第5章-存儲(chǔ)器電子教案

第5章存儲(chǔ)器5.1存儲(chǔ)器的分類

5.2存儲(chǔ)器的讀、寫周期時(shí)序

5.38086存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

5.4存儲(chǔ)器的譯碼方式

一、按用途分類內(nèi)部存儲(chǔ)器主存CPU直接尋址外部存儲(chǔ)器輔存可通過I/O操作調(diào)入內(nèi)存二、按性質(zhì)分類RAM：SRAMDRAMROM：掩模ROMPROMEPROMEEPROMFLASH5.1存儲(chǔ)器的分類指令和數(shù)據(jù)存放ROM中地址寄存器來自內(nèi)存地址寄存器EPRR0R1R2R3R4R5RERFM0M1M2M3........................●隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM

一、SRAM（1）六管存儲(chǔ)單元及存儲(chǔ)矩陣基本存儲(chǔ)單元雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、SRAM的構(gòu)成VCC010+5v圖5.4六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元﹠﹠5.1.1RAM(2)地址譯碼器單譯碼雙譯碼(3)控制與三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器片選WE（OE）傳送方向選擇CSVCC列選I/OI/O行選I/O1(D1)I/O2(D2)I/O3(D3)I/O4(D4)存儲(chǔ)器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖地址反相器X譯碼與驅(qū)動(dòng)6464存儲(chǔ)矩陣I/O電路Y譯碼器地址反相器A4A5A6A7A8A9A0

A1

A2

A3WEA19????A100000000000

A9????A0

0000000000111111111100000003FFH＆

＆

CSA19A10≥1...CS外特性A12~A0

I/O1~I/O8(D0~D7)2138位×OE

WE

RAMCE1

CE2多片選2.典型芯片128227326425524623722821920101911181217131614156264圖6-38K×8SRAM引腳圖NCA4A5A6

A7

A8A9A10A11A12I/O1I/O2I/O3GNDVccWECE2A1A2A3OEA0CE1I/O8I/O7I/O6I/O5I/O48K8位×

CE1

CE2

CS＆I/O1(D1)I/O2(D2)I/O3(D3)I/O4(D4)存儲(chǔ)器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖地址反相器X譯碼與驅(qū)動(dòng)64

16存儲(chǔ)矩陣I/O電路Y譯碼器地址反相器A4A5A6A7A8A9A0

A1

A2

A3WECS

CE1

CE2

CS＆＆

＆

二、DRAM

1.DRAM的構(gòu)成高密度低功耗內(nèi)存儲(chǔ)器的主要器件刷新地址兩次打入刷新放大器數(shù)據(jù)輸入輸出列選擇信號(hào)行選擇信號(hào)QC圖5.5單管動(dòng)態(tài)RAM基本存儲(chǔ)單元刷新地址計(jì)數(shù)器地址總線地址多路器定時(shí)發(fā)生器刷新定時(shí)器仲裁電路數(shù)據(jù)緩沖器讀/寫地址DRAMCPURASCASWRDRAM控制器邏輯框圖2.動(dòng)態(tài)RAM刷新CAS選通鎖存列地址RAS選通鎖存行地址11621531441351261171089NCDinWERASA2A1A0GNDVccCASDoutA6A3A4A5A72164引腳圖3.動(dòng)態(tài)RAM的例子5.1.2ROM

一、掩模ROM

二、PROM譯碼器A0A1D3D2D1D0

字線位線FAMOS1 282 273 264 255 246 237 228 219 2010 1911 1812 1713 1614 152764VppA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3Intel2764的引腳圖5.8EPROM電路原理圖三、EPROM四、EEPROMCPU與存儲(chǔ)器的連接（EPROM）2FlashMemory高位地址片選

決定一個(gè)芯片的地址范圍低位地址片內(nèi)選擇

決定每一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址一個(gè)總線周期T1T2T3T4CLKBHE地址數(shù)據(jù)有效AD15~AD0ALEM/IOREADY

RD圖5.15存儲(chǔ)器讀周期時(shí)序5.2存儲(chǔ)器的讀、寫周期時(shí)序存儲(chǔ)器的讀周期t

A讀取時(shí)間t

AR讀恢復(fù)時(shí)間讀出周期tAtCRtAR數(shù)據(jù)輸出地址ABCDttRCAttCOCXCS8086CPU的存儲(chǔ)器寫周期T1T2T3T4CLK一個(gè)總線周期BHE地址數(shù)據(jù)輸出ALEM/IOWRAD15~AD0存儲(chǔ)器的寫周期t地址ADCSWE數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸入BCWCtAWtWtDWtDH寫脈沖寬地址建立數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)保持tAW地址建立時(shí)間tW寫脈沖寬tDW數(shù)據(jù)有效時(shí)間tDH數(shù)據(jù)保持時(shí)間一、分體結(jié)構(gòu)

1.8086是16位CPU，允許進(jìn)行字節(jié)操作與字操作一個(gè)字按相鄰兩個(gè)字節(jié)存放在存儲(chǔ)器中高字節(jié)在高地址，低字節(jié)在低地址以低地址作為字地址例MOV（2000H），7348H

DS:20004873

MOV（2003H），9516H

DS:200316955.38086存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

D15…D8D7…D0512K*8位偶地址存儲(chǔ)體(A0=0)512K*8位奇地址存儲(chǔ)體(BHE=0)(A0=1)始的一個(gè)字HL從奇地址開000000000200004

FFFFE始的一個(gè)字LH從偶地址開000010000300005FFFFF0000000001000020000300004LHLH圖5.16存儲(chǔ)器分體結(jié)構(gòu)示意圖

8086存儲(chǔ)器組織以字節(jié)（8位）為單位存儲(chǔ)信息：A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0OE+5V4:16譯碼器01214150011111000000001。。。111011111101111011111111。。。10101101A3A2A1A03E01

EFDEFF。。。AD地址內(nèi)容2.8086有16根數(shù)據(jù)線可以同時(shí)傳送16位數(shù)據(jù)（字操作,使用AD15～AD0）也可以只傳送8位數(shù)據(jù)（字節(jié)操作，使用AD15～AD8或AD7～AD0)僅A0為低電平時(shí)，CPU使用AD7～AD0——偶地址字節(jié)操作僅BHE為低電平時(shí)，CPU使用AD15-AD8——奇地址字節(jié)操作若BHEA0同時(shí)為低電平，CPU對(duì)AD15-AD0操作——從偶地址單元讀寫一個(gè)字字操作

如果字地址為奇地址，需要兩次訪問存儲(chǔ)器表5.7BHEA0編碼含義BHEA0操作總線使用情況00

0110從偶地址開始讀/寫一個(gè)字從奇地址開始讀/寫一個(gè)字節(jié)從偶地址開始讀/寫一個(gè)字節(jié)AD15～AD0AD15～AD8AD7～AD00110從奇地址開始讀/寫一個(gè)字AD15～AD8（低字節(jié)）AD7～AD0（高字節(jié)）奇地址存儲(chǔ)體D7~D0SELA18~A0偶地址存儲(chǔ)體D7~D0SELA18~A0D7~D0D15~D8BHEA0A19~A1地址總線圖5.178086系統(tǒng)存儲(chǔ)器組成原理I/O1(D1)I/O2(D2)I/O3(D3)I/O4(D4)存儲(chǔ)器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖地址反相器X譯碼與驅(qū)動(dòng)6464存儲(chǔ)矩陣I/O電路Y譯碼器地址反相器A4A5A6A7A8A9A0

A1

A2

A3WEA19????A100000000000

A9????A0

0000000000111111111100000003FFH＆

＆

CSA19A10≥1...CSA13例6-4A11~A0D7~D02732CEOE1#A11~A0D7~D02732CEOE2#ABA12~A1ABA12~A1DBD7~D0D15~D8D15~D8D7~D0ABCY0Y1Y2G2AG2BG1Y774138A14A15A16A17A18M/IO

圖5-16一個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)例子●實(shí)例——存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線及控制線的連接A12~A0CE1OEWECE2D7~D062643#CE2RDWRA0BHEA13~A1D7~D0D15~D8ABAABBG1G2BG2ACBAM/IOA19A18A17A16A15A14A13A1A0BHE….

3#AH00001片內(nèi)選擇004000~0FFFF偶地址

3#B0奇地址G1G2BG2ACBAM/IOA19A18A17A16A15A14A13A1A0BHE…3#AH00001片內(nèi)選擇004000~0FFFF偶地址3#B0奇地址MOVAL，[4000H]；04000H001D7~D0MOVAH，[4001H]；04001H010D15~D8MOVAX，[4000H]；04001H000D15~D0設(shè)DS=0000地址RDA0BHEA13例5-1A11~A0D7~D02732CEOE1#A11~A0D7~D02732CEOE2#ABA12~A1ABA12~A1DBD7~D0D15~D8D15~D8D7~D0ABCY0Y1Y2G2AG2BG1Y774138A14A15A16A17A18M/IORDG1G2BG2ACBAA19A18A17A16A15A14A13

A12A1A0BHE...M/IO片內(nèi)選擇00000

0H1#2#121200000~01FFFH02000~03FFFH奇地址存儲(chǔ)體D7~D0SELA18~A0偶地址存儲(chǔ)體D7~D0SELA18~A0D7~D0D15~D8BHEA0A19~A1地址總線圖2-12(a)MOVAL，[0000H]；00000HRDD7~D01#AMOVAL，[0001H]；00001HRDD15~D81#B1#A：00000~01FFFH的偶地址1#B：00000~01FFFH的奇地址G1G2BG2ACBAA19A18A17A16A15A14A13A12A1A0BHE...M/IO片內(nèi)選擇000000H1#2#121200000~01FFFH02000~03FFFH16位偏移地址：每個(gè)邏輯段容量不超過64K字節(jié)16位段基址：允許各個(gè)邏輯段在整個(gè)存儲(chǔ)空間浮動(dòng)例：一個(gè)程序裝入內(nèi)存3F140H地址開始的區(qū)域，有三個(gè)邏輯段 堆棧段256字節(jié) 數(shù)據(jù)段1K字節(jié) 代碼段2K字節(jié)每段起始處偏移地址均為0段與段之間是連續(xù)的邏輯段可以重疊邏輯地址3F14:00003F14:00FF物理地址3F1403F23F堆棧段3F24:00003F24:03FF數(shù)據(jù)段3F2403F63F3F64:00003F64:00103F64:07FF代碼段3F6403FE3F3F14:00003F14:FFFF3F14:01003F14:0500二、分段結(jié)構(gòu)

可使程序的各個(gè)邏輯段集中在一片連續(xù)的存儲(chǔ)空間,保持相對(duì)的完整性例：以3F14H為段基址的邏輯段最大可有64K字節(jié) 邏輯地址3F14：0000～3F14：FFFF物理地址3F140～4F13F一個(gè)物理地址可表示為不同的邏輯地址3F650H表示為3F64：00103F24：04103F14：0510

●邏輯地址的來源指令操作默認(rèn)段地址替換段地址偏移地址取指令CS IP堆棧操作SS SP存取變量 DS CSESSSEASSCSESSSBP串操作源DSCSESSS SI

目的ESDIROMBIOSROM區(qū)域VRAM區(qū)域DOS區(qū)域BIOS數(shù)據(jù)區(qū)中斷向量表FFFFFC0000A0000005000040000000UMB（384KB）主存儲(chǔ)區(qū)（640K）圖6-18IBMPC/XT機(jī)的存儲(chǔ)空間分配1.PC/XT三、8086的存儲(chǔ)組織情況XMSMemoryHMAUMBConventionalMemory16MB1088K1024K640K0K擴(kuò)展存儲(chǔ)器高位存儲(chǔ)器上位存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器實(shí)模式下可訪問的存儲(chǔ)器保護(hù)模式存儲(chǔ)器圖6-19IBMPC/AT的存儲(chǔ)空間分配2.PC/AT主存儲(chǔ)器640KB的分配可使用的空間（程序保留區(qū)）程序區(qū)COMMAND.COMDOS核心部分1.MSDO.SYS2.IO.SYS3.BUFFERS系統(tǒng)數(shù)據(jù)圖BIOS數(shù)據(jù)區(qū)中斷向量區(qū)9FFFF0F2C00E040007000050000400000001K0.3K0.5K54K4.6K579K640K主存儲(chǔ)器系統(tǒng)ROMBIOS尚未使用單色圖像文本數(shù)據(jù)區(qū)尚未使用FFFFFF0000C0000B0000A0000單顯計(jì)算機(jī)內(nèi)保留區(qū)配置圖64K64K192K64K系統(tǒng)ROMBIOS尚未使用圖象ROM彩色文本單色圖像文本彩色圖形數(shù)據(jù)區(qū)FFFFFF0000C8000C0000B8000A000064K160K32K32K32K64K384KB彩顯計(jì)算機(jī)內(nèi)存保留區(qū)配置圖內(nèi)存保留區(qū)配置1408K1024K384K擴(kuò)展存儲(chǔ)器640K主存儲(chǔ)器1024K640K0K一般人印象中所謂的1024KB384K擴(kuò)展存儲(chǔ)器384K內(nèi)存保留區(qū)640K主存儲(chǔ)器640K0K真正的1024KB地址位置分別附在各種界面卡上PC主機(jī)板上實(shí)際擁有的1024KB擴(kuò)展存儲(chǔ)器配置表6-486系列計(jì)算機(jī)的尋址能力CPU數(shù)據(jù)總線地址總線尋址能力支持操作系統(tǒng)模式808880868028680386SX80386DX804868位16位16位16位32位32位20位20位24位32位32位32位1MB1MB16MB4GB4GB4GB實(shí)模式實(shí)模式實(shí)模式、保護(hù)模式實(shí)模式、保護(hù)模式、V86模式實(shí)模式、保護(hù)模式、V86模式實(shí)模式、保護(hù)模式、V86模式3.存儲(chǔ)器空間的分配和使用CPU80386(80486)CACHESRAM20~40ns32~256KBDRAM80~120ns1~16MB硬盤240MB~1GBCACHE控制器DRAM控制器圖6-9Cache在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的位置5.存儲(chǔ)器的發(fā)展(1).系統(tǒng)主存（內(nèi)存條DRAM）(2).高速緩存4.高速緩沖存儲(chǔ)區(qū)A9~A0A9~A0A9~A0A9~A0CSCSCSCSWEWEWEWED7~D0D7~D0D7~D0D7~D0D7~D0WRA15A0M/IO6:64譯碼器636203…A9~A01#2#3#4#（低電平有效）圖6-14全譯碼地址選擇方式一、全譯碼方式A15~A10～5.4存儲(chǔ)器的譯碼方式

CS

(片選)

片內(nèi)選擇

A15A14A13A12A11A10

A9～A0地址范圍第一組第二組第三組第四組000000000001000010000011(全0)(全1)~0000~03FFH0400~07FFH0800~0BFFH0C00~0FFFH11111111110000000000圖6-13線性選擇方式二、線選方式6164A12A0CS~D7D0~1#6164A12A0CS~D7D0~2#A12~A0A12~A0D7~D0D7~D0A13M/IO1﹠﹠A15

A14A13A12...A01#0000000000000000001FFFH11111~111111112#1000000000000020003FFFH11111~11111111類型容量所占地址空間基本地址1#RAM8K字節(jié)32K0000~1FFFH2#RAM(8)32K2000~3FFFH213*014000~5FFF108000~9FFF11C000~DFFF圖6-13線性選擇方式0000~1FFF4000~5FFF8000~9FFFC000~DFFF2000~3FFF6000~7FFFA000~BFFFE000~FFFF6164A12A0CS~D7D0~1#6164A12A0CS~D7D0~2#A12~A0A12~A0D7~D0D7~D0A13M/IO1﹠﹠M/IO2根地址線未參加譯碼2個(gè)重疊地址區(qū)2n根地址線未參加譯碼2個(gè)重疊地址區(qū)n輸出A15A14A13A12A11

地址范圍

0000~07FFH

0800~0FFFH

1000~17FFH

1800~1FFFHY000

0Y100

1Y201

0Y301

1三、部分譯碼方式ABCG1G2AG2BGNDVccY0Y1Y7…...A11A12A13+5VY0

0000~07FF4000~47FF8000~87FFC000~C7FF

E

A0

A1

A2Y2Y1Y3Y4Y5Y6Y7Y01111111