微机原理及接口技术第5章存储器02

1、1微机原理及接口技术第5章 存储器5.3 只读存储器（只读存储器（ROM）2ROM：在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作的一类存储器。操作，而不能进行写操作的一类存储器。非易失性存储器，存放不经常修改的数据、程序非易失性存储器，存放不经常修改的数据、程序等。等。5.3 只读存储器（只读存储器（ROM）n掩模掩模ROMn一次性可编程一次性可编程ROM（PROM）n紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程ROM（EPROM）n电擦除可编程电擦除可编程ROM（EEPROM）常用常用3n外存平均访问时间外存平均访问时间ms级：级：硬盘：硬盘

2、：910ms光盘：光盘：80120msn内存平均访问时间内存平均访问时间ns级：级：SRAM Cache：15nsSDRAM内存：内存：715nsEDO内存：内存：6080nsEPROM存储器：存储器：100400ns42764芯片：芯片：8K8bitn 引线引线n A12A0n D7D0n CE：片选：片选n OE：数据输出允许：数据输出允许1. PGM编程时：编程脉冲输入编程时：编程脉冲输入读时：读时：“1”5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 一、一、EPROM5n 连接连接5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 一、一、EPROM【例例】若利用全地址若利用全地址译码将译码将EPR

3、OM 2764接在首地接在首地址位址位A0000H的的内存区，试画内存区，试画连接图。连接图。6n 编程编程5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 一、一、EPROM(1) 擦除：紫外线擦除：紫外线 1520min 每单元内容均为每单元内容均为FFH(2) EPROM编程编程n标准编程：标准编程：2764 8K8n快速编程：快速编程：27C040 512K8727C04013V（Only in program mode）5VGNDChip EnableOutput EnableVpp 编程电压编程电压 编程：编程：13V 正常读：正常读：VCCG 输出允许输出允许E 编程：编程脉冲，编程：编

4、程脉冲，100s 正常读：片选正常读：片选8工作方式工作方式E/PGMGVCCVppD7D0待用待用1x5V5V高阻高阻读出读出005V5V输出输出读出禁止读出禁止015V5V高阻高阻编程写入编程写入负脉冲负脉冲（ 100s ）16.5V13V输入输入编程校验编程校验006.5V13V输出输出编程禁止编程禁止016.5V13V高阻高阻27C040 工作控制工作控制9n 编程编程5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 一、一、EPROM(2) EPROM编程编程n EPROM标准编程标准编程：早期工艺，编程脉冲：早期工艺，编程脉冲50ms 5VVCC；编程电压；编程电压Vpp CE0，OE1

5、给给Addr、Data，稳定后在，稳定后在PGM上加上加50ms5ms的编程脉冲（写入）；的编程脉冲（写入）；OE=0读读出校验（可选），出校验（可选），OE1 重复重复，写完全部，写完全部 全面校验全面校验l校验不对校验不对擦除重写擦除重写l正确：先去正确：先去Vpp，再去，再去VCC，拔下，拔下EPROM，插回系统。，插回系统。10n 编程编程5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 一、一、EPROM(2) EPROM编程编程标准编程标准编程的的缺点缺点：nEPROM容量大容量大时间长。例：时间长。例：1MB50ms14.56小时小时n不安全不安全编程脉冲太宽使功耗过大编程脉冲太宽使功耗

6、过大损坏损坏EPROMn EPROM快速编程快速编程：编程脉冲减小至编程脉冲减小至1ms甚至甚至0.1ms VCC6.5V；VPP13V 用用0.1ms编程脉冲快速写完所有单元编程脉冲快速写完所有单元 从头到尾校验；若某单元未写上，再写，再从头到尾校验；若某单元未写上，再写，再校验（最多校验（最多10次）次） VCCVpp5V，校验所有单元。，校验所有单元。105 秒秒27C040512K8P157【例例】利用利用2732和和6264构成从构成从00000H02FFFH的的ROM存储区和从存储区和从03000H06FFFH的的RAM存储存储区。画出与区。画出与8088系统总线的连接图。（不考虑

7、板内系统总线的连接图。（不考虑板内总线驱动）总线驱动）【分析分析】nROM区：（区：（2FFF1）/ 400 C，共，共12KB 需需3片片nRAM区：区：4000 / 400 10，共，共16KB 需需2片片A19A18A17A16A15A14A13A1200000000000000010000001000000011000001000000010100000110ROMRAM数据、地址、控制信号加驱动数据、地址、控制信号加驱动驱动后的信号驱动后的信号原始信号原始信号14数据、地址、控制信号加驱动（续）数据、地址、控制信号加驱动（续）位扩展位扩展16n 引线引线A12A0、D7D0CE 片选

8、片选00OE 输出允许输出允许01WE 写允许写允许10Ready/Busy 漏极开路漏极开路5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 二、二、E2PROM 电擦除电擦除98C64A：8K8（并行）（并行） 还有串行还有串行E2PROM读读写写17n 工作过程工作过程n 读读n 写：写： 按字节；按字节； 按页按页5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 二、二、E2PROMn按字节编程按字节编程P159，图，图5.24时序：地址，片选，数据，时序：地址，片选，数据，WE一次写入一个字节，时序与一次写入一个字节，时序与SRAM一样。一样。CPU写内存指令，将地址、数据写入芯片内部写内存指令，将

9、地址、数据写入芯片内部 芯片内部的写入机制开始写入（需几芯片内部的写入机制开始写入（需几ms，如，如510ms），这期间），这期间Busy有效，不能对该芯片读写有效，不能对该芯片读写 Busy1，写下一字节。，写下一字节。ns级级18图图5.24 EEPROM NMC 98C64A的写入时序的写入时序 100nsOE1510 ms195.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 二、二、E2PROMn 按页编程按页编程l按字节按字节每字节每字节510ms容量容量，速度，速度l按页写入时，连续若干个单元被定义为一页按页写入时，连续若干个单元被定义为一页（不同厂家的产品，页大小不一样），如（不同厂家的

10、产品，页大小不一样），如1024个单元为一页。个单元为一页。l按页编程：按厂家要求连续快速写满一页，等按页编程：按厂家要求连续快速写满一页，等待芯片内部忙待芯片内部忙510ms。若。若1024个单元为一页，个单元为一页，则速度提高了则速度提高了1024倍（近似值，连续快写也需倍（近似值，连续快写也需要时间）。要时间）。20n 连接使用连接使用P160，图，图5.25，将，将55H写满写满98C64的程序。的程序。5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 二、二、E2PROM优点：可单字节随机读写（不需擦除，优点：可单字节随机读写（不需擦除，可直接改写数据）。可直接改写数据）。缺点：存储密度小，

11、单位成本高。缺点：存储密度小，单位成本高。E2PROM状态端口状态端口译码译码7000H22START：MOV AX，lE00H ;段地址段地址MOV DS，AX;地址范围：地址范围：1E0001FFFFHMOV SI，0000H;地址指针地址指针MOV CX，2000H ;共共2000H个字节（个字节（8KB）;（循环次数）（循环次数）GOON：MOV AL，55H;要写入的内容要写入的内容55HMOV SI，AL;写入写入CALL T20MS;延时延时20msINC SI;地址指针加地址指针加1LOOP GOONHLT Wait0: MOV DX, 7000H IN AL, DX TEST

12、 AL, 01H JZ Wait0235.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryMOSMemory易失：易失：RAM非易失：非易失：ROMSRAM 1970 IntelDRAM 1970 IntelMask ROM 1970 IntelPROMEROM 1971 IntelE2PROM传统的传统的 1979 IntelFlash 1984 Toshiba24n 引线：与引线：与27C040兼容。兼容。5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryFlash memory：快擦型存储器、闪速：快擦型存储器、闪速E2PROMn对于对于E2

13、PROM，需要快写必须一次写一页，按字节，需要快写必须一次写一页，按字节写速度慢。写速度慢。编程时间长、容量小编程时间长、容量小nFlash：容量大，编程速度快。：容量大，编程速度快。成本低、密度大成本低、密度大以以512KB的的Flash 28F040为例为例 内部分成内部分成16个个32KB的块（页）。的块（页）。25n 工作过程工作过程l读读某单元的数据，同某单元的数据，同EPROM；其它情况其它情况：先写：先写命令序列命令序列，按具体命令的要求进行操作，必要，按具体命令的要求进行操作，必要时还要读内部时还要读内部状态寄存器状态寄存器以判断其工作状态。以判断其工作状态。l注意某些工作状态

14、需要的电平。注意某些工作状态需要的电平。数据写入数据写入 Vpp12V5.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn 主要功能的实现主要功能的实现n 读读初始加电初始加电写入写入00命令命令 同同EPROM一样读操作一样读操作写入写入FF命令命令或或或或265.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn 主要功能的实现主要功能的实现n 编程写入编程写入P162，图，图5.27写入时间最快为写入时间最快为8.6s。（。（E2PROM 98C64A为为510ms）n 擦除擦除 整片擦除整片擦除 块擦除块擦除置置VPPH写命令序列写命令序列

15、读状态读状态 n 写保护功能：某一块、某些块、整片写保护功能：某一块、某些块、整片擦除挂起和恢复：用于擦除过程中需要读数据擦除挂起和恢复：用于擦除过程中需要读数据完成完成未完成未完成275.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn 应用应用 外存：存储卡、外存：存储卡、Flash Disk 内存：用于需要非易失性存储器的场合内存：用于需要非易失性存储器的场合28F040：写入需要：写入需要12V高电压高电压现在：现在：Am29F040B只需单只需单5VAm29F040B：512K8bit，访问时间，访问时间55ns，内部分成，内部分成8个个64KB的的块，典型写

16、入时间为块，典型写入时间为7s，可擦写，可擦写1,000,000次。次。285.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn应用应用SST SST39SF040：512K8bit Flash￥100Intel E28F256J3C：16M16bit Flash￥120295.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memory闪速存储器的技术分类闪速存储器的技术分类n NOR技术（随机读写）技术（随机读写）n NAND技术（顺序读写）技术（顺序读写）n 由由E2PROM派生的闪速存储器派生的闪速存储器芯片供电电压一般芯片供电电压一般 2.73.6V

17、305.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memorynNOR技术：技术：Intel、AMD可靠性高，随机读取速度快。可靠性高，随机读取速度快。类似类似SRAM的接口，用于存储少量代码的接口，用于存储少量代码 用于擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，用于擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，如如PC的的BIOS固件、手机、固件、手机、DVD Player。特点：l独立的数据、地址总线，可快独立的数据、地址总线，可快速随机读取速随机读取。l可单字节可单字节/单字编程（之前必须以单字编程（之前必须以块块为单位或为单位或整片整片进进行行预编程预编程和和擦除擦除）。）。l

18、擦除、编程速度慢。擦除、编程速度慢。代表芯片：代表芯片：Intel 28F12J3 128Mb(16MB) 可擦除可擦除100,000次次 随机读：随机读：150ns64128KB，写，写/擦需擦需5s写全写全“0”16MB315.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn NAND技术：技术：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 阵营阵营单位容量价格比单位容量价格比NOR低。低。高数据存储密度，需要特殊接口。高数据存储密度，需要特殊接口。适合纯数据存储和文件存储：适合纯数据存储和文件存储：Flash Disk、MP3、数码相机、手机、数码相机、手机、6

19、580市场市场325.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn NAND技术：技术：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 阵营阵营特点：l以以页页（256或或512B）为单位读）为单位读/编程；以编程；以块块（4K、8K、16K）为单位擦除）为单位擦除（最多（最多4ms）。l擦除时间快（擦除时间快（NAND：2ms；NOR：几百：几百ms）；）；编程时间快。编程时间快。l数据、地址使用同一总线：串行读取快；随机读取数据、地址使用同一总线：串行读取快；随机读取慢，不能按字节随机编程。慢，不能按字节随机编程。l芯片尺寸小，引脚数少。芯片尺寸小，引脚数少。l

20、包含失效块（包含失效块（335块）块）不影响有效块性能不影响有效块性能需将需将失效块在地址映射表中屏蔽。失效块在地址映射表中屏蔽。335.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn NAND技术：技术：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 阵营阵营lNAND Flash：512 B 1 page；32 pages 1 Block；N Block One IClFAT16：512 B 1 Sector；32 Sector 1 Cluster；N Cluster FAT16分区分区345.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memory

21、n NAND技术：技术：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 阵营阵营代表芯片：代表芯片：Samsung K9K1208UOMl512Mb（64MB）l可擦除可擦除1,000,000次次l8位地址位地址/数据总线数据总线l随机读：随机读：10s；串行读：；串行读：60ns2005年，年，Samsung 16Gb（2GB）NAND型型Flash355.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memoryn 由由E2PROM派生的闪速存储器派生的闪速存储器nSmall Sector Flash：随机读随机读/写，替代写，替代EPROM、E2PROMnDataFlash：

22、慢速的数据或文件存储慢速的数据或文件存储典型芯片：典型芯片：lATMEL AT29BV040A4Mb（512KB），地址、数据总线独立），地址、数据总线独立lATMEL AT45DB3232Mb（4MB），），SPI串行总线串行总线365.3 只读存储器（只读存储器（ROM） 三、三、Flash memory编程（写入）编程（写入）擦除擦除读读EPROM10s / Byte32 min / chipE2PROM5 ms / Byte10 ms / chipNOR Flash10s / Byte1 s / 64KB8MB 2分钟分钟150 ns（随机）（随机）NAND Flash300s / 512 Byte586 ns / Byte5 ms / 16KB128MB 41s10s（随机）（随机）60 ns（串行）（串行）速度：速度：37微机原理及接口技术第5章 存储器5.4 外存储器简介外存储器简介385.4 外存储器简介外存储器简介395.4 外存储器简介外存储器简介平均访问时间：平均访问时间：光盘：光盘：80120ms硬盘：硬盘：910msEPROM存储器：存储器：100400nsEDO内存：内存：6080nsSDRAM内存：