微机原理与接口技术 漆强版 第7章 存储器

第7章存储器本章主要内容半导体存储器的分类1半导体存储器的主要技术指标2典型存储器芯片3存储器与系统的连接4存储器用来存放程序和数据，是计算机各种信息的存储和交流中心。存储器可与CPU、输入输出设备交换信息，起存储、缓冲、传递信息的作用。衡量存储器有三个指标：容量、速度和价格/位。

存储器的层次结构7.1半导体存储器的分类内存储器一般由一定容量的速度较快的半导体存储器组成，CPU可直接对内存执行读/写操作。内存储器按存储信息的特性可分为随机存取存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）两类。

7.2半导体存储器的主要技术指标存储容量存储容量就是以字或字节为单位来表示存储器存储单元的总数。读写速度

半导体存储器的速度一般用存取时间和存储周期两个指标来衡量。可靠性

通常指存储器对温度、电磁场等环境变化的抵抗能力和工作寿命。又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。指连续启动两次独立的存储器操作(例如连续两次读操作)所需间隔的最小时间。7.3典型存储器芯片介绍1.Intel21141K×4位的SRAM六管存储元电路单一的+5V电源供电所有的引脚都与TTL电平兼容7.3典型存储器芯片介绍2.Intel62648K×8位的SRAM0.8µmCMOS工艺制造单一的+5V电源供电高速度、低功耗全静态，无须时钟和定时选通信号I/O端口是双向、三态控制，与TTL电平兼容Intel62系列型号容量62648K×8bits6212816K×8bits6225632K×8bits6251264K×8bits7.3典型存储器芯片介绍3.Intel5125632K×8位的SRAMIntel51256工作方式7.3典型存储器芯片介绍4.Intel216464K×1bit的DRAM址线只有8位，16位的地址信号分为行地址和列地址，分两次送入芯片。Intel21系列型号容量216464K×1bit21256256K×1bit2146464K×4bit7.3典型存储器芯片介绍5.Intel41256256K×1位DRAM，存取时间200～300ns，地址线只有一半的位数，行地址和列地址分两次输入。7.3典型存储器芯片介绍6.Intel27128128K（16K×8位）的EPROM14条地址线，经过译码在16K地址中选中一个单元最大访问时间250ns，与高速8MHz的iPAX186兼容27128的工作模式7.3典型存储器芯片介绍7.28C6428C系列是包含不同容量的E2PROM芯片。

与EPROM相比，E2PROM的优点是：编程与擦写所需的电流极小，速度快（10ms）；擦写可以按字节分别进行。型号容量/KB28C16228C64828C2563228C5126428C64的两种封装7.3典型存储器芯片介绍8.K9F6408U0A典型的NANDFlash芯片数据宽度为8位，可复用，既可作为地址和数据的输入/输出引脚，又可作命令的输入引脚，根据时序采用分时循环芯片内部存储单元按页和块的结构组织写和读以页为单位，而擦除以块为单位。读、写和擦除操作均通过命令完成写入每页的时间为200us，平均每写一个字节约400ns，即约20Mb/s。此芯片可擦写1百万次，掉电数据不丢失，数据可保存十年7.4存储器与系统的连接CPU对存储器进行读/写操作时，首先由地址总线给出地址信号，然后要对存储器发出读操作或写操作的控制信号，最后在数据总线上进行信息交换。存储器与系统之间通过AB、DB及有关的控制信号线相连接，设计系统的存储器体系时需要将这三类信号线正确连接。7.4.1存储器扩展若干存储芯片和系统进行连接扩展，通常有三种方式：位扩展字扩展字位扩展位扩展（位并联法）位扩展指用多个存储器器件对字长进行扩充。一个地址同时控制多个存储器芯片。字扩展（地址串联法）字扩展指的是增加存储器中字的数量。字位扩展实际存储器往往需要字向和位向同时扩充。一个存储器的容量为M×N位，若使用L×K位存储器芯片，那么，这个存储器共需要（M/L）×（N/K）个存储器芯片。7.4.2存储器地址译码存储单元的地址由片内地址信号线和片选信号线的状态共同决定。常用的片选信号产生方法有以下三种：全地址译码部分地址译码线选择译码片选信号由地址线中所有不在存储器上的地址线译码产生，存储器芯片中的每一个存储单元只对应内存空间的一个地址特点：寻址范围大，地址连续，不会发生因高位地址不确定而产生的地址重复现象也称局部地址译码。片选信号不是由地址线中所有不在存储器上的地址线译码产生，而是只有部分高位地址线被送入译码电路产生片选信号。特点：某些高位地址线被省略而不参加地址译码，简化了地址译码电路，但地址空间有重叠。线选法是指高位地址线中的某一条作为存储器芯片的片选控制信号的译码方式。优点：选择芯片不需要外加逻辑电路，译码线路简单。缺点：地址重叠区域多，适用于扩展容量较小的系统。7.4.38086CPU与存储器的连接7.4.38086CPU与存储器的连接1.CPU与存储器的接口8086CPU有最小与最大两种工作模式。最小模式的控制信号仅由8086产生。最大模式需用总线控制器8288协同产生控制信号。1.CPU与存储器的接口最小模式最大模式2.存储器接口分析ROM接口电路

只读存储器在计算机系统中的功能主要是存储程序、常数和系统参数等。目前常用的有27系列和28系列EPROM芯片。【例6-1】设计一ROM扩展电路，容量为32K字，地址从00000H开始。EPROM芯片采用27256。

A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最小地址00000000000000000000最大地址0000111111111111111132K字EPROM的地址范围表2.存储器接口分析RAM接口电路

随机读写存储器在计算机系统中的功能主要是：存储程序、变量等。常用的有61和62系列SRAM芯片。2.存储器接口分析与ROM接口电路不同，CPU对RAM不仅要进行16位读操作，还要进行写操作。写操作有3种类型：写16位数据、写低8位数据和写高8位数据。【例6-2】设计一RAM扩展电路，容量为32K字，地址从10000H开始。芯片采用62256。

A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最小地址00010000000000000000最大地址0001111111111111111132K字RAM的地址范围表3.存储器系统设计举例【例6-3】某8086系统工作于最小模式下的存储器系统如图6-17所示。图中8086CPU芯片上的地址、数据信号线经锁存、驱动后成为地址总线A19-A0、数据总线D15-D0。两片EEPROM为27256。两片RAM为