第六章存储器

1、第第6章章存储器存储器20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2 2第第6章章 存储器存储器主要内容：主要内容：n6.1 概述概述n6.2 随机存储器随机存储器n6.3 只读存储器只读存储器n6.4 8086CPU的存储器扩展的存储器扩展n6.5 存储器地址选择存储器地址选择n6.6 CPU与存储器的连接与存储器的连接学时分配：学时分配：n4学时学时第一节第一节存储器概述存储器概述mov ax,12hcall displayJmp 1234h20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机

2、原理及接口技术4 46.1 概述概述n6.1.1 存储器概述存储器概述n6.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类n6.1.3 半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标n6.1.4 存储器芯片的一般结构存储器芯片的一般结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5 56.1.1存储器概述存储器概述20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6 66.1.1存储器概述存储器概述n将两个或两个以上速度、容量和价格各不相将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存

3、储器用硬件、软件或软硬件相结合的同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方法连接起来就构成方法连接起来就构成存储系统存储系统。n系统的存储速度接近较快的存储器，容量接系统的存储速度接近较快的存储器，容量接近较大的存储器。近较大的存储器。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7 7n微机拥有不同类型的存储部件微机拥有不同类型的存储部件n由上至下容量越来越大，但速度越来越慢由上至下容量越来越大，但速度越来越慢寄存器堆寄存器堆高速缓存高速缓存主存储器主存储器联机外存储器联机外存储器脱机外存储器脱机外存储器快快慢慢小小大大容容量量速速度度

4、CPU内核内核通用寄存器堆及通用寄存器堆及 指令、数据缓冲栈指令、数据缓冲栈存储器的层次结构存储器的层次结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8 8存储器的分类存储器的分类n高速缓冲存储器高速缓冲存储器n主存储器主存储器n辅助存储器辅助存储器内存储器内存储器半导体存储器半导体存储器20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术9 9存储器的分类存储器的分类内存、外存内存、外存n内存内存存放当前运行的程序和数据。存放当前运行的程序和数据。n特点：特点：快，容量小，随机存

5、取，快，容量小，随机存取，CPU可直可直接访问接访问。n通常由通常由半导体存储器半导体存储器构成构成nRAM、ROM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1010存储器的分类存储器的分类内存、外存内存、外存n外存外存存放非当前使用的程序和数据。存放非当前使用的程序和数据。n特点：特点：慢，容量大，顺序存取慢，容量大，顺序存取/块存取。需块存取。需调入内存后调入内存后CPU才能访问才能访问n通常由通常由磁、光存储器磁、光存储器构成，也可以由半导构成，也可以由半导体存储器构成体存储器构成n磁盘、磁带、磁盘、磁带、CD-ROM、DVD

6、-ROM、固、固态盘态盘20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1111n除采用磁、光原理除采用磁、光原理的辅存外，其它存的辅存外，其它存储器主要都是采用储器主要都是采用半导体存储器半导体存储器。n本章介绍采用半导本章介绍采用半导体存储器及其组成体存储器及其组成主存的方法。主存的方法。CPUCACHE主存（内存）主存（内存）辅存（外存）辅存（外存）6.1.1存储器概述存储器概述20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1212n由能够表示二进制数由能够表示二进制数“0”

7、和和“1”的、具有记的、具有记忆功能的一些半导体器件组成。如忆功能的一些半导体器件组成。如触发器、触发器、MOS管的栅极电容等。管的栅极电容等。n能存放一位二进制数的物理器件称为一个存能存放一位二进制数的物理器件称为一个存储元。储元。n若干存储元构成一个存储单元。若干存储元构成一个存储单元。半导体存储器半导体存储器 20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术13136.1.2半导体存储器的分类半导体存储器的分类n按制造工艺按制造工艺n双极型：双极型：速度快速度快、集成度低、功耗大、集成度低、功耗大nMOS型：速度慢、集成度高、型：速

8、度慢、集成度高、功耗低功耗低n按使用属性按使用属性n随机存取存储器随机存取存储器RAM：可读可写可读可写、断电丢、断电丢失失n只读存储器只读存储器ROM：正常只读、：正常只读、断电不丢失断电不丢失20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1414 双极型双极型RAM随机存储器随机存储器RAM 静态静态RAM(SRAM) MOS型型RAM 动态动态RAM(DRAM) 只读存储器只读存储器ROM半导体半导体存储器存储器掩膜式掩膜式ROM一次性可编程一次性可编程ROM(PROM)紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程ROM(EPROM)电可擦除

9、可编程电可擦除可编程ROM(E2PROM)6.1.2半导体存储器的分类半导体存储器的分类20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1515随机存储器随机存储器RAM组成单元组成单元速度速度集成度集成度应用应用SRAM触发器触发器快快低低小容量系统小容量系统DRAM极间电容极间电容慢慢高高大容量系统大容量系统NVRAM 带微型电池带微型电池慢慢低低小容量非易失小容量非易失20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1616只读存储器只读存储器ROMn掩膜掩膜ROM：信息制作在

10、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；用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程并允许用户多次擦除和编程nEEPROM（E2PROM）：）：采用加电方法在线采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写进行擦除和编程，也可多次擦写nFlash Memory（闪存）：（闪存）：能够快速擦写的能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（，但只能按块（Block）擦除）擦除20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1717n

11、存储容量存储容量n 存取时间和存取周期存取时间和存取周期n 存储器带宽存储器带宽 单位时间内存储器可读写的字节数单位时间内存储器可读写的字节数 n 平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（MTBF） 可靠性可靠性n 功耗功耗n 备注：备注：CPU读写存储器的时间必须大于存读写存储器的时间必须大于存储芯片的额定存取时间储芯片的额定存取时间6.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1818n K是是kelo的缩写，的缩写， 1KB=1024B=210 Bn M是是mega的缩写，的缩

12、写，1MB=1024KB=210KBn G是是giga的缩写，的缩写， 1GB=1024MB=210MBn T是是tera的缩写，的缩写， 1TB=1024GB=210 GB6.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标1.存储容量存储容量n 存储器芯片的存储容量：存储器芯片的存储容量：“存储单元个数每存储单元个数每存储单元的位数存储单元的位数”。n 对于以字节编址的微型机，以字节数表示容量对于以字节编址的微型机，以字节数表示容量20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术1919n 例：例： n SRAM芯片芯片6264

13、的容量为的容量为8K8bit，即它有即它有8K个单元个单元(1K=l024)，每个单元存储每个单元存储8位位(一个一个字节字节)二进制数据。二进制数据。n DRAM芯片芯片NMC4l257的容量为的容量为256Klbit，即它有即它有256K个单元，每个单元存储个单元，每个单元存储1位二进位二进制数据。制数据。 6.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术20206.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标2.存取时间和存取周期存取时间和存取周期n 存取时间又称存

14、储器访问时间，即启动一次存取时间又称存储器访问时间，即启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的时间。时间。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术21213.功耗功耗n 使用功耗低的存储器芯片构成存储系统，不使用功耗低的存储器芯片构成存储系统，不仅可以减少对电源容量的要求，而且还可以提仅可以减少对电源容量的要求，而且还可以提高存储系统的可靠性。高存储系统的可靠性。6.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北

15、大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术22224.可靠性可靠性n 计算机要正确地运行，必然要求存储器系统具计算机要正确地运行，必然要求存储器系统具有很高的可靠性。内存发生的任何错误会使计有很高的可靠性。内存发生的任何错误会使计算机不能正常工作。而存储器的可靠性直接与算机不能正常工作。而存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。构成它的芯片有关。n 目前所用的半导体存储器芯片的平均故障间隔目前所用的半导体存储器芯片的平均故障间隔时间（时间（MTBF）约为约为5l06l108小时左右小时左右。6.1.3半导体存储器主要性能指标半导体存储器主要性能指标20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期

16、五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2323地地址址寄寄存存地地址址译译码码存储体存储体控制电路控制电路AB数数据据寄寄存存读读写写电电路路DBOE WE CS6.1.4存储器芯片的一般结构存储器芯片的一般结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2424地地址址译译码码器器三三态态缓缓冲冲器器存储存储矩阵矩阵A0A1An 控制逻辑控制逻辑 D0D1DnR/W 读、写读、写CS 片选信号片选信号n 存储阵列中共有存储阵列中共有2n+1个（地址线个（地址线n+1条）存储单元，条）存储单元，每个存储单元有唯一地址编

17、号。每个存储单元有唯一地址编号。n地址范围：地址范围：0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 16.1.4存储器芯片的一般结构存储器芯片的一般结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2525 存储体存储体n存储器芯片的主要部分，用来存储信息存储器芯片的主要部分，用来存储信息 地址译码电路地址译码电路n根据输入的地址编码来选中芯片内某个特根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的存储单元定的存储单元 片选和读写控制逻辑片选和读写控制逻辑n选中存储芯片，控制读写操作选中存储芯片，控制读写操作6.1.

18、4存储器芯片的一般结构存储器芯片的一般结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2626存储体存储体n每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位位(位片结构位片结构)或多位或多位(字片结构字片结构)二进制数据二进制数据n存储容量与地址、数据线个数有关：存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量芯片的存储容量 2MN存储单元数存储单元数存储单元的位数存储单元的位数 M：芯片的：芯片的地址线根数地址线根数 N：芯片的：芯片的数据线根数数据线根数 20222022年年6 6月月3 3日星期五

19、日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2727地址译码电路地址译码电路n单译码结构单译码结构n双译码结构双译码结构n双译码可简化芯片设计双译码可简化芯片设计n主要采用的译码结构主要采用的译码结构20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术2828译译码码器器A5A4A3A2A1A06301存储单元存储单元64个单元个单元行行译译码码A2A1A0710列译码列译码A3A4A501764个单元个单元单译码单译码双译码双译码地址译码电路地址译码电路20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机

20、原理及接口技术微机原理及接口技术2929片选和读写控制逻辑片选和读写控制逻辑n片选端片选端CS或或CEn有效时，可以对该芯片进行读写操作有效时，可以对该芯片进行读写操作n输出输出OEn控制读操作。有效时，芯片内数据输出控制读操作。有效时，芯片内数据输出n该控制端对应系统的读控制线该控制端对应系统的读控制线n写写WEn控制写操作。有效时，数据进入芯片中控制写操作。有效时，数据进入芯片中n该控制端对应系统的写控制线该控制端对应系统的写控制线第二节第二节随机存储器随机存储器mov ax,12hcall displayJmp 1234h20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大

21、学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3131主要内容：主要内容：nSRAM与与DRAM的主要特点的主要特点n几种常用存储器芯片及其与系统的连接几种常用存储器芯片及其与系统的连接6.2随机存储器随机存储器20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3232n6.2.1静态随机存储器静态随机存储器n6.2.2动态随机存储器动态随机存储器6.2随机存储器随机存储器静态静态RAMSRAM 2114SRAM 6264动态动态RAMDRAM 4116DRAM 216420222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及

22、接口技术微机原理及接口技术3333FSRAM的特点的特点n 读写速度快读写速度快n 所用管子数目多，单个器件容量小所用管子数目多，单个器件容量小n T1、T2总有一个处于总有一个处于导导通状态，功耗较大通状态，功耗较大n SRAM通常用来做通常用来做Cache6.2随机存储器随机存储器20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3434FDRAM的特点的特点n 所用管子少，芯片位密度高所用管子少，芯片位密度高n 功耗小功耗小n 需要刷新需要刷新n 存取速度慢存取速度慢n DRAM主要用来做内存主要用来做内存6.2随机存储器随机存储器2

23、0222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3535nSRAM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存储单元由双稳电路构成，存储信息稳定存储单元由双稳电路构成，存储信息稳定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nSRAM一般采用一般采用“字结构字结构”存储矩阵：存储矩阵：n每个存储单元存放多位（每个存储单元存放多位（4、8、16等）等）n每个存储单元具有一个地址每个存储单元具有一个地址6.2.1静态存储器静态存储器SRAM2

24、0222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3636特点：特点：n用用双稳态触发器双稳态触发器存储信息。存储信息。n速度快速度快(5ns)，不需刷新，外围电路比较简，不需刷新，外围电路比较简单，但集成度低单，但集成度低(存储容量小，约存储容量小，约1Mbit/片片)，功耗大。功耗大。n对容量为对容量为M*N的的SRAM芯片，其地址线数芯片，其地址线数=2M；数据线数；数据线数=N。反之，若。反之，若SRAM芯片的地芯片的地址线数为址线数为K，则可以推断其单元数为，则可以推断其单元数为2K个。个。 6.2.1静态存储器静态存储器SRAM2

25、0222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3737n基本存储电路单元（六管静态存储电路）基本存储电路单元（六管静态存储电路）VCC （+5V）A BT1T2T3T46.2.1静态存储器静态存储器SRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术3838存储矩阵存储矩阵地址译码器地址译码器地址寄存器地址寄存器地址地址 总线总线读写放大器读写放大器数据寄存器数据寄存器数据总线数据总线控制电路控制电路OE WE CESRAM芯片的结构芯片的结构6.2.1静态存储器静态存储器SRA

26、M20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术39391.SRAM芯片芯片2114n存储容量为存储容量为1K4n 10244n18个个引脚：引脚：n10根地址线根地址线A9A0n4根数据线根数据线I/O4I/O1n片选片选CS*n读写读写WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GND20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4040SRAM 2114的读周期的读周期

27、数据数据地址地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECS20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4141SRAM 2114的读周期的读周期nTA读取时间读取时间从读取命令发出到数据稳定出现的时间从读取命令发出到数据稳定出现的时间给出地址到数据出现在外部总线上给出地址到数据出现在外部总线上nTRC读取周期读取周期两次读取存储器所允许的最小时间间隔两次读取存储器所允许的最小时间间隔有效地址维持的时间有效地址维持的时间20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4

28、242n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CS1*、CS2n读写读写WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND123456789101112131428272625242322212019181716152.SRAM芯片芯片626420222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术43436264芯片与系统的连接芯片与系统的连接D0D7A0A12WEOEC

29、S1CS2A0A12MEMWMEMR译码译码电路电路高位地高位地址信号址信号D0D7系系统统总总线线6264 +5V20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4444nDRAM的基本存储单元是单个场效应管及其的基本存储单元是单个场效应管及其极间电容极间电容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6.2.2

30、动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术45456.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM特点：特点：nDRAM是靠是靠MOS电路中的电路中的栅极电容栅极电容来存储信来存储信息的，由于电容上的电荷会逐渐泄漏，需要息的，由于电容上的电荷会逐渐泄漏，需要定时充电以维持存储内容不丢失（称为定时充电以维持存储内容不丢失（称为动态动态刷新刷新），所以动态），所以动态RAM需要设置刷新电路，需要设置刷新电路，相应外围电路就较为复杂。相应外围电路就较为复杂。n刷新定时间隔一般为几微秒几毫秒。刷新定时间隔一

31、般为几微秒几毫秒。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4646特点：特点：nDRAM的特点是的特点是集成度高集成度高（存储容量大，可（存储容量大，可达达1Gbit/片以上），功耗低，但速度慢片以上），功耗低，但速度慢（10ns左右），需要刷新。左右），需要刷新。nDRAM在微机中应用非常广泛，如微机中的在微机中应用非常广泛，如微机中的内存条（主存）、显卡上的显示存储器内存条（主存）、显卡上的显示存储器几乎几乎都是用都是用DRAM制造的。制造的。6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日

32、星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4747DRAM内存条内存条的种类的种类SIMMSingle Inline Memory Module单列直插式内存模块单列直插式内存模块n 72线：线：32位数据、位数据、12位行列公用地址、位行列公用地址、RAS#、CAS#等等n 在在Pentium微型机中必须成对使用微型机中必须成对使用FPM/EDO6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4848DRAM内存条内存条的种类的种类DIMMDual Inline Me

33、mory Module双列直插式内存模块双列直插式内存模块n 168线：线：64位数据、位数据、14位行列公用地址、位行列公用地址、RAS#、CAS#等等n 可单数使用可单数使用FPM/EDO/SDRAM6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术4949n常见常见DRAM的种类：的种类：nSDRAM(Synchronous DRAM)它在它在1个个CPU时钟周期内可完成数据的访问和刷时钟周期内可完成数据的访问和刷新，即可与新，即可与CPU的时钟同步工作。的时钟同步工作。SDRAM的工作频

34、率目前最大可达的工作频率目前最大可达150MHz，存取，存取时间约为时间约为510ns，最大数据率为，最大数据率为150MB/s，是当前微机中流行的标准内存，是当前微机中流行的标准内存类型。类型。6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5050n常见常见DRAM的种类：的种类：nRDRAM(Rambus DRAM)是由是由Rambus公公司所开发的高速司所开发的高速DRAM。其最大数据率可达。其最大数据率可达1.6GB/s。nDDR DRAM(Double Data Rate DRAM

35、)是对是对SDRAM的改进，它在时钟的上升沿和的改进，它在时钟的上升沿和下降沿都可以传送数据，其数据率可达下降沿都可以传送数据，其数据率可达200-800 MB/s。主要应用在主板和高速。主要应用在主板和高速显示卡上。显示卡上。6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5151nDRAM一般采用一般采用“位结构位结构”存储体：存储体：n每个存储单元存放一位每个存储单元存放一位;n需要需要8个存储芯片构成一个字节单元个存储芯片构成一个字节单元;n每个字节存储单元具有一个地址每个字节存储单元

36、具有一个地址;6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5252n动态动态RAM的存储单元（单管动态存储电路）的存储单元（单管动态存储电路）单管动态存储电路单管动态存储电路 D 数据线 ES C 字选线 T1 6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5353存储矩阵存储矩阵地址总线地址总线I/O缓冲器缓冲器数据总线数据总线读写控制读写控制/动态刷新电路动态刷新电路RAS#DRAM

37、芯片的结构芯片的结构地址锁存器地址锁存器CAS#WE#6.2.2动态随机存储器动态随机存储器DRAM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5454n存储容量为存储容量为64K1n16个引脚：个引脚：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RAS*n列地址选通列地址选通CAS*n读写控制读写控制WE*NCDINWE*RAS*A0A2A1GNDVSSCAS*DOUTA6A3A4A5A7123456781615141312111091.典型典型DRAM芯片

38、芯片2164A20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5555n2164A：64K1bitn采用行地址和列地址来确定一个单元；采用行地址和列地址来确定一个单元；n行列地址分时传送。行列地址分时传送。n共用一组地址信号线共用一组地址信号线n地址信号线的数量仅地址信号线的数量仅 为同等容量为同等容量SRAM芯芯 片的一半片的一半。01000 1 0 0COLROW存储矩阵存储矩阵1.典型典型DRAM芯片芯片2164A20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术56562164

39、A的内部结构的内部结构A0A7存储矩阵存储矩阵256256行地址行地址锁存锁存及译码及译码列地址锁存列地址锁存及译码及译码.列放大器列放大器.DoutDin控制控制电路电路RAS#CAS#WE#20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术57572.DRAM芯片芯片4116n存储容量为存储容量为16K1n16个引脚：个引脚：n7根地址线根地址线A6A0n1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RAS*n列地址选通列地址选通CAS*n读写控制读写控制WE*VBBDINWE*RAS*A0A

40、2A1VDDVSSCAS*DOUTA6A3A4A5VCC1234567816151413121110920222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5858DRAM 4116的读周期的读周期DOUT地址地址TCACTRACTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRASTRC行地址行地址列地址列地址WECASRAS20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术5959DRAM 4116的读周期的读周期存储地址需要分两批传送存储地址需要分两批传送n行地址选通信号行地址选通信

41、号RAS*有效，开始传送行有效，开始传送行地址地址n随后，列地址选通信号随后，列地址选通信号CAS*有效，传送有效，传送列地址，列地址，CAS*相当于片选信号相当于片选信号n读写信号读写信号WE*读有效读有效n数据从数据从DOUT引脚输出引脚输出第三节第三节只读存储器只读存储器mov ax,12hcall displayJmp 1234h20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术61616.3 只读存储器（只读存储器（ROM）特点：特点：n可随机读取数据，但不能随机写入；可随机读取数据，但不能随机写入；n掉电后信息不丢失掉电后信息不

42、丢失20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6262掩模掩模ROM一次性可写一次性可写ROM可读写可读写ROM分分 类类EPROM（紫外线擦除）（紫外线擦除）EEPROM（电擦除）（电擦除）6.3 只读存储器（只读存储器（ROM）20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6363EPROMEPROM 2716EPROM 2764EEPROMEEPROM 2717AEEPROM 2864A6.3 只读存储器（只读存储器（ROM）20222022年年6 6月月3 3日星期五

43、日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术64641.EPROM特点：特点：n可多次编程写入；可多次编程写入；n掉电后内容不丢失；掉电后内容不丢失；n内容的擦除需用紫外线擦除器。内容的擦除需用紫外线擦除器。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6565n顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息透过擦除原有信息;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

44、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.EPROM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6666n存储容量为存储容量为2K8n24个引脚：个引脚：n11根地址线根地址线A10A0n8根数据线根数据线DO7DO0n片选片选/编程编程CE*/PGMn读写读写OE*n编程电压编程电压VPPVDDA8A9VPPOE*A10CE*/PGMDO7DO6DO5DO4DO3123456789101112242322212019181716151413A7A6A5A

45、4A3A2A1A0DO0DO1DO2Vss1)EPROM芯片芯片271620222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术6767n存储容量为存储容量为8K8n28个引脚：个引脚：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编程编程PGM*n读写读写OE*n编程电压编程电压VPPVppA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGM*NCA8A9A11OE*A10CE*D7D6D5D4D3123456789101112131428272625242322212019181716152)E

46、PROM芯片芯片276420222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术68683)EPROM芯片芯片272561 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151616171718181919202021212222232324242525262627272828VppVppA12A12A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0D0D0D1D1D2D2GNDGNDD3D3D4D4D5D5D6D6D7D7CECEA10A10OEOEA11A11A9A9A8A8A13

47、A13A14A14VccVcc2725627256引脚图引脚图A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0CECEOEOED7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D02725627256逻辑图逻辑图20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术69692.EEPROM特点：特点：n可在线编程写入；可在线编程写入；n掉电后内容不丢失；掉电后内容不丢失；n电可擦除。电可擦除。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五

48、中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7070n用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在电路中）擦写（擦除和编程一次完成）电路中）擦写（擦除和编程一次完成）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2.EEPROM20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7171n数据读出数据读出n编程写入编程写入n擦除擦除字节写入：字节写入： 每次写入一个字节每次写入一个

49、字节自动页写入：每次写入一页自动页写入：每次写入一页(32字节字节)字节擦除：一次擦除一个字节字节擦除：一次擦除一个字节片擦除：一次擦除整片片擦除：一次擦除整片工作方式工作方式20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7272n存储容量为存储容量为2K8n28个引脚：个引脚：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*

50、I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3123456789101112131428272625242322212019181716151)EEPROM芯片芯片2817A20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7373n存储容量为存储容量为8K8n28个引脚：个引脚：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/O2GND1

51、23456789101112131428272625242322212019181716152)EEPROM芯片芯片2864A20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术74743.闪速存储器（闪速存储器（Flash）特点：特点：n无需后备电源；无需后备电源；n可实现在线编程；可实现在线编程；n编程写入及擦除速度快。编程写入及擦除速度快。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7575典型典型Flash芯片芯片28F040：n容量：容量：512K8bn控制方式：控制方式：

52、n利用内部状态寄存器控制芯片的工作利用内部状态寄存器控制芯片的工作20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7676数据读出数据读出编程写入：编程写入：擦擦 除除读单元内容读单元内容读内部状态寄存器内容读内部状态寄存器内容读芯片的厂家及器件标记读芯片的厂家及器件标记数据写入，写软件保护数据写入，写软件保护字节擦除，块擦除，片擦除字节擦除，块擦除，片擦除擦除挂起擦除挂起Flash的工作方式的工作方式第四节第四节存储器扩展技术存储器扩展技术mov ax,12hcall displayJmp 1234h20222022年年6 6月月3 3

53、日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术78786.4 存储器扩展技术存储器扩展技术n用多片存储芯片构成所需的内存容量，每个用多片存储芯片构成所需的内存容量，每个芯片在内存中占据不同的地址范围，任一时芯片在内存中占据不同的地址范围，任一时刻仅有一片（或一组）被选中。刻仅有一片（或一组）被选中。位扩展（数据）位扩展（数据）字扩展（地址）字扩展（地址）字位扩展字位扩展20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术7979n存储器芯片的存储容量等于：存储器芯片的存储容量等于： 单元数单元数每单元的位数每单元的位数字

54、节数字节数字长字长6.4 存储器扩展技术存储器扩展技术20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术80801.位扩展（增加存储数据字长）位扩展（增加存储数据字长）n当存储器芯片的字长小于所需内存单元的字当存储器芯片的字长小于所需内存单元的字长时，则进行位扩展，使每个单元的字长满长时，则进行位扩展，使每个单元的字长满足要求。足要求。n位扩展原则：位扩展原则：将每片的地址线、控制线并联，将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出。数据线分别引出。n位扩展特点：位扩展特点：存储器的单元数不变，位数增存储器的单元数不变，位数增加。加。2022

55、2022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8181 用用 2片片 1K 4位位 存储芯片组成存储芯片组成 1K 8位位 的存储器的存储器10根地址线根地址线8根数据线根数据线DDD0479AA021142114CSWE保证两片同时选保证两片同时选中，一次读写一中，一次读写一个字节，每一个个字节，每一个字节的字节的8位分为两位分为两个个4位，存在两个位，存在两个芯片中。芯片中。1.位扩展（增加存储数据字长）位扩展（增加存储数据字长）20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8282

56、n用用8片片2164A（64K1位位 DRAM）芯片构成）芯片构成64KB存储器。存储器。A0 A152164A2164A2164AD0 D7D0D1D7A0A7WE#RAS#CAS#行行/列地址多列地址多路转换器路转换器地址选择地址选择A0A7A0A71.位扩展（增加存储数据字长）位扩展（增加存储数据字长）20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术83832.字扩展（增加存储字的数量）字扩展（增加存储字的数量）n地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但单元数不满足。足，但单元数不满足。n扩

57、展原则：扩展原则： 每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。同的地址范围。20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8484 用用 2片片 1K 8位位 存储芯片组成存储芯片组成 2K 8位位 的存储器的存储器11根地址线根地址线8根数据线根数据线 1K 8位位 1K 8位位D7D0WEA1A0A9CS0A10 1CS12.字扩展（增加存储字的数量）字扩展（增加存储字的数量）20222022年年6 6月月3

58、3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8585保证两片的地址连续保证两片的地址连续, 若第一片若第一片: 0000H 1FFFH，第二片，第二片:2000H 3FFFH共共 16 K若用若用6264(8K8bit)组成组成 16 K 8位位 的存储器的存储器D0 D7D0 D762648K62648K译码电路译码电路A0A12A0A12.CS0CS1数据总线数据总线2.字扩展（增加存储字的数量）字扩展（增加存储字的数量）20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术86863.字位扩展字位扩展n根据内存容

59、量及芯片容量确定所需存储芯片根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数；数；n进行位扩展以满足字长要求；进行位扩展以满足字长要求；n进行字扩展以满足容量要求。进行字扩展以满足容量要求。n若已有存储芯片的容量为若已有存储芯片的容量为LK，要构成容量，要构成容量为为M N的存储器，需要的芯片数为：的存储器，需要的芯片数为： （M / L） （N / K）20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术8787用用 8片片 1K 4位位 存储芯片组成存储芯片组成 4K 8位位 的存储器的存储器8根数据线根数据线12根地址线根地址线WEA8A9A0

60、.D7D0A11A10CS0CS1CS2CS3片选片选译码译码.1K41K41K41K41K41K41K41K43.字位扩展字位扩展第五节第五节存储器地址选择存储器地址选择mov ax,12hcall displayJmp 1234h20222022年年6 6月月3 3日星期五日星期五中北大学中北大学微机原理及接口技术微机原理及接口技术89896.5存储器地址选择存储器地址选择nCPU与存储器连接时，特别是在扩展存储容与存储器连接时，特别是在扩展存储容量的场合下，量的场合下，存储器地址选择存储器地址选择是一个重要的是一个重要的问题。问题。n确定地址分配后，又有一个确定地址分配后，又有一个选择存