微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器

微機(jī)原理與接口技術(shù)作者：徐建平成貴學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)作者：徐建平成貴學(xué)第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器【本章內(nèi)容提要】

了解存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)掌握兩種典型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理掌握兩種典型只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理掌握高速緩沖存儲(chǔ)器的原理了解常用外部存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)【本章內(nèi)容提要】了解存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)6.1存儲(chǔ)器入門(mén)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的主要部件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)就具有了記憶功能，從而保證計(jì)算機(jī)正常工作。6.1存儲(chǔ)器入門(mén)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的主要部件，是6.1.1存儲(chǔ)器的分類按照存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中作用的不同，存儲(chǔ)器可分為外存儲(chǔ)器和內(nèi)存儲(chǔ)器。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，存儲(chǔ)器可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁介質(zhì)存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。按照存取方式的不同，內(nèi)存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。

6.1.1存儲(chǔ)器的分類按照存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中作用的不同，6.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)單元的總數(shù)，單位是字節(jié)（B）。存儲(chǔ)器容量越大，存儲(chǔ)的信息越多，計(jì)算機(jī)的性能也就越強(qiáng)。存取時(shí)間：存儲(chǔ)器完成一次讀寫(xiě)操作所需的時(shí)間，單位為ns（納秒，1ns＝10-9s）。故障平均間隔時(shí)間（MTBF）：MTBF越長(zhǎng)，可靠性越高。6.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)連續(xù)兩次讀寫(xiě)操作之間所需的最短時(shí)間間隔稱為存儲(chǔ)周期。存儲(chǔ)器每秒鐘可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)量稱為存儲(chǔ)器帶寬或數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為Bps（或B/s）。存取周期和存儲(chǔ)器帶寬也常作為存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)。連續(xù)兩次讀寫(xiě)操作之間所需的最短時(shí)間間隔稱為存儲(chǔ)周期。6.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）也稱為隨機(jī)讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它既可以直接從任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可分為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）兩大類。6.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random多個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列成矩陣的形式稱為存儲(chǔ)體一個(gè)存儲(chǔ)體往往由多個(gè)芯片組成。因此，系統(tǒng)每次訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，首先要選片，CPU對(duì)被選中的芯片上的存儲(chǔ)單元可進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。多個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列成矩陣的形式稱為存儲(chǔ)體6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是由6個(gè)MOS管構(gòu)成的觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。靜態(tài)RAM的集成度低，與動(dòng)態(tài)RAM相比，它不需要設(shè)置刷新電路，故擴(kuò)展電路比較簡(jiǎn)單。由于靜態(tài)RAM是通過(guò)有源電路來(lái)保持存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，因此它的功耗大。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電靜態(tài)RAM的單片容量有不同的規(guī)格，目前最常用的有6116（2K×8）和6264（8K×8）。下面介紹典型的靜態(tài)RAM6264。靜態(tài)RAM的單片容量有不同的規(guī)格，目前最常用的有6116（2１、6264的引腳及其功能6264是一個(gè)8K×8位靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片，其引腳包含13條地址線A0~A128條雙向數(shù)據(jù)線D0~D72個(gè)片選控制端CS1和CS21個(gè)輸出允許端OE1個(gè)寫(xiě)允許端WE１、6264的引腳及其功能6264是一個(gè)8K×8微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．靜態(tài)RAM6264的工作過(guò)程從靜態(tài)RAM6264芯片某個(gè)存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)的時(shí)序圖如圖6-2所示，過(guò)程如下：2．靜態(tài)RAM6264的工作過(guò)程從靜態(tài)RAM6264芯片微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．與系統(tǒng)的連接

靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接方法如下：芯片上的數(shù)據(jù)線直接連接到系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)總線上由于CPU總線的低位地址決定了每個(gè)存儲(chǔ)單元的片內(nèi)地址，故將芯片的地址線直接連接到系統(tǒng)總線的低位地址線上；OE和WE分別同MEMW和MEMR相接，使系統(tǒng)總線的讀/寫(xiě)信號(hào)控制芯片的讀/寫(xiě)操作；CS2接高電平5V。3．與系統(tǒng)的連接靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接方法如由于CPU總線的高位地址決定了芯片的地址范圍，故將高位地址線通過(guò)一個(gè)譯碼器產(chǎn)生CS1片選信號(hào)。將所有高位地址線作為譯碼器輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式稱為全地址譯碼連接。由于CPU總線的高位地址決定了芯片的地址范圍，故將高位地址線計(jì)算地址范圍的方法是：譯碼器的輸入信號(hào)（A19~A13）為0011111（高7位地址），低13位地址（A12~A0）可以是全0到全1之間。計(jì)算地址范圍的方法是：圖6-46264的全地址譯碼連接

圖6-46264的全地址譯碼連接只將系統(tǒng)總線的部分高位地址線作為譯碼器的輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式稱為部分地址譯碼連接。如圖6-5所示，A16和A18兩條高位地址線未參加譯碼，故該芯片在內(nèi)存中的地址范圍為AE000H~AFFFFH，BE000H~BFFFFH，EE000H~EFFFFH和FE000H~FFFFFH。這意味著系統(tǒng)可用的存儲(chǔ)空間減少了。

只將系統(tǒng)總線的部分高位地址線作為譯碼器的輸入，從而得到存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2164動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是MOS電路中的柵極電容，它是以電容上電荷的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移來(lái)存儲(chǔ)信息的電容上有無(wú)電荷被視為邏輯1和0。由于電容上的電荷會(huì)泄露，需要定時(shí)充電來(lái)保證存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失，因此，動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路擴(kuò)展電路比較復(fù)雜。但與靜態(tài)RAM相比，動(dòng)態(tài)RAM集成度高、功耗低，故成本也低，適于作大容量存儲(chǔ)器。

6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2164動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路1．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164是一個(gè)64K×1位的動(dòng)態(tài)RAM芯片其引腳包含8條地址線A0~A7數(shù)據(jù)輸入端DIN，數(shù)據(jù)輸出端DOUT行地址選通RAS，列地址選通CAS寫(xiě)允許端WE（高電平時(shí)為數(shù)據(jù)讀出，低電平時(shí)為數(shù)據(jù)寫(xiě)入），如圖6-6所示。1．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164是一個(gè)64K×1位的動(dòng)態(tài)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2164的容量為64K，故應(yīng)需要16條地址線來(lái)對(duì)它進(jìn)行尋址。但實(shí)際上2164只有8條地址線為此，采用行地址和列地址分時(shí)傳送的方法來(lái)確定芯片內(nèi)存儲(chǔ)單元的地址行地址和列地址共用8條地址線。2164的容量為64K，故應(yīng)需要16條地址線來(lái)對(duì)它進(jìn)行尋址。2164芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-7所示，64KB的存儲(chǔ)體由4個(gè)128×128的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成每個(gè)存儲(chǔ)矩陣由7條行地址線和7條列地址線選擇相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。7條行地址線經(jīng)過(guò)譯碼器產(chǎn)生128條行選擇線，可選擇128行；7條列地址線經(jīng)過(guò)譯碼器產(chǎn)生128條列選擇線，可選擇128列。2164芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-7所示，微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過(guò)程

2．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過(guò)程微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．動(dòng)態(tài)RAM2164的刷新動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM最大的不同就是不能長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)。由于電容不能長(zhǎng)期保持其內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷，因此它需要在電荷消失之前進(jìn)行刷新操作，以保持電荷穩(wěn)定。這種通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)單元執(zhí)行重讀操作，以保持電荷穩(wěn)定的過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新。

3．動(dòng)態(tài)RAM2164的刷新動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM最大的不刷新是按行進(jìn)行的，故只需由行選通信號(hào)RAS激活每一行的存儲(chǔ)單元，而不需要列選通信號(hào)CAS，即可完成對(duì)指定行的刷新。例如，在PC/XT微型機(jī)中，動(dòng)態(tài)RAM刷新是利用DMA控制器實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)DMA控制器接收到DMA請(qǐng)求時(shí)，便送出到刷新的行地址，從而完成指定行的刷新。刷新是按行進(jìn)行的，故只需由行選通信號(hào)RAS激活每一行的存儲(chǔ)單6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片存儲(chǔ)器芯片的容量很有限，很難滿足實(shí)際存儲(chǔ)容量的要求，因此，常需要用多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)大容量的存儲(chǔ)器。

6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片存儲(chǔ)器芯片的容1．位擴(kuò)展位擴(kuò)展是指增加存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)，即對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。例如，怎樣用8K×1的RAM芯片構(gòu)成8K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)?由于存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)?shù)相同，8K=213，故需要13條地址線（A12~A0）對(duì)芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元尋址；由于每個(gè)芯片只有1條數(shù)據(jù)線，故需要8片這樣的芯片1．位擴(kuò)展位擴(kuò)展是指增加存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)，即對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．字?jǐn)U展字?jǐn)U展是指增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量，即對(duì)存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。例如，怎樣用4個(gè)16K×8芯片構(gòu)成一個(gè)64K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)？由于16K=214，故每個(gè)芯片有14位地址線，8條數(shù)據(jù)線。2．字?jǐn)U展字?jǐn)U展是指增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量，即對(duì)存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)進(jìn)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展是指字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。若使用L×K位存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)容量為M×N位(M>L，N>K)的存儲(chǔ)器，那么這個(gè)存儲(chǔ)器共需要(M/L)×(N/K)個(gè)存儲(chǔ)器芯片。連接時(shí)可將這些芯片分成(M/L)個(gè)組，每組有(N/K)個(gè)芯片，組內(nèi)采用位擴(kuò)展法，組間采用字?jǐn)U展法。

3．字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展是指字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。6.3只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-OnlyMemory）是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。它的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)只能讀出不能寫(xiě)入，并且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會(huì)因斷電而消失，常用于存儲(chǔ)不需要更改的程序和數(shù)據(jù)。6.3只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-OnlyMROM有以下幾種類型：掩膜只讀存儲(chǔ)器ROM：存儲(chǔ)的信息在制造過(guò)程中就固化好了，用戶只能讀出其信息而不能加以修改?？删幊讨蛔x存儲(chǔ)器PROM（ProgrammableROM）：只允許寫(xiě)入一次數(shù)據(jù)，寫(xiě)入后不允許修改。用特殊的方法將信息寫(xiě)入的過(guò)程稱為編程。紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM（ErasablePROM）：具有擦除功能，擦出后可重新寫(xiě)入，可重復(fù)使用。利用紫外線照射把存儲(chǔ)的內(nèi)容擦除，再利用高電壓重新編程寫(xiě)入。ROM有以下幾種類型：掩膜只讀存儲(chǔ)器ROM：存儲(chǔ)的信息在制造電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（ElectricallyEPROM）：與EPROM類似，只是使用電信號(hào)進(jìn)行擦除，比EPROM更為方便。閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）：新型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有非易失性、電擦除性和高可靠性。電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（Electricall6.3.1EPROM2764可擦除重寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器EPROM27646.3.1EPROM2764可擦除重寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器EPRO1．EPROM2764的引腳及其功能2764是一個(gè)8K×8位的紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片，其引腳定義及功能如下：A0~A12：13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元。D0~D7：8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。1．EPROM2764的引腳及其功能2764是一個(gè)8K×8CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。OE：輸出允許端，為低電平時(shí)，表示從數(shù)據(jù)線輸出數(shù)據(jù)。PGM：編程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，輸入編程脈沖；讀操作時(shí)，輸入高電平。Vpp是編程電源；Vcc是主電源。CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．EPROM2764的讀出操作

2．EPROM2764的讀出操作3．EPROM2764的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩種：標(biāo)準(zhǔn)編程方式和快速編程方式。標(biāo)準(zhǔn)編程方式是指每出現(xiàn)一個(gè)編程負(fù)脈沖就寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

3．EPROM2764的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩具體編程過(guò)程如下：①VCC接﹢5V，VPP加上芯片要求的高電壓（如Vpp＝+25V）；②將要編程存儲(chǔ)單元的地址送到A0~A12；③使CE為低電平，OE為高電平；④將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)送到D0~D7；⑤上述信號(hào)穩(wěn)定后，在PGM端加上50±5ms的負(fù)脈沖；⑥將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，即可完成整個(gè)芯片的寫(xiě)入。具體編程過(guò)程如下：①VCC接﹢5V，VPP加上芯片要求的高電如果其他操作不變，只是在每寫(xiě)入一個(gè)單元的數(shù)據(jù)后將OE變?yōu)榈碗娖?，則可以對(duì)每次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，或者全部寫(xiě)完后再進(jìn)行校驗(yàn)。快速編程方式使用的是寬度很窄的編程脈沖，編程過(guò)程與標(biāo)準(zhǔn)編程方式相同，可對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的單元進(jìn)行多次重寫(xiě)。如果其他操作不變，只是在每寫(xiě)入一個(gè)單元的數(shù)據(jù)后將OE變?yōu)榈碗?．EPROM2764的擦除操作EPROM允許擦除上萬(wàn)次，一片新的或擦除干凈的EPROM芯片，其每個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是0FFH。擦除時(shí)，用紫外線照射EPROM窗口15~20分鐘即可擦除干凈。只有擦除干凈的EPROM才能對(duì)其進(jìn)行編程。

4．EPROM2764的擦除操作EPROM允許擦除上萬(wàn)次，6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64

電可擦除只讀存儲(chǔ)器6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64電1．EEPROM98C64的引腳及其功能98C64是一個(gè)8K×8位電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片

1．EEPROM98C64的引腳及其功能98C64是一個(gè)8K微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器引腳定義及功能如下

A0~A12：13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元。D0~D7：8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。OE：輸出允許端，當(dāng)CE和OE為低電平、WE為高電平時(shí)，可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出。WE：寫(xiě)允許端，當(dāng)CE為低電平、OE為高電平、WE為低電平時(shí)，可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入選定的存儲(chǔ)單元。READY/BUSY：狀態(tài)輸出端，寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，輸出低電平；寫(xiě)操作結(jié)束后，輸出高電平。引腳定義及功能如下A0~A12：13條地址線，該芯片上有82．EEPROM98C64的讀出操作98C64的讀出操作的過(guò)程與EPROM和RAM芯片相似，只要當(dāng)CE和OE為低電平、WE為高電平時(shí)，就可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出。2．EEPROM98C64的讀出操作98C64的讀出操作的3．EEPROM98C64的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩種：字節(jié)寫(xiě)入方式和自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式。字節(jié)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。3．EEPROM98C64的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)完一頁(yè)的數(shù)據(jù)。一頁(yè)數(shù)據(jù)包含32個(gè)字節(jié)，低位地址A4~A0用于在頁(yè)內(nèi)尋址；高位地址A12~A5為頁(yè)地址，用于決定訪問(wèn)哪一頁(yè)數(shù)據(jù)。只有當(dāng)一頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入完成后，即READY/BUSY端的狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，才能開(kāi)始下一頁(yè)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)完一頁(yè)的數(shù)據(jù)。4．EEPROM98C64的擦除操作98C64的擦除操作的過(guò)程與編程寫(xiě)入是一樣的，只是擦除時(shí)向存儲(chǔ)單元中寫(xiě)入的都是0FFH。擦除的方式可以是字節(jié)擦除和整片擦除。字節(jié)擦除操作的過(guò)程同字節(jié)寫(xiě)入的過(guò)程相同。整片擦除的方法是：將FFH送到D0~D7上，使CE為低電平，WE為低電平，并在OE端加上﹢15V電壓，保持10ms，即可將整個(gè)芯片擦除干凈。4．EEPROM98C64的擦除操作98C64的擦除操作的6.4高速緩沖存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）是介于中央處理器和主存儲(chǔ)器之間的一級(jí)存儲(chǔ)器。它采用的是速度更快、價(jià)格更高的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放當(dāng)前使用最頻繁的程序和數(shù)據(jù)，目的是提高CPU對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度。6.4高速緩沖存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，高速緩沖存儲(chǔ)6.4.1Cache的工作原理Cache的實(shí)現(xiàn)原理是：將CPU最近最可能用到的指令或數(shù)據(jù)從主存復(fù)制到Cache中當(dāng)CPU下次再用到這些信息時(shí)，就不必訪問(wèn)慢速的主存，而直接從快速的Cache中得到從而提高訪問(wèn)速度。6.4.1Cache的工作原理Cache的實(shí)現(xiàn)原理是：微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器6.4.2Cache的地址映射被復(fù)制到Cache中的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址與在Cache中的地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為Cache的地址映射。6.4.2Cache的地址映射被復(fù)制到Cache中的數(shù)據(jù)為了方便管理，將主存和Cache都分成大小相等的若干頁(yè)。設(shè)主存容量為2n，Cache容量為2m，頁(yè)的大小為2p（即頁(yè)內(nèi)地址有p位），則主存的頁(yè)號(hào)（即頁(yè)地址）共有n－p位，Cache頁(yè)號(hào)共有m－p位。這樣，在進(jìn)行地址映射時(shí)，就是把主存頁(yè)映射到Cache頁(yè)上（即頁(yè)號(hào)的映射）。為了方便管理，將主存和Cache都分成大小相等的若干頁(yè)。Cache通常使用的映射方法有三種：全相聯(lián)映射：允許主存的任意一頁(yè)映射到Cache的任意一頁(yè)。這種方法的沖突概率小，但實(shí)現(xiàn)的硬件價(jià)格昂貴。直接映射：主存的頁(yè)號(hào)B與Cache的頁(yè)號(hào)b需滿足：b＝Bmod2m-p。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、速度快，但沖突概率高。Cache通常使用的映射方法有三種：組相聯(lián)映射：將主存和Cache分組，再將主存進(jìn)一步分區(qū)，采用組間直接映射和組內(nèi)全相聯(lián)映射的方法。組相聯(lián)映射：將主存和Cache分組，再將主存進(jìn)一步分區(qū)，采用6.4.3Cache的替換策略當(dāng)CPU訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在Cache中（即Cache不命中）時(shí)，要訪問(wèn)主存，并把數(shù)據(jù)所在的頁(yè)調(diào)入Cache，以替換Cache中的頁(yè)。6.4.3Cache的替換策略當(dāng)CPU訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在CaCache的替換策略有：隨機(jī)替換算法：從Cache中隨機(jī)地選一頁(yè)替換。先進(jìn)先出（FIFO）算法：選擇最先調(diào)入的頁(yè)替換。最近最少使用（LRU）算法：選擇最近最少使用的頁(yè)替換。最久沒(méi)有使用（LFU）算法：選擇最長(zhǎng)時(shí)間不使用的頁(yè)替換。Cache的替換策略有：6.4.4Cache與主存的一致性Cache中保存的數(shù)據(jù)實(shí)際上是主存中相應(yīng)數(shù)據(jù)的副本。當(dāng)CPU要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)在Cache中時(shí)，CPU將直接訪問(wèn)Cache而不是訪問(wèn)主存。如果CPU改變了Cache中的內(nèi)容，而主存的內(nèi)容沒(méi)有變，這時(shí)，就要考慮Cache與主存的一致性問(wèn)題。6.4.4Cache與主存的一致性Cache中保存的數(shù)據(jù)對(duì)于這種情況，常用的解決方法有：寫(xiě)貫穿法（WT）：在對(duì)Cache進(jìn)行寫(xiě)操作的同時(shí)，也寫(xiě)入主存，如圖6-18所示。回寫(xiě)法（WB）：在對(duì)Cache進(jìn)行些操作時(shí)，不寫(xiě)入主存，只是在Cache中加以標(biāo)記。只有當(dāng)Cache中的數(shù)據(jù)被再次更改時(shí)，才將原更新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入主存，如圖6-19所示。對(duì)于這種情況，常用的解決方法有：微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器6.5外部存儲(chǔ)器

6.5外部存儲(chǔ)器6.5.1硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)硬盤(pán)由具有磁性物質(zhì)的多個(gè)盤(pán)片制成，并且這些盤(pán)片重疊起來(lái)被密封于金屬殼體內(nèi)。磁盤(pán)片是硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體，磁盤(pán)片的表面為記錄面，被劃分成若干個(gè)不同半徑的同心圓，稱為磁道。硬盤(pán)是通過(guò)磁道上磁性物質(zhì)的狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)信息的。磁盤(pán)的每個(gè)記錄面都有一個(gè)磁頭，磁頭固定在磁頭架上，用來(lái)讀取或者修改盤(pán)片上磁性物質(zhì)的狀態(tài)。磁盤(pán)片在主軸電機(jī)的帶動(dòng)下以很高的速度旋轉(zhuǎn)，磁頭通過(guò)磁頭架的徑向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)磁道的選擇。6.5.1硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)硬盤(pán)由具有磁性物質(zhì)的多微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器磁盤(pán)上的信息是按區(qū)域存放的，稱為記錄區(qū)。將磁盤(pán)上的每個(gè)磁道劃分為若干個(gè)扇形區(qū)域，每個(gè)區(qū)域叫做一個(gè)扇區(qū)。為了定位每個(gè)記錄區(qū)，首先應(yīng)為磁頭、磁道和扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)。對(duì)磁道的編號(hào)按照由外向內(nèi)的順序，依次是0磁道到n磁道。因此，信息的存放位置可以表示為：××磁頭，××磁道，××扇區(qū)。

磁盤(pán)上的信息是按區(qū)域存放的，稱為記錄區(qū)。決定硬盤(pán)性能的幾個(gè)重要指標(biāo)的意義如下：容量：目前常見(jiàn)的硬盤(pán)存儲(chǔ)容量有120GB，160GB、180GB、250GB、500GB等。轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速是決定硬盤(pán)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的決定因素之一，也是區(qū)別硬盤(pán)檔次的重要標(biāo)志。現(xiàn)在主流的硬盤(pán)轉(zhuǎn)速一般為7200rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）或更高。高速緩存：高速緩存是為解決硬盤(pán)與CPU之間的速度不匹配問(wèn)題而設(shè)置的，緩存越大越有利于提高硬盤(pán)的讀寫(xiě)速度。目前主流硬盤(pán)的緩存主要有2MB、8MB和16MB。平均尋道時(shí)間：平均尋道時(shí)間是指磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在磁道需要的時(shí)間。目前主流硬盤(pán)的平均尋道時(shí)間一般在9ms以下。決定硬盤(pán)性能的幾個(gè)重要指標(biāo)的意義如下：容量：目前常見(jiàn)的硬盤(pán)存6.5.2光盤(pán)的構(gòu)造與光驅(qū)的主要性能指標(biāo)光盤(pán)是利用光信號(hào)進(jìn)行讀/寫(xiě)信息的存儲(chǔ)介質(zhì)，具有存取速度快、存儲(chǔ)容量大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。6.5.2光盤(pán)的構(gòu)造與光驅(qū)的主要性能指標(biāo)光盤(pán)是利用光信號(hào)

常見(jiàn)光盤(pán)有CD和DVD兩種類型。如果從使用的角度來(lái)劃分，CD光盤(pán)和DVD光盤(pán)又可分為：CD-ROM與DVD-ROM（只讀型光盤(pán)）：生產(chǎn)廠家在出廠時(shí)已預(yù)先寫(xiě)入數(shù)據(jù)信息，用戶只能讀取不能寫(xiě)入或修改。CD-R與DVD-R（一次寫(xiě)入型光盤(pán)）：用戶可以寫(xiě)入信息，但只能寫(xiě)入一次，信息一旦寫(xiě)入后，將永久地保存在光盤(pán)上，只能讀取不能重寫(xiě)或修改。CD-RW與DVD-RW（可擦寫(xiě)光盤(pán)）：用戶可重復(fù)讀寫(xiě)。常見(jiàn)光盤(pán)有CD和DVD兩種類型。如果從使用的角度來(lái)CD-ROM的構(gòu)造CD-ROM的構(gòu)造光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主要性能指標(biāo)有：數(shù)據(jù)傳輸速率：指光驅(qū)在1秒內(nèi)所能讀取的最大數(shù)據(jù)量，150KB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率為單倍速光驅(qū)，目前CD-ROM所能達(dá)到的最大CD讀取速度是56倍速。平均訪問(wèn)時(shí)間：又稱平均尋道時(shí)間，指光驅(qū)從接到讀取命令后到實(shí)際讀出第一個(gè)數(shù)據(jù)位之間的時(shí)間延遲，單位為ms（毫秒）。光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的主要性能指標(biāo)有：數(shù)據(jù)傳輸速率：指光驅(qū)在1秒內(nèi)所能高速緩存：提供一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖，用于臨時(shí)存放從光盤(pán)中讀取的數(shù)據(jù)，能在一定程度上提高數(shù)據(jù)傳輸效率。目前市面上流行的光驅(qū)都在128KB~256KB，甚至有的達(dá)到512KB。CPU占用時(shí)間：指光驅(qū)在維持一定的轉(zhuǎn)速和數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)所占用CPU的時(shí)間高速緩存：提供一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖，用于臨時(shí)存放從光盤(pán)中讀取的數(shù)據(jù)，6.5.3U盤(pán)的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)

U盤(pán)是基于USB接口、以閃存芯片為存儲(chǔ)介質(zhì)的無(wú)需驅(qū)動(dòng)器的新一代存儲(chǔ)設(shè)備。U盤(pán)的結(jié)構(gòu)基本上由以下幾部分組成：USB端口：負(fù)責(zé)連接直接，是數(shù)據(jù)輸入和輸出的通道。主控芯片：負(fù)責(zé)各部件的協(xié)調(diào)管理和各項(xiàng)動(dòng)作指令的發(fā)布。FLASH（閃存）芯片：是保存數(shù)據(jù)的主體，可長(zhǎng)期保存，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。PCB底板：將各部件連接在一起，提供數(shù)據(jù)處理的平臺(tái)。6.5.3U盤(pán)的結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)U盤(pán)是基于UU盤(pán)的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)讀取速率數(shù)據(jù)寫(xiě)入速率支持接口類型支持的操作系統(tǒng)是否支持分區(qū)加密功能數(shù)據(jù)保存時(shí)間等。U盤(pán)的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量高端的還有：智能糾錯(cuò)技術(shù)（指在數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，由其內(nèi)部的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)軟件對(duì)寫(xiě)入數(shù)據(jù)及時(shí)巡檢并同原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)）。高端的還有：微機(jī)原理與接口技術(shù)作者：徐建平成貴學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)作者：徐建平成貴學(xué)第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器【本章內(nèi)容提要】

了解存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)掌握兩種典型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理掌握兩種典型只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和原理掌握高速緩沖存儲(chǔ)器的原理了解常用外部存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)【本章內(nèi)容提要】了解存儲(chǔ)器的分類和性能指標(biāo)6.1存儲(chǔ)器入門(mén)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的主要部件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)就具有了記憶功能，從而保證計(jì)算機(jī)正常工作。6.1存儲(chǔ)器入門(mén)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的主要部件，是6.1.1存儲(chǔ)器的分類按照存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中作用的不同，存儲(chǔ)器可分為外存儲(chǔ)器和內(nèi)存儲(chǔ)器。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，存儲(chǔ)器可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁介質(zhì)存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。按照存取方式的不同，內(nèi)存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。

6.1.1存儲(chǔ)器的分類按照存儲(chǔ)器在微機(jī)系統(tǒng)中作用的不同，6.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)單元的總數(shù)，單位是字節(jié)（B）。存儲(chǔ)器容量越大，存儲(chǔ)的信息越多，計(jì)算機(jī)的性能也就越強(qiáng)。存取時(shí)間：存儲(chǔ)器完成一次讀寫(xiě)操作所需的時(shí)間，單位為ns（納秒，1ns＝10-9s）。故障平均間隔時(shí)間（MTBF）：MTBF越長(zhǎng)，可靠性越高。6.1.2存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器中所包含存儲(chǔ)連續(xù)兩次讀寫(xiě)操作之間所需的最短時(shí)間間隔稱為存儲(chǔ)周期。存儲(chǔ)器每秒鐘可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)量稱為存儲(chǔ)器帶寬或數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為Bps（或B/s）。存取周期和存儲(chǔ)器帶寬也常作為存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)。連續(xù)兩次讀寫(xiě)操作之間所需的最短時(shí)間間隔稱為存儲(chǔ)周期。6.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）也稱為隨機(jī)讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器，它既可以直接從任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入任何一個(gè)指定的存儲(chǔ)單元中。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可分為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）兩大類。6.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（Random多個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列成矩陣的形式稱為存儲(chǔ)體一個(gè)存儲(chǔ)體往往由多個(gè)芯片組成。因此，系統(tǒng)每次訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，首先要選片，CPU對(duì)被選中的芯片上的存儲(chǔ)單元可進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。多個(gè)基本存儲(chǔ)單元排列成矩陣的形式稱為存儲(chǔ)體6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是由6個(gè)MOS管構(gòu)成的觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。靜態(tài)RAM的集成度低，與動(dòng)態(tài)RAM相比，它不需要設(shè)置刷新電路，故擴(kuò)展電路比較簡(jiǎn)單。由于靜態(tài)RAM是通過(guò)有源電路來(lái)保持存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，因此它的功耗大。6.2.1靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器6264靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電靜態(tài)RAM的單片容量有不同的規(guī)格，目前最常用的有6116（2K×8）和6264（8K×8）。下面介紹典型的靜態(tài)RAM6264。靜態(tài)RAM的單片容量有不同的規(guī)格，目前最常用的有6116（2１、6264的引腳及其功能6264是一個(gè)8K×8位靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片，其引腳包含13條地址線A0~A128條雙向數(shù)據(jù)線D0~D72個(gè)片選控制端CS1和CS21個(gè)輸出允許端OE1個(gè)寫(xiě)允許端WE１、6264的引腳及其功能6264是一個(gè)8K×8微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．靜態(tài)RAM6264的工作過(guò)程從靜態(tài)RAM6264芯片某個(gè)存儲(chǔ)單元中讀出數(shù)據(jù)的時(shí)序圖如圖6-2所示，過(guò)程如下：2．靜態(tài)RAM6264的工作過(guò)程從靜態(tài)RAM6264芯片微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．與系統(tǒng)的連接

靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接方法如下：芯片上的數(shù)據(jù)線直接連接到系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)總線上由于CPU總線的低位地址決定了每個(gè)存儲(chǔ)單元的片內(nèi)地址，故將芯片的地址線直接連接到系統(tǒng)總線的低位地址線上；OE和WE分別同MEMW和MEMR相接，使系統(tǒng)總線的讀/寫(xiě)信號(hào)控制芯片的讀/寫(xiě)操作；CS2接高電平5V。3．與系統(tǒng)的連接靜態(tài)RAM6264與系統(tǒng)的連接方法如由于CPU總線的高位地址決定了芯片的地址范圍，故將高位地址線通過(guò)一個(gè)譯碼器產(chǎn)生CS1片選信號(hào)。將所有高位地址線作為譯碼器輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式稱為全地址譯碼連接。由于CPU總線的高位地址決定了芯片的地址范圍，故將高位地址線計(jì)算地址范圍的方法是：譯碼器的輸入信號(hào)（A19~A13）為0011111（高7位地址），低13位地址（A12~A0）可以是全0到全1之間。計(jì)算地址范圍的方法是：圖6-46264的全地址譯碼連接

圖6-46264的全地址譯碼連接只將系統(tǒng)總線的部分高位地址線作為譯碼器的輸入，從而得到存儲(chǔ)器芯片地址范圍的譯碼連接方式稱為部分地址譯碼連接。如圖6-5所示，A16和A18兩條高位地址線未參加譯碼，故該芯片在內(nèi)存中的地址范圍為AE000H~AFFFFH，BE000H~BFFFFH，EE000H~EFFFFH和FE000H~FFFFFH。這意味著系統(tǒng)可用的存儲(chǔ)空間減少了。

只將系統(tǒng)總線的部分高位地址線作為譯碼器的輸入，從而得到存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2164動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路是MOS電路中的柵極電容，它是以電容上電荷的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移來(lái)存儲(chǔ)信息的電容上有無(wú)電荷被視為邏輯1和0。由于電容上的電荷會(huì)泄露，需要定時(shí)充電來(lái)保證存儲(chǔ)內(nèi)容不丟失，因此，動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路擴(kuò)展電路比較復(fù)雜。但與靜態(tài)RAM相比，動(dòng)態(tài)RAM集成度高、功耗低，故成本也低，適于作大容量存儲(chǔ)器。

6.2.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器2164動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)電路1．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164是一個(gè)64K×1位的動(dòng)態(tài)RAM芯片其引腳包含8條地址線A0~A7數(shù)據(jù)輸入端DIN，數(shù)據(jù)輸出端DOUT行地址選通RAS，列地址選通CAS寫(xiě)允許端WE（高電平時(shí)為數(shù)據(jù)讀出，低電平時(shí)為數(shù)據(jù)寫(xiě)入），如圖6-6所示。1．2164的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)2164是一個(gè)64K×1位的動(dòng)態(tài)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2164的容量為64K，故應(yīng)需要16條地址線來(lái)對(duì)它進(jìn)行尋址。但實(shí)際上2164只有8條地址線為此，采用行地址和列地址分時(shí)傳送的方法來(lái)確定芯片內(nèi)存儲(chǔ)單元的地址行地址和列地址共用8條地址線。2164的容量為64K，故應(yīng)需要16條地址線來(lái)對(duì)它進(jìn)行尋址。2164芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-7所示，64KB的存儲(chǔ)體由4個(gè)128×128的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成每個(gè)存儲(chǔ)矩陣由7條行地址線和7條列地址線選擇相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。7條行地址線經(jīng)過(guò)譯碼器產(chǎn)生128條行選擇線，可選擇128行；7條列地址線經(jīng)過(guò)譯碼器產(chǎn)生128條列選擇線，可選擇128列。2164芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-7所示，微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過(guò)程

2．動(dòng)態(tài)RAM2164的工作過(guò)程微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．動(dòng)態(tài)RAM2164的刷新動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM最大的不同就是不能長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)。由于電容不能長(zhǎng)期保持其內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷，因此它需要在電荷消失之前進(jìn)行刷新操作，以保持電荷穩(wěn)定。這種通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)單元執(zhí)行重讀操作，以保持電荷穩(wěn)定的過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新。

3．動(dòng)態(tài)RAM2164的刷新動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM最大的不刷新是按行進(jìn)行的，故只需由行選通信號(hào)RAS激活每一行的存儲(chǔ)單元，而不需要列選通信號(hào)CAS，即可完成對(duì)指定行的刷新。例如，在PC/XT微型機(jī)中，動(dòng)態(tài)RAM刷新是利用DMA控制器實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)DMA控制器接收到DMA請(qǐng)求時(shí)，便送出到刷新的行地址，從而完成指定行的刷新。刷新是按行進(jìn)行的，故只需由行選通信號(hào)RAS激活每一行的存儲(chǔ)單6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片存儲(chǔ)器芯片的容量很有限，很難滿足實(shí)際存儲(chǔ)容量的要求，因此，常需要用多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)大容量的存儲(chǔ)器。

6.2.3存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在實(shí)際應(yīng)用中，由于單片存儲(chǔ)器芯片的容1．位擴(kuò)展位擴(kuò)展是指增加存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)，即對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。例如，怎樣用8K×1的RAM芯片構(gòu)成8K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)?由于存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)?shù)相同，8K=213，故需要13條地址線（A12~A0）對(duì)芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元尋址；由于每個(gè)芯片只有1條數(shù)據(jù)線，故需要8片這樣的芯片1．位擴(kuò)展位擴(kuò)展是指增加存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)，即對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．字?jǐn)U展字?jǐn)U展是指增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量，即對(duì)存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。例如，怎樣用4個(gè)16K×8芯片構(gòu)成一個(gè)64K×8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)？由于16K=214，故每個(gè)芯片有14位地址線，8條數(shù)據(jù)線。2．字?jǐn)U展字?jǐn)U展是指增加存儲(chǔ)器字的數(shù)量，即對(duì)存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)進(jìn)微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器3．字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展是指字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。若使用L×K位存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)容量為M×N位(M>L，N>K)的存儲(chǔ)器，那么這個(gè)存儲(chǔ)器共需要(M/L)×(N/K)個(gè)存儲(chǔ)器芯片。連接時(shí)可將這些芯片分成(M/L)個(gè)組，每組有(N/K)個(gè)芯片，組內(nèi)采用位擴(kuò)展法，組間采用字?jǐn)U展法。

3．字位擴(kuò)展字位擴(kuò)展是指字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。6.3只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-OnlyMemory）是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。它的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)只能讀出不能寫(xiě)入，并且存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不會(huì)因斷電而消失，常用于存儲(chǔ)不需要更改的程序和數(shù)據(jù)。6.3只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-OnlyMROM有以下幾種類型：掩膜只讀存儲(chǔ)器ROM：存儲(chǔ)的信息在制造過(guò)程中就固化好了，用戶只能讀出其信息而不能加以修改。可編程只讀存儲(chǔ)器PROM（ProgrammableROM）：只允許寫(xiě)入一次數(shù)據(jù)，寫(xiě)入后不允許修改。用特殊的方法將信息寫(xiě)入的過(guò)程稱為編程。紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM（ErasablePROM）：具有擦除功能，擦出后可重新寫(xiě)入，可重復(fù)使用。利用紫外線照射把存儲(chǔ)的內(nèi)容擦除，再利用高電壓重新編程寫(xiě)入。ROM有以下幾種類型：掩膜只讀存儲(chǔ)器ROM：存儲(chǔ)的信息在制造電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（ElectricallyEPROM）：與EPROM類似，只是使用電信號(hào)進(jìn)行擦除，比EPROM更為方便。閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）：新型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有非易失性、電擦除性和高可靠性。電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（Electricall6.3.1EPROM2764可擦除重寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器EPROM27646.3.1EPROM2764可擦除重寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器EPRO1．EPROM2764的引腳及其功能2764是一個(gè)8K×8位的紫外線可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片，其引腳定義及功能如下：A0~A12：13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元。D0~D7：8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。1．EPROM2764的引腳及其功能2764是一個(gè)8K×8CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。OE：輸出允許端，為低電平時(shí)，表示從數(shù)據(jù)線輸出數(shù)據(jù)。PGM：編程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，輸入編程脈沖；讀操作時(shí)，輸入高電平。Vpp是編程電源；Vcc是主電源。CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器2．EPROM2764的讀出操作

2．EPROM2764的讀出操作3．EPROM2764的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩種：標(biāo)準(zhǔn)編程方式和快速編程方式。標(biāo)準(zhǔn)編程方式是指每出現(xiàn)一個(gè)編程負(fù)脈沖就寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

3．EPROM2764的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩具體編程過(guò)程如下：①VCC接﹢5V，VPP加上芯片要求的高電壓（如Vpp＝+25V）；②將要編程存儲(chǔ)單元的地址送到A0~A12；③使CE為低電平，OE為高電平；④將要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)送到D0~D7；⑤上述信號(hào)穩(wěn)定后，在PGM端加上50±5ms的負(fù)脈沖；⑥將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。重復(fù)這個(gè)過(guò)程，即可完成整個(gè)芯片的寫(xiě)入。具體編程過(guò)程如下：①VCC接﹢5V，VPP加上芯片要求的高電如果其他操作不變，只是在每寫(xiě)入一個(gè)單元的數(shù)據(jù)后將OE變?yōu)榈碗娖?，則可以對(duì)每次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，或者全部寫(xiě)完后再進(jìn)行校驗(yàn)?？焖倬幊谭绞绞褂玫氖菍挾群苷木幊堂}沖，編程過(guò)程與標(biāo)準(zhǔn)編程方式相同，可對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的單元進(jìn)行多次重寫(xiě)。如果其他操作不變，只是在每寫(xiě)入一個(gè)單元的數(shù)據(jù)后將OE變?yōu)榈碗?．EPROM2764的擦除操作EPROM允許擦除上萬(wàn)次，一片新的或擦除干凈的EPROM芯片，其每個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是0FFH。擦除時(shí)，用紫外線照射EPROM窗口15~20分鐘即可擦除干凈。只有擦除干凈的EPROM才能對(duì)其進(jìn)行編程。

4．EPROM2764的擦除操作EPROM允許擦除上萬(wàn)次，6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64

電可擦除只讀存儲(chǔ)器6.3.2電可擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM98C64電1．EEPROM98C64的引腳及其功能98C64是一個(gè)8K×8位電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器芯片

1．EEPROM98C64的引腳及其功能98C64是一個(gè)8K微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器引腳定義及功能如下

A0~A12：13條地址線，該芯片上有8K（213＝8192）個(gè)存儲(chǔ)單元。D0~D7：8條數(shù)據(jù)線，每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的信息。CE：選片控制端，為低電平時(shí)，表示該芯片被選中。OE：輸出允許端，當(dāng)CE和OE為低電平、WE為高電平時(shí)，可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出。WE：寫(xiě)允許端，當(dāng)CE為低電平、OE為高電平、WE為低電平時(shí)，可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入選定的存儲(chǔ)單元。READY/BUSY：狀態(tài)輸出端，寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，輸出低電平；寫(xiě)操作結(jié)束后，輸出高電平。引腳定義及功能如下A0~A12：13條地址線，該芯片上有82．EEPROM98C64的讀出操作98C64的讀出操作的過(guò)程與EPROM和RAM芯片相似，只要當(dāng)CE和OE為低電平、WE為高電平時(shí)，就可以將選中內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)讀出。2．EEPROM98C64的讀出操作98C64的讀出操作的3．EEPROM98C64的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式有兩種：字節(jié)寫(xiě)入方式和自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式。字節(jié)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。3．EEPROM98C64的編程寫(xiě)入對(duì)EPROM的編程方式微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)完一頁(yè)的數(shù)據(jù)。一頁(yè)數(shù)據(jù)包含32個(gè)字節(jié)，低位地址A4~A0用于在頁(yè)內(nèi)尋址；高位地址A12~A5為頁(yè)地址，用于決定訪問(wèn)哪一頁(yè)數(shù)據(jù)。只有當(dāng)一頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入完成后，即READY/BUSY端的狀態(tài)由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，才能開(kāi)始下一頁(yè)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。自動(dòng)頁(yè)寫(xiě)入方式是指每次寫(xiě)完一頁(yè)的數(shù)據(jù)。4．EEPROM98C64的擦除操作98C64的擦除操作的過(guò)程與編程寫(xiě)入是一樣的，只是擦除時(shí)向存儲(chǔ)單元中寫(xiě)入的都是0FFH。擦除的方式可以是字節(jié)擦除和整片擦除。字節(jié)擦除操作的過(guò)程同字節(jié)寫(xiě)入的過(guò)程相同。整片擦除的方法是：將FFH送到D0~D7上，使CE為低電平，WE為低電平，并在OE端加上﹢15V電壓，保持10ms，即可將整個(gè)芯片擦除干凈。4．EEPROM98C64的擦除操作98C64的擦除操作的6.4高速緩沖存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）是介于中央處理器和主存儲(chǔ)器之間的一級(jí)存儲(chǔ)器。它采用的是速度更快、價(jià)格更高的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放當(dāng)前使用最頻繁的程序和數(shù)據(jù)，目的是提高CPU對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度。6.4高速緩沖存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中，高速緩沖存儲(chǔ)6.4.1Cache的工作原理Cache的實(shí)現(xiàn)原理是：將CPU最近最可能用到的指令或數(shù)據(jù)從主存復(fù)制到Cache中當(dāng)CPU下次再用到這些信息時(shí)，就不必訪問(wèn)慢速的主存，而直接從快速的Cache中得到從而提高訪問(wèn)速度。6.4.1Cache的工作原理Cache的實(shí)現(xiàn)原理是：微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器微機(jī)接口課件第6章微型計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器6.4.2Cache的地址映射被復(fù)制到Cache中的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址與在Cache中的地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為Cache的地址映射。6.4.2Cache的地址映射被復(fù)制到Cache中的數(shù)據(jù)為了方便管理，將主存和Cache都分成大小相等的若干頁(yè)。設(shè)主存容量為2n，Cache容量為2m，頁(yè)的大小為2p（即頁(yè)內(nèi)地址有p位），則主存的頁(yè)號(hào)（即頁(yè)地址）共有n－p位，Cache頁(yè)號(hào)共有m－p位。這樣，在進(jìn)行地址映射時(shí)，就是把主存頁(yè)映射到Cache頁(yè)上（即頁(yè)號(hào)的映射）。為了方便管理，將主存和Cache都分成大小相等的若干頁(yè)。Cache通常使用的映射方法有三種：全相聯(lián)映射：允許主存的任意一頁(yè)映射到Cache的任意一頁(yè)。這種方法的沖突概率小，但實(shí)現(xiàn)的硬件價(jià)格昂貴。直接映射：主存的頁(yè)號(hào)B與Cache的頁(yè)號(hào)b需滿足：b＝Bmod2m-p。這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、速度快，但沖突概率高。Cache通常使用的映射方法有三種：組相聯(lián)映射：將主存和Cache分組，再將主存進(jìn)一步分區(qū)，采用組間直接映射和組內(nèi)全相聯(lián)映射的方法。組相聯(lián)映射：將主存和Cache分組，再將主存進(jìn)一步分區(qū)，采用6.4.3Cache的替換策略當(dāng)CPU訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在Cache中（即Cache不命中）時(shí)，要訪問(wèn)主存，并把數(shù)據(jù)所在的頁(yè)調(diào)入Cache，以替換Cache中的頁(yè)。6.4.3Cache的替換策略當(dāng)CPU訪問(wèn)的數(shù)據(jù)不在CaCache的替換策略有：隨機(jī)替換算法：從Cache中隨機(jī)地選一頁(yè)替換。先進(jìn)先出（FIFO）算法：選擇最先調(diào)入的頁(yè)替換。最近最少使用（LRU）算法：選擇最近最少使用的頁(yè)替換。最久沒(méi)有使用（LFU）算法：選擇最長(zhǎng)時(shí)間不使用的頁(yè)替換。Cache的替換策略有：6.4.4Cache與主存的一致性Cache中保存的數(shù)據(jù)實(shí)際上是主存中相應(yīng)數(shù)據(jù)的副本。當(dāng)CPU要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)在Cache中時(shí)，CPU將直接訪問(wèn)Cache而不是訪問(wèn)主存。如果CPU改變了Cache中的內(nèi)容，而主存的內(nèi)容沒(méi)有變，這時(shí)，就要考慮Cache與主存的一致性問(wèn)題。6.4.4Cache與主存的一致