第五章存储器1ppt课件

1、第五章第五章 存储器存储器5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介5-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍5-3 5-3 高速缓冲存储器高速缓冲存储器CacheCache）5-4 5-4 存储器系统设计存储器系统设计5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介CPURAM读写ROM只读数据总线数据总线接接口口硬盘硬盘软盘软盘光盘光盘磁带磁带一、微机存储器一、微机存储器内存内存外存外存控制总线控制总线地址地址总线总线地地址址译译码码器器二、主要技术指标二、主要技术指标 存储容量存储容量 存取时间和存取周期存取时间和存取周期 功耗功耗 平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFMTBF）（可靠性）（可靠

2、性） （Mean Time Between Mean Time Between Failure Failure ）存储器芯片的容量存储器芯片的容量CPU直接寻址的内存容量直接寻址的内存容量请分清：请分清：5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介存储容量？存储容量？由由CPU地址线的条数决定地址线的条数决定例例8088CPU地址线地址线20条，可寻址条，可寻址220个单元个单元存储容量存储容量地址线地址线 A13A12A11A10 A9.A0 地址范围地址范围 10条条 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000H （1KB） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFH 14条条 0

3、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H（16KB） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFFH5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介地址单元数地址单元数每单元的位数每单元的位数2地址线数量地址线数量数据线数量数据线数量1K B = 210 8 1M B = 220 8 1G B = 230 85-1 半导体存储器简介半导体存储器简介三、按存储性质分类三、按存储性质分类半导体存储器半导体存储器随机存取存储器随机存取存储器RAM只读存取存储器只读存取存储器ROM可读、写，存放用可读、写，存放用户当前程序户当前程序断电后内容消失断电后内容消失只读，存

4、放引导程只读，存放引导程序加电运行）序加电运行）断电后内容不消失断电后内容不消失静态存储器静态存储器SRAM动态存储器动态存储器DRAM集成度低、速度快、集成度低、速度快、容量小容量小集成度高、速度慢、集成度高、速度慢、容量大容量大掩膜式掩膜式ROM可编程可编程ROM：PROM可擦除可擦除PROM：EPROM可擦除可编程可擦除可编程PROM：E2PROM 存放引导程序；存放引导程序； 只读；只读； 断电内容不消失断电内容不消失2、只读存储器、只读存储器ROMRead Only Memory）5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介VCC行线行线列线列线熔丝熔丝 接通接通（1掩膜掩膜ROM：批量

5、；：批量；（2PROM：一次性编程；：一次性编程；“1”（3EPROM：可编程、紫外线照射擦除；：可编程、紫外线照射擦除；（4） E2PROM：可编程、电信号擦除，方便，价格较贵。：可编程、电信号擦除，方便，价格较贵。四、存储器中的数据组织四、存储器中的数据组织存储字：一次读取的数据。存储字：一次读取的数据。一个内存单元存放一个内存单元存放8位二进制数，位二进制数，2000H2019H2019H2019HM4433221132位的数据存储：位的数据存储：11223344H5-1 半导体存储器简介半导体存储器简介5-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍一、静态一、静态RAMSRAM） 要点：要点

6、：主要引脚功能主要引脚功能工作时序工作时序与系统连接与系统连接Intel典型芯片：典型芯片：6264 （8K*8位）位）6212816K*8位）位）6225632K*8位）位）6264A12 A0D7 D0 VCCCS1NCGNDCS2WEOE静态静态RAM芯片芯片6264引脚介绍：引脚介绍：地址线地址线 A12 A0；数据线数据线 D7 D0 ；容量容量 8K*8位位WE：写允许信号：写允许信号OE；读允许信号；读允许信号CS1、CS2：片选信号：片选信号 CS2 CS1WE OE读读 1 0 1 0写写 1 0 0 6264A12 A0D7 D0 VCCCS1NCGNDCS2WEOE5-2

7、 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍6264芯片与芯片与CPU系统的连接系统的连接D0D7A0A12WEOECS1CS2A0A12MEMWMEMR译码译码电路电路高位地高位地址信号址信号D0D75-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍8088CPU6264二、动态读写存储器二、动态读写存储器DRAM）1、电容存储、电容存储 “1或或“0”, 存储信息不稳定存储信息不稳定;2、刷新电路：将存储的数据读出、经放大后再写入、刷新电路：将存储的数据读出、经放大后再写入3、由、由DRAM控制器使行列地址线分时输入控制器使行列地址线分时输入行选择线行选择线列列选选择择线线刷新刷新放大器放大器QC数据线数据线

8、5-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍Intel 2164DRAM 芯片芯片64K*1）数据输出线数据输出线 DOUT ，数据输入线，数据输入线 DIN地址线地址线 A7A0行列分时）行列分时）容量容量 216*1=64K*1bit2164A7A0VSSDI NRASVDDCASDOUTWE行地址选择兼片选信号行地址选择兼片选信号 RAS列地址选择列地址选择 CAS5-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍2：1行列转换行列转换延时延时2164CASRASA15A0100ns60ns8控制信号控制信号A7A0图图5-10 2164内部结构示意图内部结构示意图 返回本节返回本节 下面以下面以DR

9、AM的的2164A为例来说明为例来说明DRAM的外部特性及工作过程。的外部特性及工作过程。A0A7存储矩阵256256行地址锁存及译码列地址锁存及译码.列放大器.DoutDin控制电路RAS#CAS#WE#DRAM的工作过程的工作过程数据读出：首先将行地址加在数据读出：首先将行地址加在A0A7上，然后上，然后使使RAS行地址锁存信号有效，在其下降沿将行地址锁存信号有效，在其下降沿将行地址锁存在芯片内部。接着将列地址加到行地址锁存在芯片内部。接着将列地址加到芯片芯片 的的A0A7上，再使上，再使CAS地址锁存信号有地址锁存信号有效，其下降沿将列地址锁存在芯片内部。然效，其下降沿将列地址锁存在芯片

10、内部。然后保持后保持WE=1，则在，则在CAS有效期间低电平），有效期间低电平），数据由数据由DOUT端输出并保持。端输出并保持。数据写入：与数据读出的过程基本类似，区别数据写入：与数据读出的过程基本类似，区别是送完列地址后，要将是送完列地址后，要将WE端置为低电平，然端置为低电平，然后把要写入的数据从后把要写入的数据从DIN端输入。端输入。 刷新：将动态存储器中存放的每一位信息刷新：将动态存储器中存放的每一位信息读出并重新写入过程。读出并重新写入过程。 刷新方法：使列地址锁存信号无效刷新方法：使列地址锁存信号无效CAS=1），送上行地址并使行地址锁存），送上行地址并使行地址锁存信号信号RAS

11、有效有效RAS=0），然后芯片内部），然后芯片内部刷新电路就会将所选中行各单元上的信息刷新电路就会将所选中行各单元上的信息进行刷新。每次送出不同的行地址，就可进行刷新。每次送出不同的行地址，就可以刷新不同行的存储单元，只要将行地址以刷新不同行的存储单元，只要将行地址循环一遍，则可刷新整个芯片的所有存储循环一遍，则可刷新整个芯片的所有存储单元。单元。 DRAM要求每隔要求每隔28ms刷新一次，这个刷新一次，这个时间称为刷新周期。在刷新期间，时间称为刷新周期。在刷新期间，DRAM不能进行正常的读写操作的，是由刷新控不能进行正常的读写操作的，是由刷新控制电路来保证。制电路来保证。2164A0A7RA

12、S#CAS#WE#ALS158BA0A7A8A15ADDSELLS245A BDR ED0D7MEMRRAMADSELD0D7Intel 2764的引脚简介：的引脚简介：地址线地址线 A12A0数据线数据线 D7D0容量容量 213*8=8K*8编程脉冲编程脉冲 PGMOE 输出允许输出允许片选片选 CSIntel 2716 （2K*8）Intel 2732 （4K*8）Intel 2764 （8K*8） Intel 27256 （32K*8）2764A12A0VCCCSGNDVPPPGMD7D0OE三、可编程可擦除三、可编程可擦除EPROM芯片芯片5-2 5-2 典型芯片介绍典型芯片介绍27

13、64 EPROM工作方式工作方式工作方式 CE OE PGM VPP VCC 数据线状态数据线状态 读出读出 0 0 1 +5V +5V DOUT 维持维持 1 x x +5V +5V 高阻态高阻态 编程编程 0 1 0 +21V +5V DIN编程检验编程检验 0 0 1 +21V +5V DOUT编程禁止编程禁止 1 x x +21V +5V 高阻态高阻态1.读方式读方式 是是2764正常的工作方式。首先把要读出的存储单正常的工作方式。首先把要读出的存储单元地址送到元地址送到A0A12地址线上，然后使地址线上，然后使CE=0、OE=0，就可在芯片的就可在芯片的D0D7上读出需要的数据。上读

14、出需要的数据。2.维持方式维持方式 有效功耗从有效功耗从100mA降到降到40mA。3.编程编程 在原始状态或每次擦除之后，在原始状态或每次擦除之后，2764所所有各位均处于有各位均处于“1状态，编程就是将数状态，编程就是将数据按程序有选择地把据按程序有选择地把“0态置入相应的态置入相应的各位。各位。 编程状态，编程状态，PGM=0，VPP=+21V误误差正负一伏），差正负一伏），OE=1，CE=0，被编程，被编程的的8位数据并行输入到位数据并行输入到2764的数据输入端。的数据输入端。编程负脉冲编程负脉冲PGM的最大脉宽为的最大脉宽为50 + 5ms。 2764有两种编程方式：标准编程和灵有

15、两种编程方式：标准编程和灵巧编程。巧编程。 标准编程标准编程 VCC=+5V，VPP=+21V，在地址线，在地址线A0A12上给出要编程存储单元的地址信号，上给出要编程存储单元的地址信号，然后使然后使CE=0，OE=1，在数据线上给出要写，在数据线上给出要写入的数据。上述信号稳定以后，在入的数据。上述信号稳定以后，在PGM端上端上加加505ms的负脉冲，这样将一个字节的数据的负脉冲，这样将一个字节的数据写到相应地址单元中。不断重复这个过程。写到相应地址单元中。不断重复这个过程。 如果其他信号状态不变，只是在每写入如果其他信号状态不变，只是在每写入一个单元的数据后将一个单元的数据后将OE变低，则可以立即对变低，则可以立即对刚写入的数据进行校验。当然也可以写完所刚写入的数据进行校验。当然也可以写完所有单元后再统一进行校验。若写入数据有错，有单元后再统一进行校验。若写入数据有错，则必须全部擦除，再重写。则必须全部擦除，再重写。 灵巧编程灵巧编程 每次用每次用1ms的的PGM进行编程，接着进行编程，接着进行校验。若不成功，再加进行校验。若不成功，再加1ms的的PGM脉冲，最多进行脉冲，最多进行15次。次。 灵巧编程比标准编程快灵巧编程比标准编程快5倍左右，且倍左右，且有更高的可靠性和安全性。有更高的可靠性和安全性。