微型计算机原理及其应用第五章存储器及其接口ppt课件

1、微型计算机原理及其运用微型计算机原理及其运用第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例第

2、五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 存储器是计算机存储器是计算机(包括微机包括微机)硬件系统的重要组成部分，有了硬件系统的重要组成部分，有了存储器，计算机才具有存储器，计算机才具有“记忆功能，才干把程序及数据的代码保管记忆功能，才干把程序及数据的代码保管起来，才干使计算机系统脱离人的干涉，而自动完成信息处置的功能。起来，才干使计算机系统脱离人的干涉，而自动完成信息处置的功能。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 存储器的分类存储器的分类 按存储介质分类按存储介质分类磁芯存储器、半导体存储器、磁芯存储器、半导体

3、存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁外表存储器以光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁外表存储器以及光盘存储器等。及光盘存储器等。 按存取方式分类按存取方式分类随机存储器随机存储器(内存和硬盘内存和硬盘)、顺序存储器顺序存储器(磁带磁带)。 按存储器的读写功能分类按存储器的读写功能分类只读存储器只读存储器(ROM)、随机存储器、随机存储器(RAM)。 按信息的可保管性分类按信息的可保管性分类非永久记忆的存储器、非永久记忆的存储器、永久性记忆的存储器。永久性记忆的存储器。 按在计算机系统中的作用分类按在计算机系统中的作用分类主存储器、辅主存储器、辅助存储器、缓冲存储器、控制存储器等。助存储器、缓冲存储

4、器、控制存储器等。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 存储器的性能目的存储器的性能目的 存储器系统的三项主要性能目的是【容量】、存储器系统的三项主要性能目的是【容量】、【速度】和【可靠性】。【速度】和【可靠性】。 存储容量：是存储器系统的首要性能目的，由于存储容量：是存储器系统的首要性能目的，由于存储容量越大，那么系统可以保管的信息量就越存储容量越大，那么系统可以保管的信息量就越多，相应计算机系统的功能就越强；多，相应计算机系统的功能就越强； 存取速度：直接决议了整个微机系统的运转速度，存取速度：直接决议了整个微机系统的运转速度，因此，存取速度也是存储器系统的重要的性能目因此

5、，存取速度也是存储器系统的重要的性能目的；的； 存储器可靠性：也是存储器系统的重要性能目的。存储器可靠性：也是存储器系统的重要性能目的。通常用平均缺点间隔时间来衡量。通常用平均缺点间隔时间来衡量。 为了在存储器系统中兼顾以上三个方为了在存储器系统中兼顾以上三个方面的目的，目前在计算机系统中通常采用三级存面的目的，目前在计算机系统中通常采用三级存储器构造，即使用高速缓冲存储器、主存储器和储器构造，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个一致的存储系统。辅助存储器，由这三者构成一个一致的存储系统。从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容

6、量接近辅存的容量，而其本钱那么接近廉价慢速的接近辅存的容量，而其本钱那么接近廉价慢速的辅存平均价钱。辅存平均价钱。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 微机系统存储体构造微机系统存储体构造第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 存储器的分类存储器的分类第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述 半导体存储器半导体存储器 什么叫半导体？什么叫半导体？ 导电性能介于导体与绝缘体之间的资料，叫做半导电性能介于导体与绝缘体之间的资料，叫做半导体导体例如：锗、硅、砷化镓等例如：锗、硅、砷化镓等 半导体在科学技术，工农业消费和生活中有着广半导体在科学技术，工农业消

7、费和生活中有着广泛的运用例如：泛的运用例如： 电视、半导体收音机、电子计算机等电视、半导体收音机、电子计算机等 半导体的一些电学特性：半导体的一些电学特性： 压敏性：有的半导体在遭到压力后电阻发生较压敏性：有的半导体在遭到压力后电阻发生较大的变化大的变化 用途：制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，用途：制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，以确定压力的变化以确定压力的变化 热敏性：有的半导体在受热后电阻随温度升高热敏性：有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小而迅速减小 用途：制成热敏电阻，用来丈量很小范围内的温用途：制成热敏电阻，用来丈量很小范围内的温度变化度变化 第五章：存储器及其接口

8、第五章：存储器及其接口概述概述 半导体存储器的分类半导体存储器的分类 半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM只读存储器只读存储器(Read Only Memory,ROM)(Read Only Memory,ROM)：内容

9、只可读出不可写入，最：内容只可读出不可写入，最大优点是所存信息可长期保管，断电时，大优点是所存信息可长期保管，断电时，ROMROM中的信息不会消逝。主中的信息不会消逝。主要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。 半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM 掩膜掩膜ROM 在出厂在出厂前由芯片厂家将程序前由芯片厂家将程序写到写到rom里，以后永里，以后永远不能修正。远不能修正。 如图

10、是一如图是一个简单的个简单的44位的位的MOS ROM存储阵列，存储阵列，两位地址输入，经译两位地址输入，经译码后，输出四条字选码后，输出四条字选择线，每条字选择线择线，每条字选择线选中一个字，此时位选中一个字，此时位线的输出即为这个字线的输出即为这个字的每一位。此时，假的每一位。此时，假设有管子与其相连设有管子与其相连如位线如位线1和位线和位线4，那么相应的，那么相应的MOS管就导通，输管就导通，输出低电平，表示逻辑出低电平，表示逻辑“0；否那么如位；否那么如位线线2和位线和位线3输出输出高电平，表示逻辑高电平，表示逻辑“1。(0110、0101、1010、0000) 第五章：存储器及其接口

11、第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM 可编程的可编程的ROM(Programmable-ROM，PROM) 掩模掩模ROM的存储单元在消费完成之后，的存储单元在消费完成之后，其所保管的信息就曾经固定下来了，这给运用者带其所保管的信息就曾经固定下来了，这给运用者带来了不便。为理处理这个矛盾，设计制造了一种可来了不便。为理处理这个矛盾，设计制造了一种可由用户经过简易设备写入信息的由用户经过简易设备写入信息的ROM器件，即可器件，即可编程的编程的ROM，又称为，又称为PROM。 PROM 的类型有多种，如二极管破坏的类型有多种，如二极管破坏型型PROM存储器，在出厂时，存储体中每条

12、字线存储器，在出厂时，存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的PN结，字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储结，字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储器中一切的存储内容均为器中一切的存储内容均为“1。假设用户需求写。假设用户需求写入程序，那么要经过专门的入程序，那么要经过专门的PROM写入电路，产写入电路，产生足够大的电流把要写入生足够大的电流把要写入“1的那个存储位上的的那个存储位上的二极管击穿，呵斥这个二极管击穿，呵斥这个PN结短路，只剩下顺向的结短路，只剩下顺向的二极管跨连字线和位线，这时，此位二极管跨连字线和位线，这时，此位

13、就意味着写就意味着写入了入了“1。读出的操作同掩模。读出的操作同掩模ROM。 除此之外，还有一种熔丝式除此之外，还有一种熔丝式PROM，用户编程时，靠公用写入电路产生脉冲电流，来烧用户编程时，靠公用写入电路产生脉冲电流，来烧断指定的熔丝，以到达写入断指定的熔丝，以到达写入“1的目的。的目的。 对对PROM来讲，这个写入的过程称之来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常任务，为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常任务，烧断后的熔丝不能再接上，所以这种烧断后的熔丝不能再接上，所以这种ROM器件只器件只能固化一次程序，数据写入后，就不能再改动了。能固化一次程序，数据写入后，就不

14、能再改动了。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM可擦除可编程可擦除可编程ROM(Erasable Programmable ROM,EPROM) EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。普通擦除信息需用擦除器。普通擦除信息

15、需用紫外线照射紫外线照射l520分钟。分钟。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM电可擦除可编程电可擦除可编程ROM (Electronic Erasible Programmable ROM, EEPROM) EEPROM内资料的写入要用公用的编程器，并且往内资料的写入要用公用的编程器，并且往芯片中写内容时必需求加一定的编程电压芯片中写内容时必需求加一定的编程电压(1224V，随不同，随不同的芯片型号而定的芯片型号而定)。 EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的公用刷新程序就可以轻而易编程电

16、压，此时，只需用厂商提供的公用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EPROM芯片芯片的双电压特性，可以使的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在晋级时，具有良好的防毒功能，在晋级时，把跳线开关打至把跳线开关打至“ON的位置，即给芯片加上相应的编程电压，的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地晋级；平常运用时，那么把跳线开关打至就可以方便地晋级；平常运用时，那么把跳线开关打至“OFF的位置，防止病毒对的位置，防止病毒对BIOS芯片的非法修正。芯片的非法修正。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存

17、储器只读存储器ROMROM 快擦型存储器快擦型存储器(Flash Memory) 快擦型存储器是不用电池供电的、高快擦型存储器是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储器，它以性能好、功速耐用的非易失性半导体存储器，它以性能好、功耗低、体积小、分量轻等特点活泼于便携机存储器耗低、体积小、分量轻等特点活泼于便携机存储器市场。市场。 快擦型存储器具有快擦型存储器具有EEPROM的特点，的特点，可在计算机内进展擦除和编程，它的读取时间与可在计算机内进展擦除和编程，它的读取时间与DRAM类似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦类似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储器有型存储器有5V或或12V两种供

18、电方式。对于便携机两种供电方式。对于便携机来讲，用来讲，用5V电源更为适宜。快擦型存储器操作简电源更为适宜。快擦型存储器操作简便，编程、擦除、校验等任务均已编成程序，可由便，编程、擦除、校验等任务均已编成程序，可由配有快擦型存储器系统的中央处置机予以控制。配有快擦型存储器系统的中央处置机予以控制。 快擦型存储器可替代快擦型存储器可替代EEPROM，在某，在某些运用场所还可取代些运用场所还可取代SRAM，尤其是对于需求配备，尤其是对于需求配备电池后援的电池后援的SRAM系统，运用快擦型存储器后可省系统，运用快擦型存储器后可省去电池。快擦型存储器的非易失性和快速读取的特去电池。快擦型存储器的非易失

19、性和快速读取的特点，能满足固态盘驱动器的要求，同时，可替代便点，能满足固态盘驱动器的要求，同时，可替代便携机中的携机中的ROM，以便随时写入最新版本的操作系，以便随时写入最新版本的操作系统。快擦型存储器还可运用于激光打印机、条形码统。快擦型存储器还可运用于激光打印机、条形码阅读器、各种仪器设备以及计算机的外部设备中。阅读器、各种仪器设备以及计算机的外部设备中。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例第五章：存

20、储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM随机存储器随机存储器(Random Access Memory,RAM)(Random Access Memory,RAM)：在微机系统的任务过程：在微机系统的任务过程中，可以随机地对其中的各个存储单元进展读写操作。中，可以随机地对其中的各个存储单元进展读写操作。 半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM 静态随机存储器静态随机存储器(Static RAM,SRAM) SRAM其存

21、储电路是以双稳态触发器为其存储电路是以双稳态触发器为根底，只需不掉电，信息永不会丧失，不需求刷新根底，只需不掉电，信息永不会丧失，不需求刷新电路。电路。SRAM的主要性能是：存取速度快、功耗较的主要性能是：存取速度快、功耗较大、容量较小。它普通适用于构成高速缓冲存储器大、容量较小。它普通适用于构成高速缓冲存储器Cache。 VCC(+5V)T3T2T1T4VCCT3T1T4T2X地址译码线ABD0D0T5T6T7T8(I/O)I/O接Y地址译码器AB第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM 动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM) DRAM是依托电

22、容来存储信息，电路简单集成度高，但电容漏电，信息会丧失，故需求公用电路定期进展刷新。DRAM的主要性能是：容量大、功耗较小、速度较慢。它被广泛地用作内存贮器的芯片。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器的系统构造存储器的系统构造 普通情况下，一个存储器系统由以下几部分组成。普通情况下，一个存储器系统由以下几部分组

23、成。 根本存储单元：一个根本存储单元可以存放一位二进制信根本存储单元：一个根本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的形状，并可以在息，其内部具有两个稳定的且相互对立的形状，并可以在外部对其形状进展识别和改动。不同类型的根本存储单元，外部对其形状进展识别和改动。不同类型的根本存储单元，决议了由其所组成的存储器件的类型不同。决议了由其所组成的存储器件的类型不同。 存储体：一个根本存储单元只能保管一位二进制信息，假存储体：一个根本存储单元只能保管一位二进制信息，假设要存放设要存放MN个二进制信息，就需求用个二进制信息，就需求用MN个根本存储单个根本存储单元，它们按一定的规那

24、么陈列起来，由这些根本存储单元元，它们按一定的规那么陈列起来，由这些根本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。 地址译码器：由于存储器系统是由许多存储单元构成的，地址译码器：由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元普通存放每个存储单元普通存放8位二进制信息，为了加以区分，我位二进制信息，为了加以区分，我们必需首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元们必需首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地址译码器的作用就是用来接受不同的地址。地址译码器的作用就是用来接受CPU送来的送来的地址信号并对它进展译码，选择与此地址码相对应的存储

25、地址信号并对它进展译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进展读单元，以便对该单元进展读/写操作。存储器地址译码有两写操作。存储器地址译码有两种方式，通常称为单译码与双译码。种方式，通常称为单译码与双译码。单译码：单译码方式又称字构造，适用于小容量存储器。单译码：单译码方式又称字构造，适用于小容量存储器。双译码：双译码构造中，将地址译码器分成两部分，即行双译码：双译码构造中，将地址译码器分成两部分，即行译码器译码器(又叫又叫X译码器译码器)和列译码器和列译码器(又叫又叫Y译码器译码器)。X译码器译码器输出行地址选择信号，输出行地址选择信号，Y译码器输出列地址选择信号，行列译码器输出列

26、地址选择信号，行列选择线交叉处即为所选中的单元。选择线交叉处即为所选中的单元。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器的系统构造存储器的系统构造 4. 片选与读片选与读/写控制电路：片选信号用以实现芯片写控制电路：片选信号用以实现芯片的选择。对于一个芯片来讲，只需当片选信号有效的选择。对于一个芯片来讲，只需当片选信号有效时，才干对其进展读时，才干对其进展读/写操作。片选信号普通由地写操作。片选信号普通由地址译码器的输出及一些控制信号来构成，而读址译码器的输出及一些控制信号来构成，而读/写写控制电路那么用来控制对芯片的读控制电路那么用来控制

27、对芯片的读/写操作。写操作。 I/O电路：电路：I/O电路位于系统数据总线与被选中的电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间，用来控制信息的读出与写入，必要存储单元之间，用来控制信息的读出与写入，必要时，还可包含对时，还可包含对I/O信号的驱动及放大处置功能。信号的驱动及放大处置功能。 集电极开路或三态输出缓冲器：为了扩展存储器系集电极开路或三态输出缓冲器：为了扩展存储器系统的容量，经常需求将几片统的容量，经常需求将几片RAM芯片的数据线并芯片的数据线并联运用或与双向的数据线相连，这就要用到集电极联运用或与双向的数据线相连，这就要用到集电极开路或三态输出缓冲器。开路或三态输出缓冲器。 其它外

28、围电路：对不同类型的存储器系统，有时，其它外围电路：对不同类型的存储器系统，有时，还专门需求一些特殊的外围电路，如动态还专门需求一些特殊的外围电路，如动态RAM中中的预充电及刷新操作控制电路等，这也是存储器系的预充电及刷新操作控制电路等，这也是存储器系统的重要组成部分。统的重要组成部分。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器的系统构造存储器的系统构造CPU时序/控制控制信号控制信号存储体MB读写驱动器MDR地址译码器MARN位数据总线M位地址总线第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接

29、存储器的系统构造存储器的系统构造3232=1024存储单元驱动器X译码器地址反向器I/O电路Y译码器地址反向器控制电路输出驱动12321232输入输出321231读/写选片1A0A2A3A4A5A6A7A8A9A321231第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 根本存储器芯片模型根本存储器芯片模型 在微型系统中，在微型系统中，CPU对存储器进展读写对存储器进展读写操作，首先要由地址总线给出地址信号，选择要进操作，首先要由地址总线给出地址信号，选择要进展读展读/写操作的存储单元，然后经过控制总线发出写操作的存储单元，然后经过控制总线发出相应的读

30、相应的读/写控制信号，最后才干在数据总线上进写控制信号，最后才干在数据总线上进展数据交换。所以，存储器芯片与展数据交换。所以，存储器芯片与CPU之间的衔之间的衔接，本质上就是其与系统总线的衔接，包括接，本质上就是其与系统总线的衔接，包括(1)地地址线的衔接；址线的衔接；(2)数据线的衔接；数据线的衔接；(3)控制线的衔接。控制线的衔接。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 根本存储器芯片模型根本存储器芯片模型 地址线的位数：从图中可看出地址线的位数决议了地址线的位数：从图中可看出地址线的位数决议了芯片内可寻址的单元数目，如芯片内可寻址的单元数

31、目，如Intel2114(1K4)有有10条地址线，那么可寻址的单元数为条地址线，那么可寻址的单元数为1024个；个；Intel2116(16K1)有有14条地址线，那么可寻址条地址线，那么可寻址的单元数为的单元数为16K个。个。 数据线的根数：数据线的根数：RAM芯片的数据线多数为芯片的数据线多数为1条，条，静态静态RAM芯片普通有芯片普通有4条和条和8条。假设为条。假设为1条数据条数据线，那么称为位片存贮芯片；假设有线，那么称为位片存贮芯片；假设有4条数据线，条数据线，那么该芯片可作为数据的低那么该芯片可作为数据的低4位或高位或高4位；假设有位；假设有8条数据线，那么该芯片正好作为一个字节

32、数，其条数据线，那么该芯片正好作为一个字节数，其引脚已指定相应数据位的称号。引脚已指定相应数据位的称号。 控制线：控制线：RAM芯片的控制引脚信号普通有：芯片芯片的控制引脚信号普通有：芯片选择信号、读选择信号、读/写控制信号，对动态写控制信号，对动态RAMDRAM还有行、列地址选通讯号。还有行、列地址选通讯号。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 根本存储器芯片模型 存储芯片型号存储芯片型号 存储容量存储容量 地址线地址线数据线数据线2101（1K1B）10241BA0A9D02114（1K4B）10244BA0A9D0D34118（1K8

33、B） 10248B A0A9D0D76116（2K8B） 20488B A0A10D0D76232（4K8B）410248BA0A11 D0D76264（8K8B）810248BA0A12D0D761256（32K8B） 3210248B A0A14D0D72732（4K8B）410248BA0A11D0D7第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接 在实践运用中，进展存储器与CPU的衔接需求思索以下几个问题：CPU的总线负载才干；CPU与存储器之间的速度匹配；存储器地址分配和片选；控制信号的衔接。 (1)控制线的衔接：即

34、如何用CPU的存储器读写信号同存储器芯片的控制信号线衔接，以实现对存储器的读写操作。简单系统：CPU读写信号与存储器芯片的读写信号直接相连。复杂系统：CPU读写信号和其它信号组合后与存储器芯片的读写信号直接相连。 CPU读信号最终和存储器的读信号相连，CPU写信号最终和存储器的写信号相连。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接 (2) 数据线的衔接：假设一个芯片内的存储单元是8位，那么它本身就作为一组，其引脚D0D7可以和系统数据总线D0D7或D8D15直接相连。假设一组芯片(4个或8个)才干组成8位存储单元的构造，那

35、么组内不同芯片应与不同的数据总线相连。 61168086D7D0I/O8I/O12164(0)8086D7D0DIN(DOUT)2164(6)DIN(DOUT)2164(7)DIN(DOUT)D6第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接存储器芯片分组 位扩展(加大字长) 例 用8个16K1bit芯片组成16K8bit的存储器。A0A13D0D1D2D716K1CSCSCSCSWEWEWEWE16K1D0D1D2D7第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU

36、的衔接 (3) 地址线的衔接：将用以“字选的低位地址总线直接与存贮芯片的地址引脚相连，将用以“片选的高位地址总线送入译码器。 可以根据所选用的半导体存储器芯片地址线的多少，把CPU的地址线分为芯片外(指存储器芯片)地址和芯片内的地址，片外地址经地址译码器译码后输出。作为存储器芯片的片选信号，用来选中CPU所要访问的存储器芯片。片内地址线直接接到所要访问的存储器芯片的地址引脚，用来直接选中该芯片中的一个存储单元。对4K8b的2732而言，片外地址线为A19A12，片内地址线为A11A0；对2K8b的6116而言，片外地址线为A19A11，片内地址线为A10A0。27328086译码器A19A12

37、A11A0A11A061168086译码器A19A11A10A0A10A0第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接 字扩展(扩展地址) CSWECSWECSWECSWE16K416K416K416K4A0A13WED0D1D2D3译码器译码器A14A15123D0 D3D0 D3D0 D3D0 D3第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接 组成一个存储系统通常是由多个存储芯片组成。CPU每次访问内存只能对一个存储单元进展读或写，这个单元位于某个芯片

38、中或一组芯片中。因此，首先要找到这个或这组芯片，这就是所谓的片选问题。换句话说，就是每当CPU访问内存，如何产生相应芯片的片选信号。指定一个存贮单元是由CPU给出的地址来决议的，硬件寻址的方法是将地址总线分成两部分。一部分直接送入芯片进展“片内地址译码，确定片内单元的位置；另一部分送入译码器进展“片外地址译码产生片选信号。 通常我们有三种片选方法：线选法、全译码法、部分译码法。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接线选法 在剩余的高位地址总线中，任选一位作为片选信号直接与存贮芯片的CS引脚相连，这种方式就称为线选法。

39、其特点是无需译码器，但有较多的地址重叠区。该方法适用于存储器容量不大，所运用的存储芯片数量不多，而CPU寻址空间远远大于存储器容量。11KBCS21KBCS31KBCS41KBCSA10A11A13A11A0A9第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接线选法 例5-1：用5片Intel6116(2K8)组成10K8位的存储器系统。求每块芯片的地址范围。RAM2KBRAM2KBRAM2KBCSCSCSCSCSA11A12A13A14A15D0-D7A0-A10345RAM2KBRAM2KB12第五章：存储器及其接口第五章：

40、存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接线选法 A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地 址范围 0 1 1 1 1 0 0 7800H 0 1 1 1 1 1 1 7FFFH 1 0 1 1 1 0 0 B800H 1 0 1 1 1 1 1 BFFFH 1 1 0 1 1 0 0 C800H 1 1 0 1 1 1 1 CFFFH 1 1 1 0 1 0 0 E800H 1 1 1 0 1 1 1 EFFFH 1 1 1 1 0 0 0 F000H 1 1 1 1 0 1 1 F7FFH存储器存储器5地址范围地址范围存储器存储器

41、4地址范围地址范围存储器存储器3地址范围地址范围存储器存储器2地址范围地址范围存储器存储器1地址范围地址范围第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接线选法 A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地 址范围? 0 1 1 1 1 0 0 ?7800H? 0 1 1 1 1 1 1 ?7FFFH ? 1 0 1 1 1 0 0 ?B800H? 1 0 1 1 1 1 1 ?BFFFH ? 1 1 0 1 1 0 0 ?C800H? 1 1 0 1 1 1 1 ?CFFFH?

42、1 1 1 0 1 0 0 ?E800H? 1 1 1 0 1 1 1 ?EFFFH ? 1 1 1 1 0 0 0 ?F000H? 1 1 1 1 0 1 1 ?F7FFH第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接全译码法 除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，将剩余的地址总线全部送入“片外地址译码器中进展译码的方法就称为全译码法。其特点是物理地址与实践存储单元一一对应，但译码电路复杂。 8KB(2)CS8KB(1)CS 8KB(8)CS 3-8译码器A0A12A13A15Y0Y1Y7第五章：存储器及其接口第五章：存

43、储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接全译码法 例5-2：用16片Intel6232(4K8)组成64K8位的存储器系统。求每块芯片的地址范围。4KB (1)4KB (2)4KB (16)译译码码器器CSCSCSY0Y1Y15A15-A12.第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接全译码法 A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地地 址址范围范围 0 0 0 0 0 0 0 Y1 0000H-0FFFH 0 0 0 1 0 0 0 Y2 1000H-1FFFH

44、 0 0 1 0 0 0 0 Y3 2000H-2FFFH 1 1 0 1 0 0 0 Y14 D000H-DFFFH 1 1 1 0 0 0 0 Y15 E000H-EFFFH 1 1 1 1 0 0 0 Y16 F000H-FFFFH 存储器存储器1地址范围地址范围存储器存储器2地址范围地址范围存储器存储器3地址范围地址范围存储器存储器14地址范围地址范围存储器存储器15地址范围地址范围存储器存储器16地址范围地址范围第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接部分译码法 除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，剩余的

45、部分不是全部参与译码的方法就称为部分译码。其特点是译码电路比较简单，但出现“地址重叠区，一个存贮单元可以由多个地址对应。 第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接部分译码法 例5-3：用8片Intel6116(2K8)组成16K8位的存储器系统。求每块芯片的地址范围。2KB (1)2KB (2)2KB (8)译译码码器器CSCSCSY0Y1Y7A0-A10地址总线数据总线D0-D7A15-A11中任三根.第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接地址

46、译码器 将CPU与存储器衔接时，首先根据系统要求，确定存储器芯片地址范围，然后进展地址译码，译码输出送给存储器的片选引脚CS。可以进展地址译码功能的部件叫做地址译码器。常见的地址译码器如74LS电路。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接地址译码器 如图给出了该译码器的引脚和译码逻辑框图。由图可看到，译码器74LS的任务条件是控制端G1=1,G2A*=0,G2B*=0，译码输入端为C、B、A，故输出有八种状态，因规定CS*低电平选中存储器，故译码器输出也是低电平有效。当不满足编译条件时，74LS输出全为高电平，相当于译

47、码器未任务。74LS的真值表如下表。 0Y0Y2Y3Y4Y5Y0Y7YCA2GB2GBA1G第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与衔接存储器芯片的扩展与衔接 存储器芯片与CPU的衔接地址译码器 2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y G1 C B A译码输出1 0 00 0 0=0，其他为11 0 00 0 1=0，其他为11 0 00 1 0=0，其他为11 0 00 1 1=0，其他为11 0 01 0 0=0，其他为11 0 01 0 1=0，其他为11 0 01 1 0=0，其他为11 0 01 1 1=0，其他为1不是上述情况 全为17Y0Y1YAG2BG2第五章：存储

48、器及其接口第五章：存储器及其接口 概述概述 只读存储器只读存储器ROM 随机存储器随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接存储器芯片的扩展及其与系统总线的衔接 典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 SRAM芯片HM6116 6116芯片的容量为2 K8 bit，有2048个存储单元，需11根地址线，7根用于行地址译码输入，4根用于列译码地址输入，每条列线控制8位，从而构成了128128个存储阵列，即16 384个存储体。6116的控制线有三条，片选CS、输出允许OE和读写控制WE。A71A62

49、A53A44A35A26A17A08D09D110D211GND12242322212019181716151413VCCA8A9WEOEA10CSD7D6D5D4D3行译码128128存储矩阵A10A4列I/O列译码输入数据控制逻辑D7D0CSWEOEA3A0第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 SRAM芯片HM6116 Intel 6116存储器芯片的任务过程如下： 读出时，地址输入线A10A0送来的地址信号经地址译码器送到行、列地址译码器，经译码后选中一个存储单元(其中有8个存储位)，由CS、OE、WE构成读出逻辑(CS=0，OE=0，WE

50、=1)，翻开右面的8个三态门，被选中单元的8位数据经I/O电路和三态门送到D7D0输出。写入时，地址选中某一存储单元的方法和读出时一样，不过这时CS=0，OE=1，WE=0，翻开左边的三态门，从D7D0端输入的数据经三态门和输入数据控制电路送到I/O电路，从而写到存储单元的8个存储位中。当没有读写操作时，CS=1，即片选处于无效形状，输入输出三态门至高阻形状，从而使存储器芯片与系统总线“脱离。6116的存取时间在85150 ns之间。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 DRAM芯片2164 A7A0RASCASDINDOUTWE12345678

51、NCDINWERASA0A2A1VDD161514131211109A7A5A4A3A6DOUTCASVSSCASRASWEA7A0VDDVSS地址输入列地址选通行地址选通写允许5V地第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 DRAM芯片2164 DRAM芯片2164A的容量为64 K1 bit，即片内有65 536个存储单元，每个单元只需1位数据，用8片2164A才干构成64 KB的存储器。假想象在2164A芯片内寻址64 K个单元，必需用16条地址线。但为减少地址线引脚数目，地址线又分为行地址线和列地址线，而且分时任务，这样DRAM对外部只需引出

52、8条地址线。芯片内部有地址锁存器，利用多路开关，由行地址选通讯号RAS(Row Address Strobe)，把先送来的8位地址送至行地址锁存器，由随后出现的列地址选通讯号CAS(Column Address Strobe)把后送来的8位地址送至列地址锁存器，这8条地址线也用手刷新，刷新时一次选中一行，2 ms内全部刷新一次。Intel 2164A的内部构造表示图如下图。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 DRAM芯片2164 128128存储矩阵1/128行译码器128128存储矩阵128读出放大器1/128列译码128读出放大器12812

53、8存储矩阵1/128行译码器128128存储矩阵128读出放大器1/128列译码128读出放大器A0A1A2A3A4A5A6A78位地址锁存器行时钟缓冲器列时钟缓冲器写允许时 钟缓冲器RASCASWEDIN数据输入缓 冲 器1/4I/O门输 出缓冲器DOUTVDDVSS第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 DRAM芯片2164 图中64 K存储体由4个128128的存储矩阵组成，每个128128的存储矩阵，由7条行地址线和7条列地址线进展选择，在芯片内部经地址译码后可分别选择128行和128列。锁存在行地址锁存器中的七位行地址RA6RA0同时加到

54、4个存储矩阵上，在每个存储矩阵中都选中一行，那么共有512个存储电路可被选中，它们存放的信息被选通至512个读出放大器，经过鉴别后锁存或重写。锁存在列地址锁存器中的七位列地址CA6CA0(相当于地址总线的A14A8)，在每个存储矩阵中选中一列，然后经过4选1的I/O门控电路(由RA7、CA7控制)选中一个单元，对该单元进展读写。2164A数据的读出和写入是分开的，由WE信号控制读写。当WE为高时，实现读出，即所选中单元的内容经过三态输出缓冲器在DOUT脚读出。而WE当为低电平常，实现写入，DIN引脚上的信号经输入三态缓冲器对选中单元进展写入。2164A没有片选信号，实践上用行选RAS、列选CA

55、S信号作为片选信号。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 EPROM芯片2732A 4K8位 存取时间为200ns、250ns； 1引脚功能： 24脚，图5-12a 地址线：12条，A11A0 数据线：8条，O7O0 控制线：2条，-CE片选-OE：输出允许复用 电气引脚：3条，Vcc+5V，GND地 Vpp+21V，编程高压，与-OE引脚复用。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 EPROM芯片2732A 2任务方式：6种 1读方式： 当地址有效后，-CE和-OE同时有效，读 2待用方式： -CE

56、无效时，坚持形状，输出高阻，-OE不起作用，自动进入低功耗125mA降到35mA 3编程方式： -OE/Vpp引脚加21V高压时，进入编程方式。 编程地址送地址引脚，数据引脚输入8位编程数据，地址和数据稳定后，-CE端加1个低有效的50ms55ms编程脉冲直流信号不起作用，写入1个单元。然后可换地址、数据写第2个单元。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 EPROM芯片2732A 2任务方式：6种 4编程制止方式： -OE/Vpp加21V高压，-CE加高电平，制止编程，输出高阻。 5输出制止方式： -CE有效，-OE加高电平，制止输出，数据线高阻。 6Intel标识符方式： A9引脚加高压，-CE、-OE有效时，可从数据线上读出制造厂和器件类型的编码。第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 例：有一个8086CPU与半导体芯片的接口如下