微機(jī)系統(tǒng)與接口教學(xué)資料 第5章存儲(chǔ)器ppt課件_第1頁(yè)
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1、2022-4-1812022-4-182 存儲(chǔ)器及其擴(kuò)展技術(shù)存儲(chǔ)器及其擴(kuò)展技術(shù)n 存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器分類n 存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器接口n 尋址技術(shù):地址譯碼尋址技術(shù):地址譯碼n 存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展 2022-4-183 計(jì)算機(jī)的根本概念計(jì)算機(jī)的根本概念 生物反射?。焊袘?yīng)器、傳入神經(jīng)、生物反射?。焊袘?yīng)器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、神經(jīng)中樞、 傳出神經(jīng)、效應(yīng)器傳出神經(jīng)、效應(yīng)器 2022-4-184系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程2022-4-185微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)造 2022-4-1868086/80888086/8088微處置器微處置器n 2022-4-187 微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器n 微型機(jī)的存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。微型機(jī)的

2、存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。n內(nèi)存儲(chǔ)器與內(nèi)存儲(chǔ)器與CPU以及各種接口電路組成微型機(jī)以及各種接口電路組成微型機(jī)的主機(jī)。內(nèi)存儲(chǔ)器在主機(jī)內(nèi)部,的主機(jī)。內(nèi)存儲(chǔ)器在主機(jī)內(nèi)部,CPU經(jīng)過(guò)其經(jīng)過(guò)其3總線地址、數(shù)據(jù)、控制直接對(duì)它進(jìn)展訪問(wèn)總線地址、數(shù)據(jù)、控制直接對(duì)它進(jìn)展訪問(wèn)。 2022-4-188 微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器-內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器存放內(nèi)存儲(chǔ)器存放CPU當(dāng)時(shí)正要處當(dāng)時(shí)正要處置的程序和數(shù)據(jù),因此,它置的程序和數(shù)據(jù),因此,它的存取速度要求和的存取速度要求和CPU的處的處置速度相匹配,但存儲(chǔ)容量置速度相匹配,但存儲(chǔ)容量相對(duì)于外存儲(chǔ)器可以小一些相對(duì)于外存儲(chǔ)器可以小一些。常用的內(nèi)存儲(chǔ)器:磁芯存儲(chǔ)器常用的內(nèi)存儲(chǔ)器:磁芯存

3、儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,目前微型和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,目前微型機(jī)都用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器機(jī)都用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器.2022-4-189微型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器-外存儲(chǔ)器n外存儲(chǔ)器屬于計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備外存儲(chǔ)器屬于計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備(I/O),它存,它存儲(chǔ)的信息要經(jīng)過(guò)接口電路輸入到內(nèi)存儲(chǔ)器后才儲(chǔ)的信息要經(jīng)過(guò)接口電路輸入到內(nèi)存儲(chǔ)器后才干供干供CPU處置。處置。n通常用來(lái)存儲(chǔ)通常用來(lái)存儲(chǔ)CPU當(dāng)前操作暫時(shí)用不著的信息當(dāng)前操作暫時(shí)用不著的信息因此,它的速度可以要求低一些,但存儲(chǔ)容量因此,它的速度可以要求低一些,但存儲(chǔ)容量相對(duì)于內(nèi)存儲(chǔ)器要大得多,所以又稱它為海量相對(duì)于內(nèi)存儲(chǔ)器要大得多,所以又稱它為海量存儲(chǔ)器,或稱為虛擬存儲(chǔ)存儲(chǔ)器,或稱為虛

4、擬存儲(chǔ)Virtual Memory。n外存儲(chǔ)器有磁帶、磁盤硬盤和軟盤,光盤,外存儲(chǔ)器有磁帶、磁盤硬盤和軟盤,光盤,F(xiàn)lash存儲(chǔ)器優(yōu)盤等。存儲(chǔ)器優(yōu)盤等。 2022-4-1810 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類 n n 雙極型雙極型RAMn 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM n MOS型型 靜態(tài)靜態(tài)RAMn半導(dǎo)體半導(dǎo)體 RAM 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMn存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 n 掩膜式掩膜式ROMn 可編程可編程PROMn 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM 可擦式可擦式EPROMn 電可擦式電可擦式EEPROM2022-4-1811習(xí)習(xí) 題題 為為8086 CPU擴(kuò)展:擴(kuò)展: 程序存儲(chǔ)區(qū)程序存儲(chǔ)區(qū) A000:0000H

5、07FFH. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) A000:0800H 0FFFH 可用可用EPROM 2716: 2K 8,RAM: 2K 8, 譯碼器可選譯碼器可選74LS。0000,0111,1111,1111B07FFH-0000H+1 =1000,0000,0000B=2K0FFFH-0800H+1=2k16位位2022-4-1812半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能目的n1容量容量 n2存取時(shí)間存取時(shí)間:是指存數(shù)的寫操作和取數(shù)的是指存數(shù)的寫操作和取數(shù)的讀操作所占用的時(shí)間,普通以讀操作所占用的時(shí)間,普通以ns為單位。存為單位。存儲(chǔ)器芯片的手冊(cè)中普通要給出典型的存取時(shí)儲(chǔ)器芯片的手冊(cè)中普通要給出典型的存取時(shí)間或最大存

6、取時(shí)間。在芯片外殼上標(biāo)注的型間或最大存取時(shí)間。在芯片外殼上標(biāo)注的型號(hào)后往往也給出了時(shí)間參數(shù),例如:號(hào)后往往也給出了時(shí)間參數(shù),例如:2732A20,表示該芯片的存取時(shí)間為,表示該芯片的存取時(shí)間為200ns。n3功耗功耗 n4電源電源 2022-4-1813 存儲(chǔ)器地址分配及譯碼器n 首先要確定內(nèi)存容量首先要確定內(nèi)存容量(存儲(chǔ)區(qū)大小,尋址范圍、存儲(chǔ)區(qū)大小,尋址范圍、并選擇存儲(chǔ)器芯片的容量大小。并選擇存儲(chǔ)器芯片的容量大小。n在設(shè)計(jì)微機(jī)內(nèi)存時(shí),要選擇假設(shè)干存儲(chǔ)器芯片才在設(shè)計(jì)微機(jī)內(nèi)存時(shí),要選擇假設(shè)干存儲(chǔ)器芯片才干到達(dá)內(nèi)存容量的要求。這些選擇好的存儲(chǔ)器芯干到達(dá)內(nèi)存容量的要求。這些選擇好的存儲(chǔ)器芯片如何同片

7、如何同CPU有效地銜接并能有效地尋址,就存有效地銜接并能有效地尋址,就存在一個(gè)存儲(chǔ)器的地址分配問(wèn)題在一個(gè)存儲(chǔ)器的地址分配問(wèn)題.n在進(jìn)展地址分配時(shí),一定要將在進(jìn)展地址分配時(shí),一定要將ROM和和RAM分區(qū)分區(qū)域安排。域安排。nIBM PCXT 將將ROM安排在高端,而把安排在高端,而把RAM安安排在低端排在低端 。2022-4-1814 存儲(chǔ)器地址分配及譯碼器存儲(chǔ)器地址分配及譯碼器n 存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將所選芯片與所確定的地址空間聯(lián)絡(luò)存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將所選芯片與所確定的地址空間聯(lián)絡(luò)起來(lái),即將芯片中的存儲(chǔ)單元與實(shí)踐地址一一對(duì)應(yīng),這起來(lái),即將芯片中的存儲(chǔ)單元與實(shí)踐地址一一對(duì)應(yīng),這樣才干經(jīng)過(guò)尋址對(duì)存儲(chǔ)單元

8、進(jìn)展讀寫。樣才干經(jīng)過(guò)尋址對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)展讀寫。n每一個(gè)存儲(chǔ)器芯片都有一定數(shù)量的地址輸入端每一個(gè)存儲(chǔ)器芯片都有一定數(shù)量的地址輸入端AB,信,信息輸入,用來(lái)接納息輸入,用來(lái)接納CPU的地址輸出信號(hào)。的地址輸出信號(hào)。nCPU的地址輸出信號(hào),原那么上每次只能尋址到一個(gè)存的地址輸出信號(hào),原那么上每次只能尋址到一個(gè)存儲(chǔ)單元。儲(chǔ)單元。n究竟一個(gè)地址信號(hào)實(shí)踐上可以尋址到哪個(gè)芯片或幾個(gè)究竟一個(gè)地址信號(hào)實(shí)踐上可以尋址到哪個(gè)芯片或幾個(gè)芯片共同組成一個(gè)芯片共同組成一個(gè)8位位/的單元或的單元或16位的字上的哪一位的字上的哪一個(gè)單元,這就要由地址譯碼器來(lái)確定。個(gè)單元,這就要由地址譯碼器來(lái)確定。2022-4-1815存儲(chǔ)器芯

9、片與存儲(chǔ)器芯片與CPU的銜接的銜接nCPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作過(guò)程:首先是向其地址線發(fā)地對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作過(guò)程:首先是向其地址線發(fā)地址信號(hào),然后向控制線發(fā)讀寫控制信號(hào),最后再在數(shù)據(jù)址信號(hào),然后向控制線發(fā)讀寫控制信號(hào),最后再在數(shù)據(jù)線上傳送數(shù)據(jù)信息。每一塊存儲(chǔ)器芯片,其地址線、數(shù)線上傳送數(shù)據(jù)信息。每一塊存儲(chǔ)器芯片,其地址線、數(shù)據(jù)線和控制線都必需和據(jù)線和控制線都必需和CPU建立正確的銜接,才干進(jìn)展建立正確的銜接,才干進(jìn)展正確的讀寫操作。正確的讀寫操作。P50 圖圖2-18;2-18nCPU與存儲(chǔ)器的銜接就是指地址線的銜接、數(shù)據(jù)線的銜與存儲(chǔ)器的銜接就是指地址線的銜接、數(shù)據(jù)線的銜接和控制線的銜接。銜接時(shí),

10、應(yīng)思索以以下幾個(gè)問(wèn)題:接和控制線的銜接。銜接時(shí),應(yīng)思索以以下幾個(gè)問(wèn)題:n1CPU總線的負(fù)載才干總線的負(fù)載才干 n2存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU的速度匹配問(wèn)題的速度匹配問(wèn)題 n3存儲(chǔ)器的尋址方法存儲(chǔ)器的尋址方法2022-4-1816存儲(chǔ)器的尋址方法n存儲(chǔ)器芯片與CPU地址總線的銜接方式,必需滿足對(duì)這些芯片所分配的地址范圍的要求。n片選:CPU發(fā)出的地址信號(hào)必需實(shí)現(xiàn)兩種選擇:首先對(duì)存儲(chǔ)器芯片的選擇,使相關(guān)芯片的片選端CS為有效。n字選:在選中的芯片內(nèi)部再選擇某一存儲(chǔ)單元。片選信號(hào)和字選信號(hào)均由CPU發(fā)出的地址信號(hào)經(jīng)譯碼產(chǎn)生。n片選信號(hào)由存儲(chǔ)器芯片的外部譯碼電路產(chǎn)生,這需求自行設(shè)計(jì);而字選信號(hào)由存儲(chǔ)器芯片

11、的內(nèi)部譯碼電路產(chǎn)生,不需求用戶設(shè)計(jì)。 外部譯碼電路的兩種譯碼方法:n1線性選擇法n2全地址譯碼法 2022-4-18171線性選擇法線性選擇法n線選法:直接用線選法:直接用CPU地址總線中某一高位線作為存儲(chǔ)地址總線中某一高位線作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。器芯片的片選信號(hào)。n線選法的優(yōu)點(diǎn)是銜接簡(jiǎn)單,片選信號(hào)的產(chǎn)生不需求復(fù)線選法的優(yōu)點(diǎn)是銜接簡(jiǎn)單,片選信號(hào)的產(chǎn)生不需求復(fù)雜的邏輯電路,只用一條地址線與雜的邏輯電路,只用一條地址線與MREQ的簡(jiǎn)單組合的簡(jiǎn)單組合就可產(chǎn)生有效的就可產(chǎn)生有效的CS。n缺陷:缺陷:n1地址的不延續(xù)性和多義性當(dāng)采用線選法時(shí),假設(shè)低地址的不延續(xù)性和多義性當(dāng)采用線選法時(shí),假設(shè)低位地址線

12、用于字選,高位地址線用作線選,當(dāng)高位地位地址線用于字選,高位地址線用作線選,當(dāng)高位地址未全部用完、而又沒(méi)有對(duì)其控制址未全部用完、而又沒(méi)有對(duì)其控制 n2即使一切高位地址線都用作線選,其能尋址的存儲(chǔ)即使一切高位地址線都用作線選,其能尋址的存儲(chǔ)空間非常有限??臻g非常有限。 2022-4-18182全譯碼法全譯碼法n全譯碼法將高位地址線全部作為譯碼器的輸入,用譯碼器的輸出作片選信號(hào) ;低位地址線用作字選,與芯片的地址輸入端直接相連 。n一切的地址線均參與片內(nèi)或片外的地址譯碼,不會(huì)產(chǎn)生地址的多義性和不延續(xù)性。n在全譯碼方式中,譯碼電路的中心常用一塊譯碼器充任,例如前面引見的74LS等。 2022-4-1

13、819所需芯片數(shù):EPROM: 片 RAM : 片 程序存儲(chǔ)器的地址范圍:1010,00 00,0 000,0000,00001010,00 00,0 111,1111,1111數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍:1010,00 00,1 000,0000,00001010,00 00,1 111,1111,11112K 1622K 82K 1622K 82K = 211 2022-4-1820接線 CPU CPU 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線地址地址線線M/IM/IORORDWDWR R 74LS 74LS G G端子端子(3(3個(gè)個(gè)) )輸輸入端子入端子(ABC) (ABC) 輸輸出端子出端子(Y0Y7)(Y0Y7)E

14、PROMEPROM數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線OEOECECERAMRAM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線線地址地址線線OEOECSCSWEWE2022-4-1821存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)n存儲(chǔ)芯片稱號(hào)存儲(chǔ)芯片稱號(hào) RAM 、ROMn規(guī)格、型號(hào)與引腳規(guī)格、型號(hào)與引腳n存儲(chǔ)空間容量大小、存儲(chǔ)空間容量大小、尋址范圍尋址范圍n“頁(yè)的概念頁(yè)的概念n片選、字選單元選擇片選、字選單元選擇nCPU引腳引腳P39n存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU接口:存儲(chǔ)接口:存儲(chǔ)器的擴(kuò)展技術(shù)器的擴(kuò)展技術(shù)2022-4-1822 IBM PCXT系統(tǒng)板上系統(tǒng)板上RAM n PCXT系統(tǒng)板上共有256KB的RAM,由4個(gè)體BANK0BANK3組成,每個(gè)體內(nèi)由

15、9片4164組成64KB9的存儲(chǔ)空間,第9位用于奇偶校驗(yàn)。圖513給出了銜接框圖。n地址信號(hào): 4164需求16條片內(nèi)地址線字選線,因此,每片4164均與CPU的地址線A0A15相連,中間加了2個(gè)地址鎖存器74LS158,分別鎖存A0A7和A8A1516位地址。地址線的高端A16A19,均接入了譯碼系統(tǒng)。譯碼系統(tǒng)由兩片74LS和部分門電路組成,產(chǎn)生了4組行、列地址選擇信號(hào)RAS0RAS3和CAS0CAS3,進(jìn)展行、列地址的選通。 (參見P1532022-4-1823IBM PCXT系統(tǒng)板上系統(tǒng)板上RAMn控制信號(hào): 一切4164的WE端連在一同,與系統(tǒng)總線上的寫控制端XMEMW銜接,XMEMW

16、是由CPU的WR控制的,當(dāng)XMEMW有效時(shí),一切芯片處于等待寫入形狀;否那么,處于讀出形狀。n刷新: 4164是動(dòng)態(tài)RAM芯片。刷新控制由系統(tǒng)板上的82375DMA控制器的通道0來(lái)完成。8237送出的DACKOBRQ信號(hào)有效時(shí),意味著刷新操作的開場(chǎng)。 2022-4-1824 8086 808680888088的存儲(chǔ)器組織的存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器的規(guī)范構(gòu)造8086CPU有20位地址線, 可尋址1MB的存儲(chǔ)空間。存儲(chǔ)器通常按字節(jié)組織陳列成一個(gè)個(gè)單元,每個(gè)單元用一個(gè)獨(dú)一的地址碼表示,這稱為存儲(chǔ)器的規(guī)范構(gòu)造。假設(shè)存放的數(shù)據(jù)為8位,那么將它們按順序進(jìn)展存放;假設(shè)存入的數(shù)據(jù)為一個(gè)16位的字,那么將字的最高字節(jié)存

17、于高地址單元,低位字節(jié)存于低地址單元;假設(shè)存放的數(shù)據(jù)為32位的雙字 ,那么將地址指針的偏移量字存于低地址的字單元中,將地址指針的段基址字存于高地址的字單元中。2022-4-18258086CPU存儲(chǔ)區(qū)的實(shí)踐構(gòu)造存儲(chǔ)區(qū)的實(shí)踐構(gòu)造n存儲(chǔ)空間實(shí)踐上被分成兩個(gè)512KB的存儲(chǔ)體或稱為存儲(chǔ)庫(kù),分別叫做高位庫(kù)和低位庫(kù)。n高位庫(kù)與8086數(shù)據(jù)總線中的D15D8相連,庫(kù)中每個(gè)單元的地址均為奇數(shù);低位庫(kù)與數(shù)據(jù)總線中的D7D0相連,庫(kù)中每個(gè)單元的地址均為偶數(shù)。n地址線A0和控制線BHE用于庫(kù)的選擇,分別接到每個(gè)庫(kù)的選擇端SEL,其他地址線A19A1同時(shí)接到兩個(gè)庫(kù)的存儲(chǔ)芯片上,以尋址每個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)器高低位庫(kù)與總

18、線的銜接如圖514所示。當(dāng)BHE0時(shí),選中奇數(shù)地址的高位庫(kù);當(dāng)A00,選中偶數(shù)地址的低位庫(kù)。 2022-4-1826CPU8088的內(nèi)存儲(chǔ)器n8088外部數(shù)據(jù)總線為8位,因此,它所對(duì)應(yīng)的1MB的存儲(chǔ)空間是一個(gè)不分高位庫(kù)和低位庫(kù)的單一存儲(chǔ)體。這樣,無(wú)論是對(duì)16位的字?jǐn)?shù)據(jù),還是對(duì)8位的字節(jié)數(shù)據(jù);也無(wú)論是對(duì)規(guī)那么字,還是對(duì)非規(guī)那么字的操作,其每一個(gè)總線周期都只能完成一個(gè)字節(jié)的存取操作。n對(duì)16位數(shù)據(jù)操作所構(gòu)成的延續(xù)兩個(gè)總線周期是由CPU執(zhí)行這類指令自動(dòng)完成的,不需求再用軟件進(jìn)展干涉。n這樣,8088的存儲(chǔ)器和總線銜接時(shí),地址線中的A0和其他各位A19A1都具有同樣的作用,參與對(duì)單元的尋址,而不像在8086中公用它作為低字節(jié)庫(kù)的選擇信號(hào)SEL。8088存儲(chǔ)器與總線的銜接。 2022-4-18272存儲(chǔ)器分段n8086用20位地址信號(hào),尋址1MB

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