计算机存储器

第六章存储器系统

洋拿要点

存储器是计算机系统的重要组成部分，

用于存储计算机工作所必需的数据和程序。

它分内存储器和外存储器。

本章要求在了解半导体存储器工作原理

的基础上，着重掌握微机或微机应用系统内

存储器的构成及与CPU的连接方法。

一、半导体存储器的分类

微机中内部存储器一般都使用

半导体存储器，其特点是集成度高、

成本低、存储速度快。半导体存储

器的分类如下图所示。

芈导体存储器的分类

半静态RAM(SRAM)

导

｛动态RAM(DRAM)

体

r掩膜ROM

存可编程ROM(PROM)

储J只读存储器(ROM)《紫外线光可擦除ROM

(EPROM)

器

电可擦除ROM

(£2PROM)

二'存储器的主要技术指标

半导体存储器的主要技术指标包括

存储容量、存取速度、可靠性、功耗、

工作温度范围和体积其中最重要的是

存储容量和存取速度（存取速度用最大

存取时间来衡量）。

二、存储器的主要技术指标

(1)存储容量。存储容量是

存储器的一个重要指标。存储容量

是指存储器可以存储的二进制信息

量，即：

存储容量=字数X字长

二'存储器的主要技术指标

而微机中经常用能存储的字节

数来表示存储容量，并以KB(1024

个字节)作为容量的单位。如64KB

表示65536个字节。

二、存储器的主要技术指标

(2)存取速度(最大存取时间)o存储

器的存取时间定义为存储器从接收存储单元

地址码开始，到取出或存入数据为止所需的

时间，其上限值称为最大存取时间。存取时

间的大小反映了存储速度的快慢。存取时间

越小，则存取速度越快。超高速存储器的最

大存取时间小于20ns,中速存储器在100-

•200ns之间，低速存储器在300ns以上。

三、存储器芯片介绍

1.Intel2114SRAM

Intel2114是IKx4SRAM,单一

的+5V电源，所有的输入端和输出端都

与TTL电路兼容。它的电原理图逻辑符

号见图623。

三、存储器芯片介绍

514

AOD0

613

AlDI

712

A2D2

411

A3D3

3

A4

2

A5

1

A6

17

A7

16

A8

15

A9

8

WE

10

CS

2114

图6.2.3(a)电原理图

三、存储器芯片介绍

Ao~Ag地址输入DO~D3数据输入/输出

WE写允许Vcc电源

CS片选GND地

图623(b)引脚符号功能

三、存储器芯片介绍

2114SRAM芯片的地址输入端10个

(A0-A9),在片内可以寻址21o=lK个

存储单元。4位共用的数据输入/输出端

(D0-D3)采用三态控制，即每个存储

单元可存储4位二进制信息，故2114芯

片的容量为。

•IKx4谒件「

三、存储器芯片介绍

2.Intel6264SRAM

Intel6264是8Kx8SRAM,单一

的+5V电源，所有的输入端和输出端都

与TTL电路兼容。它的电原理图逻辑符

号如下图所示。

，松4

4修"

三、存储器芯片介绍

1011

AOD0

912

AlDI

813

A2D2

715

(a)A3D3

616

A4D4

517

A5D5

418

电A6D6

319

A7D7

25

A8

原24

A9

21

A10

23

理All

2

A】？6264

图22

OE

27

WE

26

CS2

20

CS1

三、存储器芯片介绍

三、存储器芯片介绍

3.EPROM芯片

常见的EPROM芯片有Intel2716

(2Kx8)、2732(4Kx8)、2764

(8Kx8)、27128(16Kx8)、

27256、27512等。现以2764为例加以

说明。.

■YT悔.

三、存储器芯片介绍

1011

AOD0

912

AlDI

813

A2D2

715

2764A3D3

616

A4D4

517

A5D5

418

电A6D6

319

A7D7

25

A8

原24

A9

21

A10

23

理All

2

A】？2764

图20

CE

22

27

PGM

1

VPP

三、存储器芯片介绍

其中，氐为片选信号，砺为输出允许

信号,无面为编程脉冲输入（50ms脉冲），

Vpp为编程电压，A0~Ai2为13根地址线，

Do〜D7为8位数据线。

《瑞洛£

三、存储器芯片介绍

正常工作（只读）时，Vpp=Vcc=+5V,

PGM=+5Vo

编程时，Vpp=+25V（高压）,PGM端

加入宽度为50ms的负脉冲。

q.CPU与存储器的连接

例L在8088最大方式系统总线上

扩充设计4K字节的SRAM存储器电路。

SRAM芯片选用Intel2114,起始地址从

00000H开始。试画出此存储器电路与

系统总线的连接图。

ZCPU与存储器的连接

①确定总线及总线信号

8o88

CPU

最

大A15-A0

方

式

系MEMW

统MEMR

总TOW

线

TOR

ZCPU与存储器的连接

②确定存储器芯片数

x由于计算机中的存储器是按字节组织的,

所以无论用哪种存储器芯片，必须保证每个

存储地址单元能够存放8位二进制信息。因

此，用4位存储器芯片组成8位存储器模块时,

可以用位并联的方法，即两片2114并联组成

JKx8位模块。

ZCPU与存储器的连接

X通过并联每个地址单元位数扩充成8位

（字节）后，再通过题目要设计的总容量进

行容量的扩充。因为两片2114并联组成了1K

x8位模决，所以4个这样的模块可组成4K

x8位（4KB）的存储器电路。

所以共需4x2=8片2114芯片。

ZCPU与存储器的连接

③地址分析

与2144芯片的Ag~A。

片外寻址

A18为17A16A

0000000!00!0...0

00000000

高位不变地址部分，去参加译

码，作2114的瓦片选信号。

ZCPU与存储器的连接

③地址分析

与2144芯片的Ag~A。

00000000!01!0...0

00000000

高位不变地址部分，去参加译

码，作2114的瓦片选信号。

ZCPU与存储器的连接

③地址分析

与2144芯片的Ag~A。

片外寻址

A18为17A16A

0000000；10；0...0

00000000

高位不变地址部分，去参加译

码，作2114的瓦片选信号。

ZCPU与存储器的连接

③地址分析

与2144芯片的Ag~A。

片外寻址

A18为17A16A

0000000；11；0.0

00000000

高位不变地址部分，去参加译

码，作2114的瓦片选信号。

④电路连接

A0^A9WE

由IKx4SRAM构成的4Kx8存储器模块

⑤存储器地址译码电路设计4KB

ZCPU与存储器的连接

X74LS1383-8线译码器芯片介绍

1AY0

2BY1

3CY2

Y3

Y4

4G2AY5

O

5G2BY6

O

6G1Y,7

74LS138

原理图

使^獭入输入

CBAYO~Y7输出

G1G2AG2B

74LS138

100000Y0=0,其余为1

译100001Y1=O,其余为1

码100010Y2=0,其

100011Y3=0,其

器

100100Y4=0,其勒1

功100101Y5=0,其余为1

能100110Y6=0,其

100111Y7=0,其余为1

表

0XXXXX钠为1

X1XXXX全部为1

XX1XXX全部为1

ZCPU与存储器的连接

上题存储器地址译码电路设计也可以用74LS138实现。

■A10

ZCPU与存储器的连接

片外寻址］一

412A：A]

A”AAAA9^A0

181716A15A14A13

00000000000...0

a

0000000!000!1...1

参加了译码，这种译码方法称为全

地址译码方法。

ZCPU与存储器的连接

X全地址译码方法优缺点

优点：分配给每个存储器单元的地址是

唯一的，节约了存储器空间。

缺点：参加译码的地址线多，电路复杂,

浪费硬件。

如上例中A19不参加译码

A18

模块1,

00000H^003FFH

80000H~803FFH

模块2r

00400H-007FFH

80400H~807FFH

模块3r

00800H-00BFFH

80800H〜80BFFH

模块4»

OOCOOH^OOFFFH

80co0H~80FFFH

q.CPU与存储器的连接

X部分地址译码方法优缺点

优点：译码电路简单，节约了硬件。

缺点：地址有重叠区，浪费存储空间。

••・若有n根地址线未参加译码，则

有2n个地址重叠区。

ZCPU与存储器的连接

例2.在8088系统总线上扩充设

计8K字节的SRAM存储器电路。

SRAM芯片选用Intel6264,起始地

址从04000H开始，译码电路采用

74LS138o

ZCPU与存储器的连接

L计算此RAM存储区的最高地址为

多少？

2.画出此存储器电路与系统总线的

连接图。

3.编写程序实现对此存储器区域进

行自检。

ZCPU与存储器的连接

①求存储区的最高地址

因为Intel6264存储容量为8K乂8

（字节），所以设计此存储电路共需1

片6264芯片。因此最高地址为：

04000H+02000H-1=05FFFH

ZCPU与存储器的连接

②电路设计

确定总线及总线信号

X8088

CP

最

大A15-A0

方

式

系MEMW

统MEMR

总TOW

线TOR

ZCPU与存储器的连接

X电路连接

8

c08

3PU

最

大A。D°

方••

式

系A12D7

统

MEMW

总WE

MEMR

线OE

片选信号.CS1CS2

ZCPU与存储器的连接

地址分析

与6264芯片的An-AO

夕卜寻址相连，作片内寻址

A14A13

A"A18A*AnAK42AuA10A9-*A0

00000100000.0

a

0000010!

高位不变地址部分，去参加译

码，作6264的南片选信号。

CPU与存储器的连接

X译码电路设计

WZ1CPU与存储器的连接

③存储器自检程序

MOVAX,0400H

MOVDS,AX

MOVBX,0000H

MOVCX,8*1024

MOVII

NEXT1MOV||x],

CMP[BX],AL

JNZERROR

INCBX

LOOPNEXT1

ZCPU与存储器的连接

1'-^^MOVBX,000"

一)VAL,0AAH

NEXT2:MOV[BX],AL

](MP国],AL

JNZERROR

INCBX

LOOPNEXT2

ERROR:

ZCPU与存储器的连接

例3.在8086最小方式系统总线

上扩充设计16K字节的SRAM存储

器电路。SRAM芯片选用Intel6264,

起始地址从04000H开始，译码电路

采用74LS138。

ZCPU与存储器的连接

L计算此RAM存储区的最高地址为

多少？

2.画出此存储器电路与系统总线的

连接图。

ZCPU与存储器的连接

①求存储区的最高地址

因为Intel6264存储容量为8K又8（字节），所

以设计此存储电路共需2片6264芯片。其中，1片作

奇地址存储器，另1片作偶地址存储器，因此最高

地址为：

04000H+04000H-l=07FFFH

CPU与存储器的连接

D15-D8

②电路设计

X确8o86

A19-A16

定

A15—A0

:p最u

总

小BHE

线

方

及M/W

式

总

系WR

线

统RD

总

信NMI

线

号

INTR

INTA

ZCPU与存储器的连接

电路连接

X口8~功5

D（）〜D7

8A。DOD-D

••O7

c08••

CPU

最A】？D7

小WE

WE

方丽

OE

式偶片选信号

系CS1CS2

M/IO.

统A。D°

••

总••

线A。、A12D7

BHE.WE

OE

奇片选信号4-+5V

CSXCS2

ZCPU与存储器的连接

地址分析

与6264芯片的A12~AO

夕卜寻址相连，作片内寻址

l

A19A18A*AnAKA14i3A12AUA10Ag~A]

00000100000.0

a

000001!

高位不变地址部分，去参加译

码，作6264的南片选信号。

CPU与存储器的连接

x/码电路设计

ZCPU与存储器的连接

例4.在8088最大方式系统总线

上扩充设计8K字节的ROM存储器

电路。ROM芯片选用Intel2764,

起始地址从FE000H开始，译码电

路采用74LS138。

ZCPU与存储器的连接

L计算此ROM存储区的最高地址为

多少？

2.画出此存储器电路与系统总线的

连接图。

ZCPU与存储器的连接

①求存储区的最高地址

因为Intel2764存储容量为8K又8（字节），所

以设计此存储电路共需1片2764芯片。因此最高地

址为：

FE000H+02000H-l=FFFFFH

ZCPU与存储器的连接

②电路设计

X