新第3章 存储器

1、第第2章章 存储器基础存储器基础 1.本章主要内容：本章主要内容： 存储器概述、半导体存储器、典型存储器芯片。存储器概述、半导体存储器、典型存储器芯片。 2.本章重点：本章重点： 典型存储器芯片及其功能典型存储器芯片及其功能 3.本章难点：本章难点： 典型存储器芯片即功能典型存储器芯片即功能 4.教学内容如下教学内容如下 存储器是机器码指令和数据的器件。CPU取指和执行访问存储器的指令都需要与存储器打交道。存储器性能的好坏在很大程度上影响着微型计算机系统的性能。 3.1微机系统存储器体系结构微机系统存储器体系结构 分为四级：最内一级为内部寄存器组，第二级为高速缓冲存储器(cache)，第三级为

2、内存储器，最外面一级为外存储器。从上至下，它们在存储容量上依次递增，而在存取速度和单位价格上依次递减。 3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。 3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一种静

3、态RAM。存储单元电路以双稳电路为基础，故状态稳定，不掉电信息就不会丢失。 3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一种静态RAM。存储单元电路以双稳电路为基础，故状态稳定，不掉电信息就不会丢失。 (2)DRAM(Dynamic RAM) DRAM是一种动态RAM。存储单元电路以电容为基础。依靠电容存储信息充电后为“1”，放电后为“0”。 由于电容存在泄漏电流的放电作

4、用，“1”的保持时间只有几毫秒，为了不丢失信息，每隔12毫秒必须对保持“1”的电容重新充电，这称为动态RAM的定时刷新。 动态RAM的电路简单、集成度高、功耗小、价格便宜，但不掉电也会因电容放电而丢失信息，需为之设置专门的刷新电路。 3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器

5、(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。

6、最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程

7、序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在

8、线(不脱离它所在的微机系统)改写。3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱

9、离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的

10、分类 。 1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(

11、Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的

12、数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表

13、示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示

14、用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读

15、出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。 (5)闪速存储器( Flash Memory)：简称FLASH，是20世纪80年代中期推出的新型器件。它可以在在线条件下，即在计算机内进行擦除、改写。因而称为快擦写型存储器或闪速存储器。它具有芯片整体电擦除或分区电擦除和可再编程功能，从而使它成为性能价格比和可靠性最高的可读写、非易失性存储器。 3.2半导体存储器半导体存储器 。3.2.1 存储器的分类存储器的分类 。 1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM) (

16、3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM) (5)闪速存储器( Flash Memory)，简称FLASH。磁盘磁带ROMRAM存储器外存储器内存储器动态RAM静态RAM闪存Flash Memory电擦除EEPROM紫外线擦除EPROM可编程PROM掩模式ROM3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为25

17、6 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能

18、/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。 2N3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的

19、多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。 3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用

20、“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures

21、,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。 3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作

22、时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中

23、因使用存储器而附加的线路的价格。 3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的

24、功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。 3.2.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标 1.存储容量 2.存取速度 3.功耗功耗 4.可靠性 5.性能/价格比 用户选用存储器时，应针对具体的用途，侧重考虑要满足某种性能，以利于用户选用存储器时

25、，应针对具体的用途，侧重考虑要满足某种性能，以利于降低整个系统的价格。例如，选用外存储器要求它有较大的存储容量，但对于存降低整个系统的价格。例如，选用外存储器要求它有较大的存储容量，但对于存取是否高速则不作要求；高速缓存要求较高的存取速度，但对于其存储容量则不取是否高速则不作要求；高速缓存要求较高的存取速度，但对于其存储容量则不过高要求。过高要求。3.3典型存储器芯片典型存储器芯片在微型计算机应用系统中，常用的存储器类型主要有SRAM、EPROM等。3.3.1 静态随机存取存储器静态随机存取存储器 一般采用CMOS工艺制造，由单一的+5V电源供电，额定功耗为200mW左右。存储速度较快，一般为

26、200ns左右。 3.3.1 静态随机存取存储器静态随机存取存储器 (脚号与脚名解释) RAM逻辑符号1.SRAM功能表 当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中，

27、 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。上述、提及），没有必要列入表中。 当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈

28、高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。上述、提及），没有必要列

29、入表中。 1.SRAM功能表 当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1

30、A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。上述、提及），没有必要列入表中。 1.SRAM功能表 当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选

31、中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。上述、提及），没有必要列入表中。 1.SRAM功能表 当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片

32、不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中

33、没有列出地址线功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。上述、提及），没有必要列入表中。 1.SRAM功能表 时刻为第一个激励信号输入时间；时刻为最后一个激励信号输入时间；时刻为本芯片响应稳定，开始输出稳定数据的时间；和之间的延时，它是SRAM对读激励的响应时间，称为读取时间。 2.SRAM时序 (1)“读”时序：纵轴为信号电压，横轴为时间。 时刻为第一个激励信号输入时间；时刻为最后一个激励信号输入时间；时刻激励信号开始撤销，亦即第一个“激励信号撤销”时间；一个时段是指时刻和之间的延

34、时，它是SRAM对写激励的响应时间，称为存储时间。 2.SRAM时序 (1)“写”时序：纵轴为信号电压，横轴为时间。3.3.2 EPROM (脚号与脚名解释) 1.EPROM功能表在线为ROM，可“Read”离线为EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”)EPROM怎么知道自己是否“在线”呢：Vpp输入5v为在线；输入12.5v为离线。 1.EPROM功能表在线为ROM，可“Read”离线为EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”) EPROM离线功能很重要，但与构建微机系统无关。略去功能表相关行列得: 在线EPROM功能表 EPROM功

35、能表与逻辑符号 在线EPROM逻辑符号在线EPROM功能表 EPROM与与SRAM比对比对 在线EPROM逻辑符号在线EPROM功能表 SRAM功能表 SRAM逻辑符号 EPROM与与SRAM比对比对 在线EPROM逻辑符号在线EPROM功能表 SRAM功能表 SRAM逻辑符号 EPROM与与SRAM比对结比对结论：论： 两者两者“读读”功能完全相功能完全相同同“读读” 时序完全相同。时序完全相同。 EPROM无在线无在线“写写”功能而功能而SRAM有，故有，故SRAM多一根控制输入线，功能表多一根控制输入线，功能表多一行；而多一行；而EPROM数据线数据线为单向线，为单向线，SRAM数据线为

36、数据线为双向线。双向线。 SRAM功能表蕴含了功能表蕴含了EPROM的在线功能表。的在线功能表。3.3.3EEPROM(电擦除可编程电擦除可编程ROM) EPROM擦除、编程都要离线，起来仍然不太方便。EEPROM的主要特点是能在线写。 NMC98C64A见下图2-6。 1.芯片引脚芯片引脚名称和功能一如前述芯片，I/O70即前面芯片的D70。 2.读写功能基本符合SRAM功能表 (1)读功能一如SRAM。 (2)写功能与SRAM略有不同：每写一次后应检测1号脚，为高时方可进行下一次写。 SRAM逻辑图功能表3.3.4Flash EEPROM优点很多，但是其写入时间太长。人们希望写入速度快似S

37、RAM，掉电后存储内容又不丢失的存储器。为此，“闪存”(Flash Memory)应运而生。 1.TMS28F040的引脚排列如图 ：19条地址线A0A18 ，8条数据线DQ0DQ7 该芯片的容量为512K8位，写允许信号 ，输出允许信号 SRAM逻辑图功能表 2.读写 必须先写入所谓命令到该芯片才能读写。读写功能基本符合SRAM功能表 3.4抽象存储器抽象存储器 提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。ABCBDB CPU 外部设备1 .Bus I/O接口1 外部设备2 I/O接口2 外部设备n I/O接口n 存储器3.

38、4抽象存储器抽象存储器 提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。 存储器虽然种类繁多，但是其读写功能基本类同。从简化概念便于理解出发，将各类存储器抽象成下图。 对于SRAM，此图完全吻合其功能；对于EPROM，此图吻合其在线功能；对于EEPROM(NMC98C64A)此图几乎完全吻合其功能；对于Flash(TMS28F040),对其写入命令后，其读写功能吻合此图。 由此可见提出此图目的可以达到：提出抽象存储器概念是为了提出将存储器提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。接入总线的通用方法。微机系统工作原理再

39、理解微机系统工作原理再理解 3.4存储器与总线的连接存储器与总线的连接 3.4.1 存储器接入总线方法存储器接入总线方法 存储器用于存放程序与数据。一般用非易失性存储器ROM来存放程序，用易失性存储器RAM存放数据。 计算机的存储器有两种体系结构：普林斯顿体系结构和哈佛体系结构。 普林斯顿结构，它的特点是计算机只有一个存储器地址空间，ROM和RAM被安排在这一地址空间的不同区域，CPU访问ROM和访问RAM使用相同的指令，因此总线上也就只有一种存储器读激励。 8086、奔腾、ARM等计算机系统采用的是普林斯顿结构。 哈佛结构的特点是计算机的ROM和RAM被安排在两个不同的地址空间，ROM和RA

40、M可以有相同的地址，CPU访问ROM和访问RAM使用的是不同的访问指令，于是总线上也就有两种存储器读激励。两种读激励的区别体现在控制总线上：RAM的读控制信号 和ROM的读控制信号MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构。RDRDWR 将总线CB上的激励(控制信号)化为存储器激励 、 将存储器响应(由D7D0输出)接入总线DB。 (1)存储器与总线连接方法 存储器接入总线的理论基础是化总线激励为存储器激励，化存储器响应为总线响应： 将总线AB上的激励(地址信号)化为存储器激励 和Ak-1A0RDWR 将总线CB上的激励(控制信号)化为存储器激励 、 将存储器响应(由D7D0输出)接入总线DB。

41、依此将存储器接入总线，见图。依此将存储器接入总线，见图。 注意：图中芯片内的字母表示芯片的引脚，芯片外的字母表示总线的引脚。注意：图中芯片内的字母表示芯片的引脚，芯片外的字母表示总线的引脚。ABL为为AB的低的低k位，位，ABH为为AB中中ABL之外的高若干位之外的高若干位 (1)存储器与总线连接方法 存储器接入总线的理论基础是化总线激励为存储器激励，化存储器响应为总线响应： 将总线AB上的激励(地址信号)化为存储器激励 和Ak-1A0 (2)存储器与CPU工作速度匹配考虑 响应时间是存储器的重要参数，它是获得全部激励到做出响应之间的时间。这可以从该从片技术资料查得。 CPU工 作速度亦为两个

42、参数：读延时和写延时，。 读延时必须大于读取时间，写延时必须大于存储时间。 例1：CPU工作在第I步：从存储器取指。分析微机系统工作过程。 例2：CPU工作第步：执行“写I/O接口”指令。分析微机系统工作过程。 上述方法适合于普林斯顿体系。而对于哈佛体系，比如MCS-51单片机，存储器接入总线方法见图b)和c)。 图3-10中存储器各引脚接入总线的接法基本是确定的： 依下标对应原则，D7D0与8位DB连接、Ak-1A0与ABL连接； 存储器的读写使能输入脚、与总线对应引脚相连。 抽象部分仅存储器片选输入脚和与地址总线引脚ABH的连接，更具体的说抽象在译码器。一个设计正确的译码器会将ABH上的某

43、地址码译成0送存储器片选输入脚，作为存储器片选信号。 3.4.2地址译码方法地址译码方法 1 译码器译码器 译码器是一个多输入单输出的逻辑器件。其定义是：输入端输入某代码时，输出端输出有效信号的逻辑器件叫译码器。 下图译码器有3位输入线，1位输出线。当输入为3位某代码某代码时输出端输出有有效信号效信号。输入3位其他代码时输出端输出无效信号无效信号。 有效信号为高电平(逻辑1)叫译中为高译码器，有效信号为低电平(逻辑0)叫译中为低译码器。 将8个译中为低译码器封装在一起，加上三个译码控制端，构成74LS138译码器，见左下图，相应引脚分布图见右下图。74LS138译码器逻辑图与真值表 1.G1G

44、2AG2B输入有假时，输入有假时，138不译码：输出端不译码：输出端Y0Y7全全1； 2.G1G2AG2B输入全真时，输入全真时，138译码：输入码译码：输入码CBAi时，有且仅有时，有且仅有Yi输出输出0 2.地址译码方法地址译码方法 主芯片CPU是根据地址访问从片的，即由地址线上送出的地址信息选中某一芯片的某个单元进行读写。由图(a)AB与从片的连接方式可知，芯片选择 是由高位地址ABH译码实现的，选中的芯片中的单元选择直接由低位地址ABL确定。 地址译码方法即由ABH产生 的方法，具体有线选法、全地址译码法、局部地址译码法三种。 (1) 线选法线选法所谓线选法就是用ABH中某一位地址线作

45、为片选信号直接接到从芯片的片选端 。此法一般用于扩展少量的从片。 优点：节省了硬件译码器，结构简单，成本低廉。 缺点：各从片地址空间是断续的，每个接口电路的地址空间又可能是重叠的 (地址重叠指一个从片单元占的地址多于一个)。 (2) 全地址译码法全地址译码法 “全地址”指全部地址线参与从芯片的连接，即 AB的位数=ABH的位数+ABL的位数 优点：各从片地址空间连续，无地址重叠现象。 缺点：译码电路复杂，成本较高。 (3) 局部地址译码法局部地址译码法 指部分地址线参与从芯片的连接，即 AB的位数ABH的位数+ABL的位数 优点缺点介于上述二者之间，是用的较多的一种方法。 读图 ：芯片中的字母

46、表示该芯片引脚。芯片外的字母表示地址总线的引脚，相同字母表示同一引脚。AB的位数为16；DB、CB略去没画。译码芯片为138。 0#芯片属于局部地址译码法，参与连接的地址总线7位：ABL为3位，A2、A1、A0；ABH为4位A15、A14、A13、A12。 AB的位数ABH的位数+ABL的位数。 1#芯片属于全地址译码：ABL为12位，A11A0；ABH为4位A15、A14、A13、A12。 AB的位数=ABH的位数+ABL的位数。 2#芯片为线译码，直接由A15作为其片选 输入。3.4.3 地址位图地址位图 地址位图是由地址总线和地址信息构建的一张图。不管是图(a)的译码环节的设计，还是(b

47、)的阅读，地址位图都是很有用的。 地址位图的作用如下： 读图。由已有微机硬件电路填写地址位图，获悉微机系统各芯片地址。 硬件设计。由微机系统的地址要求填写地址位图，由地址位图设计出译码电路，从而完成各从片与地址总线AB的连接。完成微机硬件设计。在以后章节我们将实践。现在我们实践一下：读出图(b)各芯片地址。 读出图(b)各芯片地址。求0#芯片地址位图。 (1)由译码器分析片选由译码器分析片选信号的产生条件。信号的产生条件。 依138的真值表知，只有A15输出1，译码器才译码；只有A14、A13、A12都输出0，才输出0到0#芯片的 脚。即主片通过A15A14A13A12输,出1000，选中0#芯片。 (2)从片被选中后从片被选中后ABL输出地址分析。输出地址分析。 0#芯片被选中( 输入0)，此时的ABL