安徽大学微机原理【第四、五讲】 存储器.

1、微型计算机系统第五章 存 储 器 安徽大学计算机科学与技术学院第五章第五章 存储器存储器教学重点n 存储器的分类和功能存储器的分类和功能n 随机存储器（RAM）n 只读存储器（只读存储器（ROM）n CPU与存储器的连接 存储器的存储器的分类分类 存储器是计算机系统中用来存储信息的部存储器是计算机系统中用来存储信息的部件，它是计算机中的重要硬件资源。件，它是计算机中的重要硬件资源。 从存储程序式的冯从存储程序式的冯.诺依曼经典结构而言，诺依曼经典结构而言，没有存储器，就无法构成现代计算机。没有存储器，就无法构成现代计算机。 一、存储器的分类和功能一、存储器的分类和功能CPUCACHE主存（内存

2、）主存（内存）辅存（外存）辅存（外存）n微型计算机的存储结构微型计算机的存储结构n寄存器寄存器位于位于CPU中中n主存主存由半导体存储由半导体存储器器(ROM/RAM)构成构成n辅存辅存指磁盘、磁带、指磁盘、磁带、磁鼓、光盘等大容量存磁鼓、光盘等大容量存储器，采用磁、光原理储器，采用磁、光原理工作工作n高速缓存高速缓存(CACHE)由静态由静态RAM芯片构成芯片构成内存内存（半导体（半导体存储器）存储器）只读存储器只读存储器 （ROM）随机存取存储器随机存取存储器（RAM）静态静态RAM（SRAM）动态动态RAM（DRAM） 非易失非易失RAM（NVRAM）掩膜式掩膜式ROM一次性可编程一次性

3、可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程电擦除可编程ROM（EEPROM）一、存储器的分类和功能1. 读写存储器RAM组成单元速度集成度应用SRAM触发器快低小容量系统DRAM极间电容慢高大容量系统NVRAM带微型电池慢低小容量非易失一、存储器的分类和功能2. 只读存储器ROMn掩膜掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改信息制作在芯片中，不可更改nPROM：允许一次编程，此后不可更改允许一次编程，此后不可更改nEPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程用户多次擦除和编程nEEPROM（E2

4、PROM）：）：采用加电方法在线进行采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写擦除和编程，也可多次擦写nFlash Memory（闪存）：能够快速擦写的（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（，但只能按块（Block）擦除）擦除一、存储器的分类和功能Infineon(英飞菱)的内存条结构剖析3、内存芯片（颗粒）内存的芯片就是内存的灵魂所在，内存、内存芯片（颗粒）内存的芯片就是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片决定的。的性能、速度、容量都是由内存芯片决定的。4、内存颗粒空位、内存颗粒空位在内存条上你可能常看到这样的空位，这是因为采用的在内存条上你可能常看到这样的空位

5、，这是因为采用的封装模式预留了一片内存芯片。封装模式预留了一片内存芯片。5、电容、电容电容采用贴片式电容，它为提高内存条的稳定性起了电容采用贴片式电容，它为提高内存条的稳定性起了很大作用。很大作用。6、电阻、电阻电阻也是采用贴片式设计，一般好的内存条电阻的分电阻也是采用贴片式设计，一般好的内存条电阻的分布规划也很整齐合理。布规划也很整齐合理。7、内存固定卡缺口：内存插到主板上后，主板上的内存插、内存固定卡缺口：内存插到主板上后，主板上的内存插槽会有两个夹子牢固的扣住内存，这个缺口便是用于固定槽会有两个夹子牢固的扣住内存，这个缺口便是用于固定内存用的。内存用的。Infineon(英飞菱)的内存条

6、结构剖析8、内存脚缺口内存的脚上的缺口一是用来防止内存插、内存脚缺口内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的，二是用来区分不同的内存，以前的反的，二是用来区分不同的内存，以前的SDRAM内存条是内存条是有两个缺口的，而有两个缺口的，而DDR则只有一个缺口，不能混插。则只有一个缺口，不能混插。9、SPD是一个八脚的小芯片，它实际上是一个是一个八脚的小芯片，它实际上是一个EEPROM可擦写存贮器，这的容量有可擦写存贮器，这的容量有256字节，可以写入一点信息，字节，可以写入一点信息，这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等，以协调计算机

7、系统更好的工作。间等，以协调计算机系统更好的工作。Infineon(英飞菱)的内存条结构剖析二、随机存取存储器静态静态RAMSRAM 2114SRAM 6264动态动态RAMDRAM 4116DRAM 21641 静态RAMnSRAM的基本存储单元是触发器电路的基本存储单元是触发器电路n每个基本存储单元存储二进制数一位每个基本存储单元存储二进制数一位n许多个基本存储单元形成行列存储矩阵许多个基本存储单元形成行列存储矩阵SRAM芯片6264n存储容量为存储容量为8K8n28个个引脚：引脚：n13根地址线根地址线A12A0n8根数据线根数据线D7D0n片选片选CE1*、CE2n读写读写WE*、OE

8、*+5VWE*CE2A8A9A11OE*A10CE1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615SRAM 6264的功能工作方式CE1*CE2WE*OE*D7D0未选中未选中读操作写操作1000111001高阻高阻输出输入2 动态RAMnDRAM的基本存储单元是单个场效应管的基本存储单元是单个场效应管及其极间电容及其极间电容n必须配备必须配备“读出再生放大电路读出再生放大电路”进行刷新进行刷新n每次同时对一行的存储单元进行刷新每次同时对一行的存储单元进行刷新n每个

9、基本存储单元存储二进制数一位每个基本存储单元存储二进制数一位n许多个基本存储单元形成行列存储矩阵许多个基本存储单元形成行列存储矩阵DRAM芯片2164n存储容量为存储容量为 64K1n16个个引脚：引脚：n8 根地址线根地址线A7A0n1 根数据输入线根数据输入线DINn1 根数据输出线根数据输出线DOUTn行地址选通行地址选通 -RASn列地址选通列地址选通 -CASn读写控制读写控制 -WENCDIN-WE-RASA0A2A1GNDVSS-CASDOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109DRAM芯片2164访问过程：访问过程：1.先使先使RAS#有效，选中某

10、有效，选中某一 行 ， 即一 行 ， 即 4 个 矩 阵 ，个 矩 阵 ，128*4=512个单元；个单元；2.再使再使CAS#有效，使有效，使128列中的某一列被选中；列中的某一列被选中；3.RA7,CA7组成组成1：4 I/O门电路，选中某一矩阵读门电路，选中某一矩阵读写。写。NCDIN-WE-RASA0A2A1GNDVSS-CASDOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109三、只读存储器EPROMEPROM 2716EPROM 2764EEPROMEEPROM 2717AEEPROM 2864A1 EPROMn顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过顶部开

11、有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息擦除原有信息n一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程n编程后，应该贴上不透光封条编程后，应该贴上不透光封条n出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息1n编程就是将某些单元写入信息编程就是将某些单元写入信息01 EPROMEPROM芯片2764n存储容量为存储容量为8K8n28个个引脚：引脚：n13根地址线根地址线A12A0n8根数据线根数据线D7D0n片选片选CE*n编程脉冲编程脉冲PGM*n读写读写OE*n编 程 电 压编 程 电 压 VPP（+5V/+21-25V）Vp

12、pA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGM*NCA8A9A11OE*A10CE*D7D6D5D4D312345678910111213142827262524232221201918171615EPROM 2764的功能工作方式CE*OE*PGM*A9VPPDO7DO0读出0015V输出读出禁止0115V高阻待用15V高阻Intel标识0012V15V输出编码标准编程01负脉冲25V输入Intel编程01负脉冲25V输入编程校验00125V输出编程禁止125V高阻2 EEPROMn用加电方法，进行在线（无需拔下，用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在电路中）擦写（擦

13、除和编程一直接在电路中）擦写（擦除和编程一次完成）次完成）n有字节擦写、块擦写和整片擦写方法有字节擦写、块擦写和整片擦写方法n并行并行EEPROM：多位同时进行：多位同时进行n串行串行EEPROM：只有一位数据线：只有一位数据线EEPROM芯片2817An存储容量为存储容量为2K8n28个个引脚：引脚：n11根地址线根地址线A10A0n8根数据线根数据线I/O7I/O0n片选片选CE*n读写读写OE*、WE*n状态输出状态输出RDY/BUSY*NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GNDVccWE*NCA8A9NCOE*A10CE*I/O7I/O6I/O5I/O4I

14、/O312345678910111213142827262524232221201918171615EEPROM 2817A的功能工作方式CE*OE*WE*RDY/BUSY*I/O7I/O0读出维持字节写入0100110高阻高阻0输出高阻输入EEPROM芯片2864An存储容量为存储容量为8K8n28个个引脚：引脚：n13根地址线根地址线A12A0n8根数据线根数据线I/O7I/O0n片选片选CE*n读写读写OE*、WE*VccWE*NCA8A9A11OE*A10CE*I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GND1234567

15、8910111213142827262524232221201918171615EEPROM 2864A的功能工作方式CE*OE*WE*I/O7I/O0读出维持写入数据查询01000101负脉冲1输出高阻输入输出四、存储器与CPU的接口1.地址选择地址选择p 线性选择法线性选择法p 全译码法全译码法p 部分译码法部分译码法2. 与与8086的连接的连接片选端片选端D7D0A19A10A9A0（2）A9A0D7D0CE（1）A9A0D7D0CE译码器000000000100000000004.1 地址选择1. 线性选择法线性选择法-字扩展法字扩展法4.1 地址选择1. 线性选择法线性选择法-字扩

16、展法字扩展法2114（1）A9A0I/O4I/O1片选片选D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CECE4.1 地址选择1. 线性选择法线性选择法-位扩展法位扩展法4.1 地址选择字扩展与位扩展区别字扩展与位扩展区别p 字扩展是指在不改变位长的情况下扩展存储字扩展是指在不改变位长的情况下扩展存储单元个数单元个数 如：用两片如：用两片8K*8的芯片组成的芯片组成16K*8存储器存储器p 位扩展是指在不改变存储单元个数的前提下位扩展是指在不改变存储单元个数的前提下扩展存储单元的位数扩展存储单元的位数 如：用如：用16K*1的芯片组成的芯片组成16K*8的存储器的存储器2.

17、全译码法全译码法n所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址n包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻址（片选译码）址（片选译码）n采用全译码，采用全译码，每个存储单元的地址都是唯一的，每个存储单元的地址都是唯一的，不存在地址重复不存在地址重复4.1 地址选择例例5.2 假设一个微机系统的假设一个微机系统的RAM容量为容量为4KB，采用，采用1K 8的的RAM芯片，安排在芯片，安排在64K空间的最低空间的最低4K位置，位置，A

18、9A0作为片内寻址，作为片内寻址，A15A10译码后作为芯片寻址。译码后作为芯片寻址。2. 全译码法全译码法n所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址所有的系统地址线均参与对存储单元的译码寻址n包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址包括低位地址线对芯片内各存储单元的译码寻址（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻（片内译码），高位地址线对存储芯片的译码寻址（片选译码）址（片选译码）n采用全译码，采用全译码，每个存储单元的地址都是唯一的，每个存储单元的地址都是唯一的，不存在地址重复不存在地址重复n译码电路可能比较复杂、连线也较多译码电路可能比较复杂、连线也较多4.1 地址选择3. 部分译码法部分译码法4.1 地址选择1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151616A AB BC CG G2A2AG G2B2BG1G1Y7Y7GNDGNDY6Y6Y5Y5Y4Y4Y3Y3Y2Y2Y1Y1Y0Y0VccVcc74LS13874LS138引脚图引脚图输出真值表输出真值表例例, ,用用1K*1的静态的静态RAM芯片位扩充形成芯片位扩充形成2KB*8的存储器，所需芯片数