存储器及其接口

存储器及其接口左旭坤（zxk78@）1第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）2第五章：存储器及其接口概述半导体存储器的使用第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）3第五章：存储器及其接口概述半导体存储器的使用第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）4第五章：存储器及其接口——概述

存储器是微机硬件系统的重要组成部分。

功能：有了存储器，微机系统才具有“记忆”功能；才能把程序及数据的代码保存起来；才能使微机系统脱离人的干预，而自动完成信息处理的功能。第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）5第五章：存储器及其接口——概述第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）6第五章：存储器及其接口——概述计算机系统存储体结构（金字塔结构）容量小速度快容量大速度慢主存储器用来存放活动的程序和数据，其速度高、容量较少、每位价格高。辅存储器主要用于存放当前不活跃的程序和数据，其速度慢、容量大、每位价格低。缓冲存储器主要用于在两个不同工作速度的部件之间起缓冲作用第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）7第五章：存储器及其接口——概述存储器的性能指标存储器系统的三项主要性能指标是【容量】、【速度】和【可靠性】。1、存储器容量

存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量，即存储信息的总位数（Bit）。设存储器的地址线和数据线位数分别是p和q，则该存储器芯片的存储单元总数为2p，该存储器芯片的位容量为2p×q。

例如：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根,则该芯片的位容量是：位容量=211×8=2048×8=16384位

存储器通常是以字节为单位编址的，所以有时也用字节容量表示存储器容量，例如上面讲的6116芯片的容量为2KB，记作2K×8，存储器容量越大，则存储的信息越多。目前存储器芯片的容量越来越大，价格在不断地降低，这主要得益于大规模集成电路的发展。第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）8第五章：存储器及其接口——概述存储器的性能指标存储器系统的三项主要性能指标是【容量】、【速度】和【可靠性】。2、存取速度

存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。

存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作，到该读写操作完成所经历的时间，这个时间越小，则存取速度越快。目前，高速缓冲存储器的存取时间已小于5ns。存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔，这个时间一般略大于存取时间。ns（nanosecond）：纳秒，时间单位。一秒的10亿分之一第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）9第五章：存储器及其接口——概述存储器的性能指标存储器系统的三项主要性能指标是【容量】、【速度】和【可靠性】。3、可靠性

存储器的可靠性用MTBF(MeanTimeBetweenFailures)平均故障间隔时间来衡量，MTBF越长，可靠性越高。内存储器常采用纠错编码技术来检测和提高可靠性。其它性能指标：性价比、功耗等第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）10第五章：存储器及其接口——概述半导体存储器的分类

半导体存储器RAMROMSRAMDRAMPROMEPROMEEPROMFlashROM主存一般都是由半导体材料制成的，是一种半导体存储器。……第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）11第五章：存储器及其接口——概述半导体存储器的分类半导体存储器的分类如上图所示。主要分为两大类：可读写存储器RAM和只读存储器ROM

RAM分为静态RAM（SRAM，StaticRAM）

动态RAM（DRAM，DynamicRAM）

目前计算机内的主存储器都是DRAM，它的集成度高、功耗很低，缺点是数据易挥发，需要周期性再生。

SRAM是非挥发的，所以不需要再生，但集成度比DRAM要低，计算机中的高速缓冲存储器大多用SRAM。

第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）12第五章：存储器及其接口——概述半导体存储器的分类

只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）

对其内容只能读不能写入的存储器，它的内容是一般是一次性预先写入，不随着计算机程序的运行而频繁更改。

ROM通常用来存放固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。ROM分类：可编程只读存储器PROM(ProgrammableROM)：一次性地写入程序和数据，同时一经写入，就无法更改；可擦除只读存储器EPROM

(ErasableProgrammableROM)：允许用户根据需要多次写入或用紫外线擦去ROM的内容；电可擦除只读存储器EEPROM

(ElectricallyErasableProgrammableROM)：可用电信号进行清除和改写的存储器，与EPROM相比，不需要采用紫外线擦除。

第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）13第五章：存储器及其接口——概述半导体存储器的分类只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）

快擦型存储器(FlashMemory)

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、功耗低、体积小、重量轻等特点活跃于便携机存储器市场。快擦型存储器具有EEPROM的特点，可在计算机内进行擦除和编程，它的读取时间与DRAM相似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储器有5V或12V两种供电方式。对于便携机来讲，用5V电源更为合适。快擦型存储器操作简便，编程、擦除、校验等工作均已编成程序，可由配有快擦型存储器系统的中央处理机予以控制。第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）14ROM分类：第五章：存储器及其接口——概述EPROM烧录器

EPROM擦除器

FlashMemory（主板bios）第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）15存储体示意图半导体存储器的存储体

存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(如：8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。

存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：

2n=N位xxxxxH单元地址第五章：存储器及其接口——概述第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）16第五章：存储器及其接口概述典型半导体存储器的使用第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）17第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用一、32k*8（bit）静态RAM——62256

地址总线：和CPU的地址线相连，确定需要访问的存储单元地址。62256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)WE

输入始能(Writeenable)OE

输出始能(Outputenable)/CS第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）18第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用一、32k*8（bit）静态RAM——62256

输入/输出口：和CPU的数据线相连，负责与CPU之间传递数据。/CS62256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)WE

输入始能(Writeenable)OE

输出始能(Outputenable)第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）19第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用一、32k*8（bit）静态RAM——62256

/CS62256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)WE

输入始能(Writeenable)OE

输出始能(Outputenable)CS：只有当CS上的输入信号有效时，该片所连的地址线才有效，这样才能对这一片上的存储单元进行读或写的操作。CS一般和地址译码器相连。第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）20第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用一、32k*8（bit）静态RAM——62256

/CS62256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)WE

输入始能(Writeenable)OE

输出始能(Outputenable)WE：当WE上电平有效时，表示CPU向RAM内的一个指定单元写数据。WE一般和CPU的WR连在一起第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）21第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用一、32k*8（bit）静态RAM——62256

/CS62256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)WE

输入始能(Writeenable)OE

输出始能(Outputenable)OE：当WE上电平有效时，表示CPU从RAM内的一个指定单元读数据。OE一般和CPU的RD连在一起第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）22CS信号和地址译码器

当CPU访问存储器时，首先要使能该存储器，即，在存储器的CS引脚上接入一个低电平。常用地址译码器来实现这个功能。常见的地址译码器如74LS138。第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用引脚功能A0–A2

地址端Y0–Y7

输出端

E1–E3

选通端

工作原理：当选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1）和（E2）为低电平时，可将地址端（A0–A2）的二进制编码在一个对应的输出端（Y0–Y7）以低电平译出。将该输出端与存储器CS引脚相连，即可选中该存储器。

第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）23地址译码器输出真值表

E3A2A1A0译码输出100000=0，其余为1100001=0，其余为1100010=0，其余为1100011=0，其余为1100100=0，其余为1100101=0，其余为1100110=0，其余为1100111=0，其余为1不是上述情况×××～全为1第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用A0~A2三端不同的输入组合可得到8种输出，故称3-8译码器如何用一片2-4译码器和三片3-8译码器，组合成5-32译码电路？第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）24第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

连线说明：74ls138正常工作的条件是：E1=E2=0;E3=1。所以：当M/IO=1时，E1=0;当A18=1时，E2=0;当A19=1时，E3=1。此时3-8译码器工作第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）25第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

连线说明：Y1作为存储器的CS信号，当74ls138的A0=1;A1=A2=0时，Y1=0所以，当CPU的：A15=1;A16=A17=0时，Y1=0。第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）26第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

连线说明：CPU的A0~A14作为存储器内部存储单元的地址信号所以，存储器内部存储单元的地址范围为：A14……………..A0000000000000000

111111111111111第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）27第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

连线说明：综上所述，按此连线方法此片62256的地址范围为：C8000H~CFFFFH共有32k个存储单元注意：连线方式不同，62256的地址范围就不同！！！第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）28第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

连线说明：CPU62256功能D0~D7D0~D7数据传递WRWE写操作RDOE读操作第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）29第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用62256RAM和8086CPU的连接

工作过程：例如，有如下程序段MOVAX,C000HMOVDS,AXMOVBX,[8001H]

程序段的功能是把C80001存储单元的数据，读到BX中。当第三条指令执行时，CPU有如下动作：M/IO=1，表示CPU与存储器之间传递数据；A19~A0=11001000000000000001，选中存储器C80001单元。RD=0，表示读操作。D0~D7,数据总线上传递数据。第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日左旭坤（zxk78@）30第五章：存储器及其接口——典型半导体存储器的使用二、32k*8（bit）EPROM——27256

/CS27256引脚功能A0–A14

地址总线(Address)D0/D7

输入/输出口(input/output)CS

端口选择(Chipselect)OE

输出始能(Outputenable)VPP

编程电源(Powersupply)与RAM的区别：ROM只读，所以没有WE（输入使能）；但是，在系统运行前，ROM必须加载程序，所以增加了VPP（编程电源）。当：VPP上加载+5V电源时，程序按地址装入EPROM中；在系统运行时，根据CS和IP的值计算出当前要执行指令的地址，由A14~A0、CS和OE共同作用，选中EPROM中的该地址单元，并通过D0~D7将该单元中存储的指令送入CPU内部。第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日