微機(jī)原理與接口技術(shù)漆強(qiáng)版第7章存儲(chǔ)器

第7章存儲(chǔ)器本章主要內(nèi)容半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)2典型存儲(chǔ)器芯片3存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的連接4存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)各種信息的存儲(chǔ)和交流中心。存儲(chǔ)器可與CPU、輸入輸出設(shè)備交換信息，起存儲(chǔ)、緩沖、傳遞信息的作用。衡量存儲(chǔ)器有三個(gè)指標(biāo)：容量、速度和價(jià)格/位。

存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)7.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi)內(nèi)存儲(chǔ)器一般由一定容量的速度較快的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成，CPU可直接對(duì)內(nèi)存執(zhí)行讀/寫(xiě)操作。內(nèi)存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)信息的特性可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲(chǔ)器ROM（ReadOnlyMemory）兩類(lèi)。

7.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量就是以字或字節(jié)為單位來(lái)表示存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的總數(shù)。讀寫(xiě)速度半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的速度一般用存取時(shí)間和存儲(chǔ)周期兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。可靠性通常指存儲(chǔ)器對(duì)溫度、電磁場(chǎng)等環(huán)境變化的抵抗能力和工作壽命。又稱(chēng)存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)間，是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。指連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作(例如連續(xù)兩次讀操作)所需間隔的最小時(shí)間。7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹1.Intel21141K×4位的SRAM六管存儲(chǔ)元電路單一的+5V電源供電所有的引腳都與TTL電平兼容7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹2.Intel62648K×8位的SRAM0.8μmCMOS工藝制造單一的+5V電源供電高速度、低功耗全靜態(tài)，無(wú)須時(shí)鐘和定時(shí)選通信號(hào)I/O端口是雙向、三態(tài)控制，與TTL電平兼容Intel62系列7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹3.Intel5125632K×8位的SRAMIntel51256工作方式7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹4.Intel216464K×1bit的DRAM址線只有8位，16位的地址信號(hào)分為行地址和列地址，分兩次送入芯片。Intel21系列7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹5.Intel41256256K×1位DRAM，存取時(shí)間200～300ns，地址線只有一半的位數(shù)，行地址和列地址分兩次輸入。7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹6.Intel27128128K（16K×8位）的EPROM14條地址線，經(jīng)過(guò)譯碼在16K地址中選中一個(gè)單元最大訪問(wèn)時(shí)間250ns，與高速8MHz的iPAX186兼容27128的工作模式7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹7.28C6428C系列是包含不同容量的E2PROM芯片。與EPROM相比，E2PROM的優(yōu)點(diǎn)是：編程與擦寫(xiě)所需的電流極小，速度快（10ms）；擦寫(xiě)可以按字節(jié)分別進(jìn)行。28C64的兩種封裝7.3典型存儲(chǔ)器芯片介紹8.K9F6408U0A典型的NANDFlash芯片數(shù)據(jù)寬度為8位，可復(fù)用，既可作為地址和數(shù)據(jù)的輸入/輸出引腳，又可作命令的輸入引腳，根據(jù)時(shí)序采用分時(shí)循環(huán)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)單元按頁(yè)和塊的結(jié)構(gòu)組織寫(xiě)和讀以頁(yè)為單位，而擦除以塊為單位。讀、寫(xiě)和擦除操作均通過(guò)命令完成寫(xiě)入每頁(yè)的時(shí)間為200us，平均每寫(xiě)一個(gè)字節(jié)約400ns，即約20Mb/s。此芯片可擦寫(xiě)1百萬(wàn)次，掉電數(shù)據(jù)不丟失，數(shù)據(jù)可保存十年7.4存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的連接CPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫(xiě)操作時(shí)，首先由地址總線給出地址信號(hào)，然后要對(duì)存儲(chǔ)器發(fā)出讀操作或?qū)懖僮鞯目刂菩盘?hào)，最后在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行信息交換。存儲(chǔ)器與系統(tǒng)之間通過(guò)AB、DB及有關(guān)的控制信號(hào)線相連接，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器體系時(shí)需要將這三類(lèi)信號(hào)線正確連接。7.4.1存儲(chǔ)器擴(kuò)展若干存儲(chǔ)芯片和系統(tǒng)進(jìn)行連接擴(kuò)展，通常有三種方式：位擴(kuò)展字?jǐn)U展字位擴(kuò)展位擴(kuò)展（位并聯(lián)法）位擴(kuò)展指用多個(gè)存儲(chǔ)器器件對(duì)字長(zhǎng)進(jìn)行擴(kuò)充。一個(gè)地址同時(shí)控制多個(gè)存儲(chǔ)器芯片。字?jǐn)U展（地址串聯(lián)法）字?jǐn)U展指的是增加存儲(chǔ)器中字的數(shù)量。字位擴(kuò)展實(shí)際存儲(chǔ)器往往需要字向和位向同時(shí)擴(kuò)充。一個(gè)存儲(chǔ)器的容量為M×N位，若使用L×K位存儲(chǔ)器芯片，那么，這個(gè)存儲(chǔ)器共需要（M/L）×（N/K）個(gè)存儲(chǔ)器芯片。7.4.2存儲(chǔ)器地址譯碼存儲(chǔ)單元的地址由片內(nèi)地址信號(hào)線和片選信號(hào)線的狀態(tài)共同決定。常用的片選信號(hào)產(chǎn)生方法有以下三種：全地址譯碼部分地址譯碼線選擇譯碼片選信號(hào)由地址線中所有不在存儲(chǔ)器上的地址線譯碼產(chǎn)生，存儲(chǔ)器芯片中的每一個(gè)存儲(chǔ)單元只對(duì)應(yīng)內(nèi)存空間的一個(gè)地址特點(diǎn)：尋址范圍大，地址連續(xù)，不會(huì)發(fā)生因高位地址不確定而產(chǎn)生的地址重復(fù)現(xiàn)象也稱(chēng)局部地址譯碼。片選信號(hào)不是由地址線中所有不在存儲(chǔ)器上的地址線譯碼產(chǎn)生，而是只有部分高位地址線被送入譯碼電路產(chǎn)生片選信號(hào)。特點(diǎn)：某些高位地址線被省略而不參加地址譯碼，簡(jiǎn)化了地址譯碼電路，但地址空間有重疊。線選法是指高位地址線中的某一條作為存儲(chǔ)器芯片的片選控制信號(hào)的譯碼方式。優(yōu)點(diǎn)：選擇芯片不需要外加邏輯電路，譯碼線路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：地址重疊區(qū)域多，適用于擴(kuò)展容量較小的系統(tǒng)。7.4.38086CPU與存儲(chǔ)器的連接7.4.38086CPU與存儲(chǔ)器的連接1.CPU與存儲(chǔ)器的接口8086CPU有最小與最大兩種工作模式。最小模式的控制信號(hào)僅由8086產(chǎn)生。最大模式需用總線控制器8288協(xié)同產(chǎn)生控制信號(hào)。1.CPU與存儲(chǔ)器的接口最小模式最大模式2.存儲(chǔ)器接口分析ROM接口電路只讀存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的功能主要是存儲(chǔ)程序、常數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)等。目前常用的有27系列和28系列EPROM芯片?！纠?-1】設(shè)計(jì)一ROM擴(kuò)展電路，容量為32K字，地址從00000H開(kāi)始。EPROM芯片采用27256。32K字EPROM的地址范圍表2.存儲(chǔ)器接口分析RAM接口電路隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的功能主要是：存儲(chǔ)程序、變量等。常用的有61和62系列SRAM芯片。2.存儲(chǔ)器接口分析與ROM接口電路不同，CPU對(duì)RAM不僅要進(jìn)行16位讀操作，還要進(jìn)行寫(xiě)操作。寫(xiě)操作有3種類(lèi)型：寫(xiě)16位數(shù)據(jù)、寫(xiě)低8位數(shù)據(jù)和寫(xiě)高8位數(shù)據(jù)?！纠?-2】設(shè)計(jì)一RAM擴(kuò)展電路，容量為32K字，地址從10000H開(kāi)始。芯片采用62256。32K字RAM的地址范圍表3.存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例【例6-3】某8086系統(tǒng)工作于最小模式下的存儲(chǔ)器系統(tǒng)如圖6-17所示。圖中8086CPU芯片上的地址、數(shù)據(jù)信號(hào)線經(jīng)鎖存、驅(qū)動(dòng)后成為地址總線A19-A0、數(shù)據(jù)總線D15-D0。兩片EEPROM為27256。兩片RAM為62256。譯碼器74138擔(dān)任片選譯碼。