用于向存儲(chǔ)器芯片寫(xiě)入儲(chǔ)器芯片寫(xiě)入或從存儲(chǔ)器芯或從存儲(chǔ)器芯片讀出數(shù)據(jù)片讀出數(shù)據(jù)用于選擇存用于選擇存儲(chǔ)器芯片儲(chǔ)器芯片用于控制存儲(chǔ)用于控制存儲(chǔ)器芯片中數(shù)據(jù)器芯片中數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氲淖x出或?qū)懭?存儲(chǔ)器芯片的通用引腳存儲(chǔ)器芯片的通用引腳A A0 0A A1 1A An nD D0 0D D1 1D Dm m地址線地址線 OE OE WEWE數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線讀允許讀允許片選片選寫(xiě)允許寫(xiě)允許 CSCSA0A23BHE80286D0D15地址地址鎖存器鎖存器A1A23A0BHE地址總線地址總線D0D7D8D15數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線偶數(shù)存儲(chǔ)體偶數(shù)存儲(chǔ)體奇數(shù)存儲(chǔ)體奇數(shù)存儲(chǔ)體Penti

8、um A3A31D0D63地址地址鎖存器鎖存器存儲(chǔ)體0存儲(chǔ)體1存儲(chǔ)體2存儲(chǔ)體7數(shù)據(jù)收數(shù)據(jù)收/ /發(fā)驅(qū)動(dòng)器發(fā)驅(qū)動(dòng)器A3A31D0D7D16D23D56D63D8D15D0D63BE7BE2BE1BE01.1. ROM與與RAM的選用的選用3.3. ROM類型的選用類型的選用4.4. 芯片型號(hào)的選用芯片型號(hào)的選用掩模掩模ROMPROMEPROM E2PROMFlash ROM4 4個(gè)層面?zhèn)€層面2.2. RAM類型的選用類型的選用SRAMDRAM 內(nèi)存條內(nèi)存條 單片存儲(chǔ)器芯片的容量有限或數(shù)據(jù)寬度不單片存儲(chǔ)器芯片的容量有限或數(shù)據(jù)寬度不足，不符合實(shí)際存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，需要用多片足，不符合實(shí)際存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求

9、，需要用多片組配在一起，以滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)寬度組配在一起，以滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)寬度的要求。的要求。 存儲(chǔ)器芯片的選配包括芯片的選擇和組配存儲(chǔ)器芯片的選配包括芯片的選擇和組配兩方面。其中，存儲(chǔ)器芯片的組配又包括：兩方面。其中，存儲(chǔ)器芯片的組配又包括：芯片不足芯片不足8 8位，通過(guò)位擴(kuò)展，滿足（位，通過(guò)位擴(kuò)展，滿足（8 8位）字長(zhǎng)要位）字長(zhǎng)要求。求。例如，用例如，用1K1位芯片組成位芯片組成1KB存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的的位擴(kuò)展設(shè)計(jì)如下：位擴(kuò)展設(shè)計(jì)如下：地地址址總總線線A0A91K1位位76543210DDDD7D6D5DDDD4D3D2D1D0DDA0A9CSWE數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線 地址、片選、讀

10、地址、片選、讀/ /寫(xiě)控制線并連寫(xiě)控制線并連 數(shù)據(jù)線分連數(shù)據(jù)線分連等效的等效的1 1K K8 8位位芯片芯片 位位 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字字 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展 n例例5.1 用用1K4b的的SRAM芯片芯片Intel2114組成組成1KB的存儲(chǔ)器。的存儲(chǔ)器。 解：解： 1KB的存儲(chǔ)器其容量為的存儲(chǔ)器其容量為1K，字長(zhǎng)為，字長(zhǎng)為8位。位。而而1片片Intel2114的容量為的容量為1K,容量滿足要求，但容量滿足要求，但數(shù)據(jù)寬度只有數(shù)據(jù)寬度只有4位，需進(jìn)行位擴(kuò)展。用位，需進(jìn)行位擴(kuò)展。用2片即可片即可組成組成8位存儲(chǔ)器，且容量恰好為位存儲(chǔ)器，且容量恰好為1K。 示意圖：示意圖：地址范圍確定：綜合

11、考慮片內(nèi)地址線（地址范圍確定：綜合考慮片內(nèi)地址線（A9 A0 ）和片選線和片選線A10以及其他高位地址線（假設(shè)全以及其他高位地址線（假設(shè)全0） 位位 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字字 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展 芯片為芯片為8 8位，但容量不足，通過(guò)字?jǐn)U展，滿足字位，但容量不足，通過(guò)字?jǐn)U展，滿足字?jǐn)?shù)（地址單元數(shù)）要求。數(shù)（地址單元數(shù)）要求。 例如例如，用，用1 1K K8 8位的芯片（或芯片組）構(gòu)成的位的芯片（或芯片組）構(gòu)成的4 4KBKB存儲(chǔ)器的字?jǐn)U展設(shè)計(jì)如下：存儲(chǔ)器的字?jǐn)U展設(shè)計(jì)如下： 字?jǐn)U展方法：字?jǐn)U展方法： 地址線、數(shù)據(jù)線、讀地址線、數(shù)據(jù)線、讀/ /寫(xiě)等控制線并連寫(xiě)等控制線并連 片選線分連片選線分連C

12、S Y0 Y1 Y2 Y3譯碼器譯碼器 WE D07810A09A10A114K8位芯片位芯片D07 WE A09 CS 1K8位位(3#)D07 WE A09 CS 1K8位位(2#)D07 WE A09 CS 1K8位位(1#)D07 WE A09 CS 1K8位位(0#) 位位 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字字 擴(kuò)擴(kuò) 展展 字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展 當(dāng)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)和存儲(chǔ)單元數(shù)均不當(dāng)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)和存儲(chǔ)單元數(shù)均不能滿足存儲(chǔ)器系統(tǒng)的要求時(shí)，就需要進(jìn)行能滿足存儲(chǔ)器系統(tǒng)的要求時(shí)，就需要進(jìn)行字位全擴(kuò)展。字位全擴(kuò)展。包括兩方面設(shè)計(jì)：包括兩方面設(shè)計(jì)： 位擴(kuò)展設(shè)計(jì)位擴(kuò)展設(shè)計(jì) 字?jǐn)U展設(shè)計(jì)字?jǐn)U展設(shè)計(jì)n例例5.3 用用1K4b的的

13、RAM芯片芯片2114設(shè)計(jì)容量為設(shè)計(jì)容量為2KB的的8位單體存儲(chǔ)器。位單體存儲(chǔ)器。 實(shí)際上就是要解決存儲(chǔ)器同實(shí)際上就是要解決存儲(chǔ)器同CPUCPU三大總線的正三大總線的正確連接與時(shí)序匹配問(wèn)題。而重點(diǎn)又是在地址分配確連接與時(shí)序匹配問(wèn)題。而重點(diǎn)又是在地址分配的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地址譯碼。的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地址譯碼。1.1.存儲(chǔ)器片選控制方法存儲(chǔ)器片選控制方法2.2.存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)舉例存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)舉例 線選法線選法 局局 部部 譯碼法譯碼法 全全 局局 譯碼法譯碼法 低位地址線直接接片內(nèi)地址，將余下的高位低位地址線直接接片內(nèi)地址，將余下的高位地址線分別作為芯片的片選信號(hào)。地址線分別作為芯片的片選信號(hào)。1.1.存儲(chǔ)

14、器存儲(chǔ)器片選控制片選控制方法方法A0A10 2KB(0)11A0A10A11A0A10 2KB(1)A0A10 2KB(3)A0A10 2KB(2)A12A13A14CSCSCSCSA15 用于片選的地址線用于片選的地址線( (A A1414A A1111) )在每次尋址時(shí)在每次尋址時(shí)只能有一位有效，不允許同時(shí)有多位有效，因只能有一位有效，不允許同時(shí)有多位有效，因此，存儲(chǔ)空間的利用率低。此，存儲(chǔ)空間的利用率低。 存儲(chǔ)空間利用率的舉例說(shuō)明存儲(chǔ)空間利用率的舉例說(shuō)明 假設(shè)有假設(shè)有2片存儲(chǔ)芯片，片內(nèi)地址線有片存儲(chǔ)芯片，片內(nèi)地址線有3位位A2 A1 A0，用用A3選第選第1片，片， A4選第選第2片。有

15、效和無(wú)效地址如下：片。有效和無(wú)效地址如下：譯譯碼碼器器A0A10 2KB(0)11A0A10A0A10 2KB(1)A0A10 2KB(7)A11A15中任中任三根三根CSCSCS 部分高端地址線未參與譯碼，也存在地址重部分高端地址線未參與譯碼，也存在地址重疊和地址不連續(xù)問(wèn)題，一般在線選法不夠用，而疊和地址不連續(xù)問(wèn)題，一般在線選法不夠用，而又不需要全部地址空間時(shí)使用，以簡(jiǎn)化譯碼電路。又不需要全部地址空間時(shí)使用，以簡(jiǎn)化譯碼電路。 對(duì)余下高位地址總線中的一部分進(jìn)行譯碼，對(duì)余下高位地址總線中的一部分進(jìn)行譯碼，譯碼輸出作為各存儲(chǔ)器芯片的片選控制信號(hào)。譯碼輸出作為各存儲(chǔ)器芯片的片選控制信號(hào)。 線選法線選

16、法 局局 部部 譯碼法譯碼法 全全 局局 譯碼法譯碼法1.1.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器片選控制片選控制方法方法5 5. .3 3.3 .3 存儲(chǔ)器接口設(shè)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)計(jì) 關(guān)于地址重疊和地址不連續(xù)問(wèn)題關(guān)于地址重疊和地址不連續(xù)問(wèn)題 有效地址見(jiàn)下表（有效地址見(jiàn)下表（ A13 A12 A11譯碼后作片選譯碼后作片選 ） 假設(shè)還有兩位高位地址線假設(shè)還有兩位高位地址線A15 A14，則，則0000H、4000H、 8000H、 C000H都能訪問(wèn)都能訪問(wèn)1#芯片的芯片的0號(hào)單元，這是地號(hào)單元，這是地址重疊。址重疊。 如果用如果用A15 A13 A11 譯碼后片選，則存在地址不譯碼后片選，則存在地址不連續(xù)的問(wèn)題，空間利

17、用率就下降。連續(xù)的問(wèn)題，空間利用率就下降。 與前兩種譯碼方法相比，存儲(chǔ)空間利用率最高且譯出的與前兩種譯碼方法相比，存儲(chǔ)空間利用率最高且譯出的地址連續(xù)，不存在地址重疊問(wèn)題，但譯碼電路最復(fù)雜。地址連續(xù)，不存在地址重疊問(wèn)題，但譯碼電路最復(fù)雜。 對(duì)余下高位地址總線全部譯碼，譯碼輸出作為對(duì)余下高位地址總線全部譯碼，譯碼輸出作為各存儲(chǔ)器芯片的片選控制信號(hào)。各存儲(chǔ)器芯片的片選控制信號(hào)。 線選法線選法 局局 部部 譯碼法譯碼法 全全 局局 譯碼法譯碼法 無(wú)論是局部譯碼還是全譯碼，譯碼方案既可采用無(wú)論是局部譯碼還是全譯碼，譯碼方案既可采用門(mén)電門(mén)電路路譯碼、譯碼、譯碼器芯片譯碼器芯片譯碼，還可采用譯碼，還可采用P

18、ROMPROM芯片芯片譯碼等。譯碼等。1.1.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器片選控制片選控制方法方法5 5. .3 3.3 .3 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)譯譯碼碼器器A0A12 8KB(0)13A0A12A0A12 8KB(1)A0A12 8KB(3)A13A15CSCSCSY0Y1Y3Y4Y7 例例5 5.1 .1 試用試用27322732EPROMEPROM芯片為某芯片為某8 8位微機(jī)系統(tǒng)位微機(jī)系統(tǒng)( (地址總線寬度為地址總線寬度為2020位位) )構(gòu)建一個(gè)構(gòu)建一個(gè)3232KBKB的程序存儲(chǔ)的程序存儲(chǔ)器，要求存儲(chǔ)器地址范圍為器，要求存儲(chǔ)器地址范圍為F8000HF8000H至至FFFFFHFFFFFH。

19、分析：分析：27322732為為4 4K K8 8位的位的EPROMEPROM芯片。此例不必芯片。此例不必進(jìn)行位擴(kuò)展，但要進(jìn)行字?jǐn)U展進(jìn)行位擴(kuò)展，但要進(jìn)行字?jǐn)U展, ,即用即用8 8片片27322732芯片將芯片將存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)擴(kuò)展到存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)擴(kuò)展到3232K K個(gè)。個(gè)。 關(guān)鍵是在地址分配的基礎(chǔ)上確定譯碼方案關(guān)鍵是在地址分配的基礎(chǔ)上確定譯碼方案習(xí)題舉例習(xí)題舉例解：（解：（1 1）根據(jù)要求列出存儲(chǔ)器地址分配表）根據(jù)要求列出存儲(chǔ)器地址分配表外譯碼外譯碼( (選片選片) )譯碼譯碼允許允許譯碼譯碼輸入輸入內(nèi)譯碼內(nèi)譯碼( (選單元選單元) )A19 A18 A17 A16 A15 A19 A18 A17 A1

20、6 A15 A14 A13 A12A14 A13 A12ROM(1)ROM(1)ROM(2)ROM(2)ROM(3)ROM(3)ROM(4)ROM(4)000000FFFFFFA11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0ROM(5)ROM(5)ROM(6)ROM(6)ROM(7)ROM(7)ROM(8)ROM(8)000000FFFFFF000000FFFFFF000000FFFFFF000000FFFFFF000000FFFFFF000000FFFFFF000000FFFFFF( (全全0

21、 0到全到全1)1)0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 11 1 1 1 1（2 2）根據(jù)要求列出存儲(chǔ)器地址分配表）根據(jù)要求列出存儲(chǔ)器地址分配表(3) (3) 確定譯碼電路確定譯碼電路片選譯碼電路片選譯碼電路1A12A12A13A13A14A14A15A15A16A16A17A17A18A18A19A191K1K+5V+5VC CB BG G2A2AG G1 1A AY0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y

22、7F8000F8000F8FFFHF8FFFHF8000F8000F8FFFHF8FFFHFA000FA000FAFFFHFAFFFHFB000FB000FBFFFHFBFFFHFC000FC000FCFFFHFCFFFHFD000FD000FDFFFHFDFFFHFE000FE000FEFFFHFEFFFHFF000FF000FFFFFHFFFFFH7474LS138LS138&G G2B2BIO/MIO/M(4) (4) 存儲(chǔ)器電路存儲(chǔ)器電路1A12A12A13A13A14A14A16A16A15A15WAITIO/MIO/MA17A17A18A18A19A191kY0Y0Y1Y1

23、Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7A AB BC CG2AG2AG2BG2BG1G17474LS138LS138+5+5V VA0A1127323232K K8bit8bitD0D7CSCSCSCSOEOECSCSRDCSCSCSCSCSCSCSCSCSCS& 解：解：該例該例SRAMSRAM芯片字長(zhǎng)不足芯片字長(zhǎng)不足8 8位位, ,需用需用2 2個(gè)芯片為一組個(gè)芯片為一組進(jìn)行位擴(kuò)展后，再進(jìn)行字?jǐn)U展。進(jìn)行位擴(kuò)展后，再進(jìn)行字?jǐn)U展。 例例5 5.2.2 試用試用8 8K K4 4位的位的SRAMSRAM芯片為某芯片為某80888088微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)成一個(gè)1616KBK

24、B的的RAMRAM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器，RAMRAM的起始地址為的起始地址為9000090000H H。(1)(1)列出各芯片組的地址范圍和存儲(chǔ)器地址位分配列出各芯片組的地址范圍和存儲(chǔ)器地址位分配 （2 2）用門(mén)電路譯碼來(lái)產(chǎn)生）用門(mén)電路譯碼來(lái)產(chǎn)生2 2個(gè)芯片組的片選信號(hào)。字位個(gè)芯片組的片選信號(hào)。字位擴(kuò)展設(shè)計(jì)如下：擴(kuò)展設(shè)計(jì)如下： 用用8K4位芯片構(gòu)成的位芯片構(gòu)成的16KB存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 A0A12 CS D0D3 WE8K4位位(1#) A0A12 CS D0D3 WE8K4位位(2#) A0A12 CS D0D3 WE8K4位位(0#)&WRD4D7413A0A12A19A18A17A16A1

25、5A14 A0A12 CS D0D3 WE 8K4位位(3#)D0D3411A13M/IO 例例5 5.3 .3 試用試用1616K K8 8位的位的SRAMSRAM芯片為某芯片為某80868086微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)一個(gè)256256KBKB的的RAMRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)，RAMRAM的起始地址為的起始地址為0000000000H H 。 解：解：此例要采用雙體結(jié)構(gòu)此例要采用雙體結(jié)構(gòu)( (80868086的外部數(shù)據(jù)總線為的外部數(shù)據(jù)總線為1616位位) )。這時(shí)，兩個(gè)存儲(chǔ)體中各存儲(chǔ)芯片的地址位分配如下表所示。這時(shí)，兩個(gè)存儲(chǔ)體中各存儲(chǔ)芯片的地址位分配如下表所示。譯碼方案選擇：譯碼方

26、案選擇： 獨(dú)立的地址譯碼獨(dú)立的地址譯碼 統(tǒng)一的地址譯碼統(tǒng)一的地址譯碼 各存儲(chǔ)體使用相同的讀各存儲(chǔ)體使用相同的讀/ /寫(xiě)控制信號(hào)，而用寫(xiě)控制信號(hào)，而用字節(jié)選擇信號(hào)（字節(jié)選擇信號(hào)（A0A0和和BHEBHE）作譯碼器的使能控作譯碼器的使能控制信號(hào)。制信號(hào)。 用字節(jié)選擇信號(hào)（用字節(jié)選擇信號(hào)（A0A0和和BHEBHE）與與CPUCPU的讀的讀/ /寫(xiě)信號(hào)組合產(chǎn)生各存儲(chǔ)體的讀寫(xiě)信號(hào)組合產(chǎn)生各存儲(chǔ)體的讀/ /寫(xiě)信號(hào)。寫(xiě)信號(hào)。奇數(shù)存儲(chǔ)體奇數(shù)存儲(chǔ)體CSD0D7D8D15A1A14A18A19A15A16A17M/ IOBHE BLE（A0）A0A13A0A1316K816K8偶數(shù)存儲(chǔ)體偶數(shù)存儲(chǔ)體128K8128

27、K8RD8814D0D7D0D7CSCSCSCSCSCSCSWEOEWEOECSWRG2AG2BG2AG2BY0Y7Y0Y71ABCG1ABCG1用用1616K K8 8位的位的SRAMSRAM芯片實(shí)現(xiàn)的芯片實(shí)現(xiàn)的80868086存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器獨(dú)立的地址譯碼方案獨(dú)立的地址譯碼方案內(nèi)存條標(biāo)注標(biāo)注符號(hào)符號(hào)符號(hào)含義符號(hào)含義典型數(shù)據(jù)舉例典型數(shù)據(jù)舉例a a表示標(biāo)準(zhǔn)工作頻率，用表示標(biāo)準(zhǔn)工作頻率，用MHZMHZ表示表示如如66MHZ66MHZ、100MHZ100MHZ、133MHZ133MHZ等等b b表示最小的表示最小的CL(CL(即即CASCAS縱列存取等待時(shí)間縱列存取等待時(shí)間) ) 用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一

28、般為用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一般為2 2或或3 3；c c表示最少的表示最少的 Trcd(RASTrcd(RAS相對(duì)相對(duì)CASCAS的延時(shí)的延時(shí)) ) 用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一般為用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一般為2 2；d d表示表示TRP(RASTRP(RAS的預(yù)充電時(shí)間的預(yù)充電時(shí)間) )用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一般為用時(shí)鐘周期數(shù)表示，一般為2 2；e/eee/ee 表示最大的表示最大的tAC(tAC(相對(duì)于時(shí)鐘下沿的數(shù)據(jù)讀相對(duì)于時(shí)鐘下沿的數(shù)據(jù)讀取時(shí)間取時(shí)間) ) 表達(dá)時(shí)不帶小數(shù)點(diǎn)，如表達(dá)時(shí)不帶小數(shù)點(diǎn)，如5454代代表表5.4ns5.4nsf/fff/ff 表示表示SPDSPD版本號(hào)，版本號(hào)， 如如1212代表代表

29、SPDSPD版本為版本為1.21.2；g g代表修訂版本；代表修訂版本；如如2 2代表修訂版本為代表修訂版本為1.21.2；h h代表模塊類型；代表模塊類型；R R代表代表DIMMDIMM已注冊(cè)，已注冊(cè)， 外存儲(chǔ)器是指需要通過(guò)設(shè)備接口與微機(jī)相外存儲(chǔ)器是指需要通過(guò)設(shè)備接口與微機(jī)相連的存儲(chǔ)器，也稱輔存。主要用作微機(jī)系統(tǒng)的后連的存儲(chǔ)器，也稱輔存。主要用作微機(jī)系統(tǒng)的后備存儲(chǔ)器，用以存放計(jì)算機(jī)工作所需要的系統(tǒng)文備存儲(chǔ)器，用以存放計(jì)算機(jī)工作所需要的系統(tǒng)文件、應(yīng)用程序、用戶程序、文檔和數(shù)據(jù)等，也用件、應(yīng)用程序、用戶程序、文檔和數(shù)據(jù)等，也用作虛擬存儲(chǔ)器的硬件支持。作虛擬存儲(chǔ)器的硬件支持。 5.5.5 5.1

30、.1 硬硬 盤(pán)盤(pán)5.5.5 5.2 .2 光光 盤(pán)盤(pán)5.5.5 5.3 .3 U U 盤(pán)盤(pán) 硬盤(pán)是微機(jī)系統(tǒng)中最主要的外存儲(chǔ)器，主要硬盤(pán)是微機(jī)系統(tǒng)中最主要的外存儲(chǔ)器，主要用作大容量的后備存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器的硬件支用作大容量的后備存儲(chǔ)器和虛擬存儲(chǔ)器的硬件支持。持。 5.5.5 5.1 .1 硬硬 盤(pán)盤(pán) 5.5.5 5.1 .1 硬硬 盤(pán)盤(pán) 磁表面存儲(chǔ)器記錄信息原理圖磁表面存儲(chǔ)器記錄信息原理圖磁記錄介質(zhì)磁記錄介質(zhì)載磁體載磁體讀電路讀電路寫(xiě)電路寫(xiě)電路寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)寫(xiě)線圈寫(xiě)線圈I I讀線圈讀線圈鐵芯鐵芯磁化間隙磁化間隙磁頭磁頭磁盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向磁盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向完成完成“電電- -磁磁”轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換完成完成“

31、磁磁- -電電”轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換5.5.5 5.1 .1 硬硬 盤(pán)盤(pán) 主抽主抽組件組件磁磁盤(pán)盤(pán)片片傳動(dòng)抽傳動(dòng)抽傳動(dòng)傳動(dòng)手臂手臂讀寫(xiě)讀寫(xiě)磁頭磁頭前置控前置控制電路制電路主主機(jī)機(jī)硬硬盤(pán)盤(pán)控控制制器器硬硬盤(pán)盤(pán)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器盤(pán)盤(pán)片片硬盤(pán)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)硬盤(pán)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)硬硬盤(pán)盤(pán)機(jī)機(jī) 硬盤(pán)存儲(chǔ)器由硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)控制器和盤(pán)片幾大部硬盤(pán)存儲(chǔ)器由硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)控制器和盤(pán)片幾大部分組成分組成: : 溫徹斯溫徹斯特磁盤(pán)特磁盤(pán) 是主機(jī)與硬盤(pán)驅(qū)是主機(jī)與硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之間的接口動(dòng)器之間的接口 。0 0道道n n道道扇區(qū)扇區(qū)m m扇區(qū)扇區(qū)2 2扇區(qū)扇區(qū)1 1磁盤(pán)的磁道和扇區(qū)格式示意圖磁盤(pán)的磁道和扇區(qū)格式示意圖不同記錄面不同記錄面

32、上的同一磁上的同一磁道被叫做一道被叫做一個(gè)柱面?zhèn)€柱面 扇區(qū)的一個(gè)扇區(qū)的一個(gè)磁道通常是磁道通常是磁盤(pán)進(jìn)行讀磁盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)的最小信寫(xiě)的最小信息單位息單位 磁盤(pán)片是磁存儲(chǔ)器的信息記錄載體，它的上下兩面磁盤(pán)片是磁存儲(chǔ)器的信息記錄載體，它的上下兩面都可用于記錄信息。硬盤(pán)一般采用多片結(jié)構(gòu)的磁盤(pán)組。都可用于記錄信息。硬盤(pán)一般采用多片結(jié)構(gòu)的磁盤(pán)組。 硬盤(pán)的有關(guān)概念及圖解硬盤(pán)的有關(guān)概念及圖解n硬盤(pán)由多片磁盤(pán)片組成。硬盤(pán)由多片磁盤(pán)片組成。n一個(gè)磁盤(pán)片有上下兩個(gè)記錄面（磁面），都可用于一個(gè)磁盤(pán)片有上下兩個(gè)記錄面（磁面），都可用于記錄信息。記錄信息。n一個(gè)記錄面需要一個(gè)磁頭讀寫(xiě)信息，硬盤(pán)的磁頭數(shù)一個(gè)記錄面需要一個(gè)磁頭讀

33、寫(xiě)信息，硬盤(pán)的磁頭數(shù)=硬盤(pán)的記錄面數(shù)硬盤(pán)的記錄面數(shù)=2*磁盤(pán)片數(shù)。磁盤(pán)片數(shù)。n一個(gè)記錄面有多個(gè)同心圓，每個(gè)同心圓為一個(gè)磁道。一個(gè)記錄面有多個(gè)同心圓，每個(gè)同心圓為一個(gè)磁道。磁道有編號(hào)，最外一個(gè)同心圓叫磁道有編號(hào)，最外一個(gè)同心圓叫0磁道，最里面一個(gè)磁道，最里面一個(gè)同心圓叫同心圓叫n磁道。磁道。n不同記錄面上編號(hào)相同的磁道構(gòu)成一個(gè)柱面，柱面不同記錄面上編號(hào)相同的磁道構(gòu)成一個(gè)柱面，柱面有編號(hào)，同磁道編號(hào)。有編號(hào)，同磁道編號(hào)。n每個(gè)磁道（同心圓）等分為若干固定大小的弧段，每個(gè)磁道（同心圓）等分為若干固定大小的弧段，叫扇區(qū)。叫扇區(qū)。n扇區(qū)的編號(hào)從扇區(qū)的編號(hào)從0磁道開(kāi)始，起始扇區(qū)為磁道開(kāi)始，起始扇區(qū)為1扇區(qū)

34、，其后扇區(qū)，其后為為2扇區(qū)、扇區(qū)、3扇區(qū)扇區(qū)，0磁道的扇區(qū)編號(hào)結(jié)束后，磁道的扇區(qū)編號(hào)結(jié)束后，1磁道的起始扇區(qū)累計(jì)編號(hào)，直到最后一個(gè)磁道的最磁道的起始扇區(qū)累計(jì)編號(hào)，直到最后一個(gè)磁道的最后一個(gè)扇區(qū)（后一個(gè)扇區(qū)（n扇區(qū)）。例如，某個(gè)硬盤(pán)有扇區(qū)）。例如，某個(gè)硬盤(pán)有1024個(gè)個(gè)磁道，每個(gè)磁道劃分為磁道，每個(gè)磁道劃分為63個(gè)扇區(qū)，則個(gè)扇區(qū)，則0磁道的扇區(qū)磁道的扇區(qū)號(hào)為號(hào)為163，1磁道的起始扇區(qū)號(hào)為磁道的起始扇區(qū)號(hào)為64最后一個(gè)磁道最后一個(gè)磁道的最后一個(gè)扇區(qū)號(hào)為的最后一個(gè)扇區(qū)號(hào)為64512。 n一個(gè)扇區(qū)一般存儲(chǔ)一個(gè)扇區(qū)一般存儲(chǔ)512字節(jié)的二進(jìn)制信息。字節(jié)的二進(jìn)制信息。n由于每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相等、不同編號(hào)的

35、磁道的半由于每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)相等、不同編號(hào)的磁道的半徑大小不一，所以外道的記錄密度要低于內(nèi)道。徑大小不一，所以外道的記錄密度要低于內(nèi)道。n硬盤(pán)存儲(chǔ)容量磁頭數(shù)硬盤(pán)存儲(chǔ)容量磁頭數(shù)磁道（柱面）數(shù)磁道（柱面）數(shù)每道扇每道扇區(qū)數(shù)區(qū)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)每扇區(qū)字節(jié)數(shù) 。 硬硬盤(pán)盤(pán)一一般般采采用用多多片片結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的磁磁盤(pán)盤(pán)組組盤(pán)片、磁面（記錄面）、磁道、柱面圖解扇區(qū)：磁盤(pán)上的每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段，這些弧段便是磁盤(pán)的扇區(qū) 磁道和扇區(qū)圖解硬盤(pán)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)硬盤(pán)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)n硬盤(pán)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)是按柱面進(jìn)行，即磁頭讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)硬盤(pán)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)是按柱面進(jìn)行，即磁頭讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)首先在同一柱面內(nèi)從首先在同一柱面內(nèi)從0磁頭開(kāi)始進(jìn)行操作，依次向下磁頭開(kāi)始進(jìn)行操作，依次向下在同一柱面的不同盤(pán)面在同一柱面的不同盤(pán)面(即磁頭上即磁頭上)進(jìn)行操作，只有進(jìn)行操作，只有在同一柱面所有的磁頭全部讀寫(xiě)完畢后磁頭才轉(zhuǎn)移在同一柱面所有的磁頭全部讀寫(xiě)完畢后磁頭才轉(zhuǎn)移到下一柱面，因?yàn)檫x取磁頭只需通過(guò)電子切換即可，到下一柱面，因?yàn)檫x取磁頭只需通過(guò)電子切換即可，而選取柱面則必須通過(guò)機(jī)械切換。電子切換比從在而選取柱面則必須通過(guò)機(jī)械切換。電子切換比從在機(jī)械上磁頭向鄰近磁道移動(dòng)快得多。因此，數(shù)據(jù)的機(jī)械上磁頭向鄰近磁道移動(dòng)快得多。因此，數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)按柱面進(jìn)行，而不按盤(pán)面進(jìn)行。讀寫(xiě)按柱