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1、12021-10-27 衡量存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要有三個(gè):衡量存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要有三個(gè):4.1 4.1 概述概述容量容量: :存儲(chǔ)器系統(tǒng)的容量越大,表明其能夠保存的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的容量越大,表明其能夠保存的信息量越多,相應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能就越強(qiáng),因此信息量越多,相應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能就越強(qiáng),因此存儲(chǔ)容量是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的第一性能指標(biāo)。存儲(chǔ)容量是存儲(chǔ)器系統(tǒng)的第一性能指標(biāo)。速度速度: :存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器的存取速度存取速度相對(duì)于高速的相對(duì)于高速的CPUCPU總要慢總要慢1-1-2 2個(gè)數(shù)量級(jí),這會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。個(gè)數(shù)量級(jí),這會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。 成本:成本:也是衡量存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。也

2、是衡量存儲(chǔ)器系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。容量容量速度速度成本成本22021-10-27 為了兼顧以上三個(gè)方面的指標(biāo)為了兼顧以上三個(gè)方面的指標(biāo) 通常采用通常采用三級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)三級(jí)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu): 其速度接近高速緩存的速度;其速度接近高速緩存的速度; 其容量接近輔存的容量;其容量接近輔存的容量; 位成本接近廉價(jià)慢速的輔存平均價(jià)格。位成本接近廉價(jià)慢速的輔存平均價(jià)格。 本章重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作原理、計(jì)本章重點(diǎn)介紹半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作原理、計(jì)算機(jī)主存的構(gòu)成和工作過(guò)程、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)。算機(jī)主存的構(gòu)成和工作過(guò)程、存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)。高速緩沖高速緩沖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主主存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輔助輔助存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器32021-10-2

3、74.1.1 4.1.1 存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器分類 1 1按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)介質(zhì)分類分類 按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)主要可分為:按構(gòu)成存儲(chǔ)器的器件和存儲(chǔ)介質(zhì)主要可分為:磁芯存儲(chǔ)器磁芯存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光電存儲(chǔ)器、磁膜、光電存儲(chǔ)器、磁膜、磁泡和其它磁表面存儲(chǔ)器以及光盤存儲(chǔ)器等。磁泡和其它磁表面存儲(chǔ)器以及光盤存儲(chǔ)器等。 從五十年代開始,磁芯存儲(chǔ)器曾一度成為從五十年代開始,磁芯存儲(chǔ)器曾一度成為主主存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要存儲(chǔ)介質(zhì)。但從七十年代起,半導(dǎo)的主要存儲(chǔ)介質(zhì)。但從七十年代起,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐漸取代了磁芯存儲(chǔ)器的地位。目前,體存儲(chǔ)器逐漸取代了磁芯存儲(chǔ)器的地

4、位。目前,絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)都使用的是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)都使用的是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。 42021-10-272 2按存儲(chǔ)器的按存儲(chǔ)器的存取方式存取方式分類分類 按存取方式可分為按存取方式可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器等等 (1)(1)隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM (Random Access Memory)RAM (Random Access Memory) 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器( (又稱讀寫存儲(chǔ)器又稱讀寫存儲(chǔ)器) )是指通過(guò)指令可以隨機(jī)是指通過(guò)指令可以隨機(jī)地對(duì)各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀和寫,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,主存儲(chǔ)器地對(duì)各個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀和寫,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,主存儲(chǔ)器大都采用

5、隨機(jī)存儲(chǔ)器。大都采用隨機(jī)存儲(chǔ)器。 按照存放信息的方式不同,隨機(jī)存儲(chǔ)器又可分為靜態(tài)和按照存放信息的方式不同,隨機(jī)存儲(chǔ)器又可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)靜態(tài)RAM(SRAM)RAM(SRAM)是以雙穩(wěn)態(tài)元件作為基本的存儲(chǔ)是以雙穩(wěn)態(tài)元件作為基本的存儲(chǔ)單元來(lái)保存信息,而單元來(lái)保存信息,而動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)RAM (DRAM)是靠電容來(lái)存放信息的,是靠電容來(lái)存放信息的,使得這種存儲(chǔ)器中存放的信息容易丟失,必須定時(shí)進(jìn)行刷新。使得這種存儲(chǔ)器中存放的信息容易丟失,必須定時(shí)進(jìn)行刷新。52021-10-27(2)(2)只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM(Read-Only Memory)ROM(Read-

6、Only Memory) 只讀存儲(chǔ)器是一種對(duì)其內(nèi)容只能讀出不能寫入的存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器是一種對(duì)其內(nèi)容只能讀出不能寫入的存儲(chǔ)器。它通常用來(lái)存放固定不變的程序、漢字字型庫(kù)、字符及圖形它通常用來(lái)存放固定不變的程序、漢字字型庫(kù)、字符及圖形符號(hào)等。由于它和讀寫存儲(chǔ)器分享主存儲(chǔ)器的同一個(gè)地址空符號(hào)等。由于它和讀寫存儲(chǔ)器分享主存儲(chǔ)器的同一個(gè)地址空間,故仍屬于主存儲(chǔ)器的一部分。間,故仍屬于主存儲(chǔ)器的一部分。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,只讀存儲(chǔ)器也出現(xiàn)了不同的種類,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,只讀存儲(chǔ)器也出現(xiàn)了不同的種類,如如可編程序只讀存儲(chǔ)器可編程序只讀存儲(chǔ)器PROMPROM(Programmable ROM)(Prog

7、rammable ROM);可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EPROMEPROM(Erasible Programmable ROM)(Erasible Programmable ROM)和和電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROMEEPROM(Electric Erasible (Electric Erasible Programmable ROM)Programmable ROM)以及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的以及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的快擦型快擦型存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(Flash Memory)(Flash Memory)具有具有EEPROMEEPROM的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 62021

8、-10-273 3按在計(jì)算機(jī)中的按在計(jì)算機(jī)中的作用作用分類分類 按在計(jì)算機(jī)中的作用可以分為按在計(jì)算機(jī)中的作用可以分為主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器( (內(nèi)存內(nèi)存) )、輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器( (外存外存) )、緩沖存儲(chǔ)器緩沖存儲(chǔ)器等。等。主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器速度高,但容量較小,每位價(jià)格較速度高,但容量較小,每位價(jià)格較高。高。輔存輔存速度慢,容量大,每位價(jià)格低。速度慢,容量大,每位價(jià)格低。緩沖存儲(chǔ)器緩沖存儲(chǔ)器用在兩個(gè)不同工作速度的部件之用在兩個(gè)不同工作速度的部件之間,在交換信息過(guò)程中起緩沖作用。間,在交換信息過(guò)程中起緩沖作用。 72021-10-274.4.按掉電時(shí)所存信息是否容易丟失分類按掉電時(shí)所存信息是否容易

9、丟失分類分成分成易失性易失性存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器和非易失性非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(DRAM(DRAM,SRAM)SRAM),屬易失性。,屬易失性。磁帶和磁盤等磁表面存儲(chǔ)器,屬非易失性。磁帶和磁盤等磁表面存儲(chǔ)器,屬非易失性。 82021-10-27 雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 MOSMOS存儲(chǔ)器(靜態(tài)、動(dòng)態(tài))存儲(chǔ)器(靜態(tài)、動(dòng)態(tài)) 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 掩膜型只讀存儲(chǔ)器掩膜型只讀存儲(chǔ)器MROMMROM 可編程只讀存儲(chǔ)器可編程只讀存儲(chǔ)器PROMPROM 可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 (EPROM(EPROM,EEPROM)EEPROM) 快擦型存儲(chǔ)器快擦型存

10、儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 磁盤磁盤( (軟盤、硬盤、盤組軟盤、硬盤、盤組) )存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器 緩沖存儲(chǔ)器緩沖存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)(RAM)只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM)(ROM)磁帶存儲(chǔ)器磁帶存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器92021-10-27地地址址寄寄存存地地址址譯譯碼碼存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體控制電路控制電路AB數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)寄寄存存讀讀寫寫電電路路DBOE WE CS 存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體 存儲(chǔ)器芯片的主要部分,用來(lái)存儲(chǔ)信息存儲(chǔ)器芯片的主要部分,用來(lái)存儲(chǔ)信息 地址譯碼電路地址譯碼電路 根據(jù)輸入的地址編碼來(lái)選中芯片內(nèi)某個(gè)特根據(jù)輸入的地址編碼來(lái)選中芯片內(nèi)某個(gè)特定的存儲(chǔ)單元定的存儲(chǔ)單元 片選和

11、讀寫控制邏輯片選和讀寫控制邏輯 選中存儲(chǔ)芯片,控制讀寫操作選中存儲(chǔ)芯片,控制讀寫操作4.1.2 4.1.2 存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)102021-10-271.1.基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元 一個(gè)基本存儲(chǔ)單元可以存放一位二進(jìn)制信息,其內(nèi)部一個(gè)基本存儲(chǔ)單元可以存放一位二進(jìn)制信息,其內(nèi)部具有兩個(gè)相互對(duì)立的狀態(tài),并能夠在外部對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行識(shí)具有兩個(gè)相互對(duì)立的狀態(tài),并能夠在外部對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別和改變。別和改變。 2.2.存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體 一個(gè)基本存儲(chǔ)單元只能保存一位二進(jìn)制信息,若要存一個(gè)基本存儲(chǔ)單元只能保存一位二進(jìn)制信息,若要存放放M MN N個(gè)二進(jìn)制信息,就需要用個(gè)二進(jìn)制信息,就需要用M MN N個(gè)基本

12、存儲(chǔ)單元,它個(gè)基本存儲(chǔ)單元,它們按一定的規(guī)則排列起來(lái),由這些基本存儲(chǔ)單元所構(gòu)成的們按一定的規(guī)則排列起來(lái),由這些基本存儲(chǔ)單元所構(gòu)成的陣列稱為存儲(chǔ)體或存儲(chǔ)矩陣。如陣列稱為存儲(chǔ)體或存儲(chǔ)矩陣。如8k8k8 8表示存儲(chǔ)體中一共表示存儲(chǔ)體中一共8K8K個(gè)存儲(chǔ)單元,每個(gè)存儲(chǔ)單元存放個(gè)存儲(chǔ)單元,每個(gè)存儲(chǔ)單元存放8 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。8 8102410248=65536 8=65536 基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元 存儲(chǔ)器系統(tǒng)由以下六部分組成:存儲(chǔ)器系統(tǒng)由以下六部分組成:112021-10-273 3地址譯碼器地址譯碼器 存儲(chǔ)器系統(tǒng)是由許多存儲(chǔ)單元構(gòu)成的,存儲(chǔ)器系統(tǒng)是由許多存儲(chǔ)單元構(gòu)成的,CPUCPU要

13、對(duì)某個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作時(shí),必須先通要對(duì)某個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作時(shí),必須先通過(guò)地址總線發(fā)出所需訪問(wèn)存儲(chǔ)單元的地址碼。地過(guò)地址總線發(fā)出所需訪問(wèn)存儲(chǔ)單元的地址碼。地址譯碼器的作用是接受地址信號(hào)并對(duì)它進(jìn)行譯碼,址譯碼器的作用是接受地址信號(hào)并對(duì)它進(jìn)行譯碼,選中該地址碼相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元,以便對(duì)該單元選中該地址碼相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元,以便對(duì)該單元進(jìn)行讀寫操作。進(jìn)行讀寫操作。 存儲(chǔ)器地址譯碼有存儲(chǔ)器地址譯碼有單譯碼單譯碼與與雙譯碼雙譯碼兩種方式。兩種方式。122021-10-27(2) (2) 雙譯碼雙譯碼 在雙譯碼結(jié)構(gòu)中,將地址譯碼器分成在雙譯碼結(jié)構(gòu)中,將地址譯碼器分成行譯碼器行譯碼器( (又叫又叫X X譯

14、碼器譯碼器) )和和列譯碼器列譯碼器( (又叫又叫Y Y譯碼器譯碼器) )兩部分,兩部分,行列選擇線交叉處即為所選中的內(nèi)存單元,這種方行列選擇線交叉處即為所選中的內(nèi)存單元,這種方式的特點(diǎn)是譯碼輸出線較少。式的特點(diǎn)是譯碼輸出線較少。(1) (1) 單譯碼單譯碼 單譯碼方式又稱字結(jié)構(gòu),全部地址碼只用一單譯碼方式又稱字結(jié)構(gòu),全部地址碼只用一個(gè)電路譯碼,譯碼輸出的選擇線直接選中對(duì)應(yīng)個(gè)電路譯碼,譯碼輸出的選擇線直接選中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。這一方式需要的選擇線數(shù)較多,的存儲(chǔ)單元。這一方式需要的選擇線數(shù)較多,只適用于容量較小的存儲(chǔ)器。只適用于容量較小的存儲(chǔ)器。132021-10-27譯譯碼碼器器A5A4A3A2

15、A1A06301存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元64個(gè)單元個(gè)單元行行譯譯碼碼A2A1A0710列譯碼列譯碼A3A4A501764個(gè)單元個(gè)單元單譯碼單譯碼雙譯碼雙譯碼地址譯碼電路地址譯碼電路 單譯碼結(jié)構(gòu)單譯碼結(jié)構(gòu)(線形譯碼線形譯碼) 雙譯碼結(jié)構(gòu)雙譯碼結(jié)構(gòu)(矩陣譯碼矩陣譯碼) 雙譯碼可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)雙譯碼可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì) 主要采用的譯碼結(jié)構(gòu)主要采用的譯碼結(jié)構(gòu)142021-10-27 例如假定地址信號(hào)為例如假定地址信號(hào)為10位位 單譯碼單譯碼方式:方式:2n1024根譯碼輸出線。根譯碼輸出線。 雙譯碼雙譯碼方式:分成兩組,每組方式:分成兩組,每組5位,則行譯碼后的位,則行譯碼后的輸出線為輸出線為2532根根;列譯碼輸出

16、線也為;列譯碼輸出線也為2532根根;共共64根譯碼輸出線。根譯碼輸出線。 容量較大的存儲(chǔ)器系統(tǒng),一般都采用雙譯碼方式。容量較大的存儲(chǔ)器系統(tǒng),一般都采用雙譯碼方式。 152021-10-274 4片選與讀寫控制電路片選與讀寫控制電路 片選信號(hào)片選信號(hào)用以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器芯片的選擇。用以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器芯片的選擇。當(dāng)當(dāng)片選信號(hào)有效片選信號(hào)有效時(shí),才能對(duì)其進(jìn)行讀寫操時(shí),才能對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。在選擇存儲(chǔ)單元時(shí),要先進(jìn)行片選,再作。在選擇存儲(chǔ)單元時(shí),要先進(jìn)行片選,再在芯片中選擇與地址相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。片選在芯片中選擇與地址相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。片選信號(hào)一般由地址譯碼器的輸出及一些控制信信號(hào)一般由地址譯碼器的輸出及一些控制

17、信號(hào)來(lái)形成。號(hào)來(lái)形成。 讀讀/ /寫控制電路寫控制電路則用來(lái)控制對(duì)芯片的讀則用來(lái)控制對(duì)芯片的讀/ /寫操作。寫操作。162021-10-27 一個(gè)大容量存儲(chǔ)器系統(tǒng)往往由多個(gè)存儲(chǔ)一個(gè)大容量存儲(chǔ)器系統(tǒng)往往由多個(gè)存儲(chǔ)器芯片組成,具體訪問(wèn)哪一個(gè)存儲(chǔ)器芯片,器芯片組成,具體訪問(wèn)哪一個(gè)存儲(chǔ)器芯片,則由片選控制,所以又分為則由片選控制,所以又分為片內(nèi)譯碼片內(nèi)譯碼和和片外片外譯碼譯碼。 當(dāng)當(dāng)片選信號(hào)片選信號(hào)有效時(shí),才可以對(duì)該芯有效時(shí),才可以對(duì)該芯片進(jìn)行讀寫操作,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)片進(jìn)行讀寫操作,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)高位地址高位地址線的譯碼線的譯碼來(lái)選中其中的存儲(chǔ)芯片。來(lái)選中其中的存儲(chǔ)芯片。172021-10-275 5I/OI

18、/O電路電路 I/OI/O電路位于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線與被選電路位于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線與被選中的存儲(chǔ)單元之間,用來(lái)控制信息的讀中的存儲(chǔ)單元之間,用來(lái)控制信息的讀出與寫入。必要時(shí),還可包含對(duì)出與寫入。必要時(shí),還可包含對(duì)I/OI/O信信號(hào)的驅(qū)動(dòng)及放大處理功能。號(hào)的驅(qū)動(dòng)及放大處理功能。 182021-10-276 6其它外圍電路其它外圍電路 集電極開路、三態(tài)輸出緩沖器集電極開路、三態(tài)輸出緩沖器 、刷新操作的控制電路等刷新操作的控制電路等 192021-10-274.1.3 4.1.3 存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)1 1、存儲(chǔ)器容量、存儲(chǔ)器容量 存儲(chǔ)器容量是指存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的數(shù)量,即字節(jié)數(shù)。存儲(chǔ)器容量是指存

19、儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的數(shù)量,即字節(jié)數(shù)?;蚩梢匀菁{的二進(jìn)制信息總量,即存儲(chǔ)信息的總位或可以容納的二進(jìn)制信息總量,即存儲(chǔ)信息的總位(bit)(bit)數(shù)。數(shù)。2 2、存取速度、存取速度 存儲(chǔ)器的速度直接影響計(jì)算機(jī)的速度。存取速度可用存存儲(chǔ)器的速度直接影響計(jì)算機(jī)的速度。存取速度可用存取時(shí)間和存儲(chǔ)周期這兩個(gè)時(shí)間參數(shù)來(lái)衡量。取時(shí)間和存儲(chǔ)周期這兩個(gè)時(shí)間參數(shù)來(lái)衡量。3 3、可靠性、可靠性 存儲(chǔ)器的可靠性用存儲(chǔ)器的可靠性用MTBF(Mean Time Between Failures)MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。平均故障間隔時(shí)間來(lái)衡量。4 4、功耗、功耗

20、 存儲(chǔ)器芯片正常工作時(shí)所消耗的電能,可用某個(gè)存儲(chǔ)單存儲(chǔ)器芯片正常工作時(shí)所消耗的電能,可用某個(gè)存儲(chǔ)單元或整個(gè)芯片的功耗來(lái)表示。元或整個(gè)芯片的功耗來(lái)表示。202021-10-274.2.1 4.2.1 靜態(tài)靜態(tài) RAM (RAM (SRAMSRAM) )1 1基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元 靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM的基本存儲(chǔ)單元是由兩個(gè)增強(qiáng)型的的基本存儲(chǔ)單元是由兩個(gè)增強(qiáng)型的NM0SNM0S反相器交叉耦合而成的觸發(fā)器。每個(gè)基本的反相器交叉耦合而成的觸發(fā)器。每個(gè)基本的存儲(chǔ)單元由六個(gè)存儲(chǔ)單元由六個(gè)MOSMOS管構(gòu)成,所以,靜態(tài)存儲(chǔ)電管構(gòu)成,所以,靜態(tài)存儲(chǔ)電路又稱為六管靜態(tài)存儲(chǔ)電路。路又稱為六管靜態(tài)存儲(chǔ)電路。 4.

21、2 4.2 讀寫存儲(chǔ)器讀寫存儲(chǔ)器RAMRAM讀寫存儲(chǔ)器分為讀寫存儲(chǔ)器分為靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM與與動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM兩種。兩種。212021-10-27T1-T6T1-T6構(gòu)成一個(gè)基本存儲(chǔ)單元構(gòu)成一個(gè)基本存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息. .T1T1和和T2T2扭接扭接, ,組成觸發(fā)器。組成觸發(fā)器。T3T3和和T4T4接成有源負(fù)載接成有源負(fù)載, ,構(gòu)成雙穩(wěn)構(gòu)成雙穩(wěn): :T1T1導(dǎo)通則導(dǎo)通則T2T2截止截止,T2,T2導(dǎo)通則導(dǎo)通則T1T1截止截止. .讀出時(shí)讀出時(shí), ,可從可從A A點(diǎn)獲取所保存的信息點(diǎn)獲取所保存的信息. .寫入時(shí)寫入時(shí), ,將相反的信號(hào)從將相反的信號(hào)從A.BA.B兩

22、點(diǎn)同兩點(diǎn)同時(shí)輸入時(shí)輸入, ,建立新的穩(wěn)態(tài)建立新的穩(wěn)態(tài). .T5,T6T5,T6為該單元的行選通管為該單元的行選通管T7,T8T7,T8為該單元的列選通管為該單元的列選通管靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM的基本存儲(chǔ)單元的基本存儲(chǔ)單元典型的靜態(tài)典型的靜態(tài)RAMRAM芯片芯片T1T1T2T2T3T3T4T4ABT5T5T6T6T7T7T8T8222021-10-27靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM的基本存儲(chǔ)單元的基本存儲(chǔ)單元讀出時(shí),讀出時(shí),行選行選使使T5T5導(dǎo)通,導(dǎo)通,列選列選使使T7T7導(dǎo)導(dǎo)通,將通,將A A點(diǎn)點(diǎn)(Q Q端)端)存儲(chǔ)的電平經(jīng)存儲(chǔ)的電平經(jīng)T5T5,T7T7送上數(shù)據(jù)總線。送上數(shù)據(jù)總線。232021-10-2

23、7靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM的基本存儲(chǔ)單元的基本存儲(chǔ)單元61166116(2KB2KB8 8位)位)、62646264(8KB8KB8 8位)位)、6225662256(32KB32KB8 8位)位)、628128628128(128KB128KB8 8位)位)等。等。 寫入時(shí),寫入寫入時(shí),寫入“1”1”,I/OI/O端為高電平,端為高電平, T5T5,T7T7導(dǎo)通,導(dǎo)通, A A點(diǎn)點(diǎn)為高電平為高電平使使T2T2導(dǎo)通,導(dǎo)通, I/OI/O端為低端為低電平,電平, T6T6,T8T8導(dǎo)通,導(dǎo)通, B B點(diǎn)點(diǎn)為低電平使為低電平使T1T1截止,截止,觸發(fā)器記憶這種狀態(tài),觸發(fā)器記憶這種狀態(tài),存儲(chǔ)信息存儲(chǔ)信息

24、“1”1”。 寫入寫入“0”0”時(shí),時(shí), T1T1導(dǎo)通導(dǎo)通T2T2截止,觸發(fā)器記憶這截止,觸發(fā)器記憶這種 狀 態(tài) , 存 儲(chǔ) 信 息種 狀 態(tài) , 存 儲(chǔ) 信 息“0”0”。 10I/OI/OI/OI/O242021-10-27 存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為10244 18個(gè)引腳:個(gè)引腳: 10根地址線根地址線A9A0 4根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線I/O4I/O1 片選片選CS* 讀寫讀寫WE*123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GND2 2靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片Intel 2114In

25、tel 2114252021-10-27SRAM 2114SRAM 2114的功能的功能工作方式工作方式CS*WE*I/O4 I/O1未選中未選中讀操作讀操作寫操作寫操作10010高阻高阻輸出輸出輸入輸入A0-A9A0-A9:1010根地址信號(hào)輸入引腳;根地址信號(hào)輸入引腳; I/O1-I/O4 I/O1-I/O4 :4 4根數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)引腳;根數(shù)據(jù)輸入輸出信號(hào)引腳;WEWE* * : 讀寫控制信號(hào)輸入引腳;讀寫控制信號(hào)輸入引腳; CSCS* * :片選信號(hào)輸入引腳;:片選信號(hào)輸入引腳;+5V +5V :電源;:電源; GND GND :地:地;262021-10-273.SRAM3.SRA

26、M芯片芯片INTEL 6264INTEL 6264 存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為8K8 28個(gè)引腳:個(gè)引腳: 13根地址線根地址線A12A0 8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線D7D0 片選片選CS1*、CS2 讀寫讀寫WE*、OE*+5VWE*CS2A8A9A11OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615272021-10-27SRAM 6264SRAM 6264的功能的功能工作方式工作方式CS1*CS2 WE* OE*D7 D0未選中未選中未選中未選中寫操作寫操作

27、讀操作讀操作1000110110高阻高阻高阻高阻輸入輸入輸出輸出282021-10-274.2.2 4.2.2 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)RAM (DRAM)1 1動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM基本存儲(chǔ)單元電路基本存儲(chǔ)單元電路 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM的基本存儲(chǔ)單元,由一個(gè)的基本存儲(chǔ)單元,由一個(gè)MOSMOS管管T T1 1和位于其柵極上的分布電容和位于其柵極上的分布電容C C構(gòu)成。構(gòu)成。當(dāng)柵極電容當(dāng)柵極電容C C上充有電荷時(shí),表示該存儲(chǔ)單上充有電荷時(shí),表示該存儲(chǔ)單元保存信息元保存信息“1”1”。反之,當(dāng)柵極電容上沒(méi)。反之,當(dāng)柵極電容上沒(méi)有電荷時(shí),表示該單元保存信息有電荷時(shí),表示該單元保存信息“0”0”。

28、292021-10-27由單管由單管T1T1構(gòu)成構(gòu)成, ,信息存放在極間信息存放在極間電容電容C1C1上上, ,以其是否充電來(lái)表示以其是否充電來(lái)表示兩種信息狀態(tài)兩種信息狀態(tài)( (有電荷為有電荷為1)1)T1T1還擔(dān)負(fù)行選通任務(wù)還擔(dān)負(fù)行選通任務(wù). .T2T2為列選通管為列選通管. .當(dāng)當(dāng)T1.T2T1.T2均選通時(shí)均選通時(shí), ,數(shù)據(jù)線開通數(shù)據(jù)線開通數(shù)據(jù)可以讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)可以讀出或?qū)懭? .C2C2是數(shù)據(jù)線上的分布電容是數(shù)據(jù)線上的分布電容. .1 1)讀出時(shí),)讀出時(shí), T1.T2T1.T2均導(dǎo)通,均導(dǎo)通,C1C1上存儲(chǔ)的電荷經(jīng)上存儲(chǔ)的電荷經(jīng)T1.T2T1.T2送上數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)線。線。2 2)寫入

29、時(shí),)寫入時(shí), T1.T2T1.T2均導(dǎo)通,數(shù)均導(dǎo)通,數(shù)據(jù)線上的信息對(duì)據(jù)線上的信息對(duì)C1C1進(jìn)行充放電進(jìn)行充放電動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元C1T2列選線列選線C2單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路T1字選線字選線X X.數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D D302021-10-27動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM基本存儲(chǔ)單元基本存儲(chǔ)單元C1T2列選線列選線C2單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM的刷新的刷新為保持電容中存儲(chǔ)的為保持電容中存儲(chǔ)的電荷不丟失,必須對(duì)電荷不丟失,必須對(duì)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM不斷進(jìn)行讀不斷進(jìn)行讀出和再寫入。稱為再出和再寫入。稱為再生電路。生電路。T1字選線字選線X X.

30、數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D D312021-10-27 芯片芯片2164A2164A的容量為的容量為64K64K1 1位,即片內(nèi)共位,即片內(nèi)共有有64K64K(6553665536)個(gè)地址單元,)個(gè)地址單元, 每個(gè)地址單每個(gè)地址單元存放一位數(shù)據(jù)。需要元存放一位數(shù)據(jù)。需要1616條地址線,地址線條地址線,地址線分為兩部分:行地址與列地址。分為兩部分:行地址與列地址。 芯片的地址引腳只要芯片的地址引腳只要8 8條,內(nèi)部設(shè)有地址條,內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器,利用多路開關(guān),由行地址選通信號(hào)鎖存器,利用多路開關(guān),由行地址選通信號(hào)變低變低 ,把先出現(xiàn)的,把先出現(xiàn)的8 8位地址,送至位地址,送至行地址行地址鎖存器鎖存器;由隨

31、后出現(xiàn)的列地址選通信號(hào);由隨后出現(xiàn)的列地址選通信號(hào) 把后出現(xiàn)的把后出現(xiàn)的8 8位地址送至位地址送至列地址鎖存器列地址鎖存器。這。這8 8條地址線也用于刷新(刷新時(shí)地址計(jì)數(shù),條地址線也用于刷新(刷新時(shí)地址計(jì)數(shù),實(shí)現(xiàn)一行行刷新)。實(shí)現(xiàn)一行行刷新)。 RASCAS2 2動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)RAMRAM存儲(chǔ)器芯片存儲(chǔ)器芯片Intel 2164AIntel 2164A322021-10-27 64K64K存儲(chǔ)體由存儲(chǔ)體由4 4個(gè)個(gè)128128128128的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成。每個(gè)的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成。每個(gè)128128128128的的存儲(chǔ)矩陣,有存儲(chǔ)矩陣,有7 7條行地址和條行地址和7 7條列地址線進(jìn)行選擇。條列地址線進(jìn)行選擇。

32、7 7條行地址條行地址經(jīng)過(guò)譯碼產(chǎn)生經(jīng)過(guò)譯碼產(chǎn)生128128條選擇線,分別選擇條選擇線,分別選擇128128行;行;7 7條列地址線條列地址線經(jīng)過(guò)譯碼也產(chǎn)生經(jīng)過(guò)譯碼也產(chǎn)生128128條選擇線,分別選擇條選擇線,分別選擇128128列。列。332021-10-27 鎖存在行地址鎖存器中的鎖存在行地址鎖存器中的7 7位行地址位行地址RA6-RA0RA6-RA0同時(shí)加到同時(shí)加到4 4個(gè)存儲(chǔ)矩陣上,在每個(gè)存儲(chǔ)矩陣上,在每個(gè)矩陣中都選中一行,則共有個(gè)矩陣中都選中一行,則共有512512個(gè)存儲(chǔ)個(gè)存儲(chǔ)電路被選中,它們存放的信息被選通至電路被選中,它們存放的信息被選通至512512個(gè)讀出放大器,經(jīng)過(guò)鑒別、鎖存和

33、重個(gè)讀出放大器,經(jīng)過(guò)鑒別、鎖存和重寫。鎖存在列地址鎖存器中的寫。鎖存在列地址鎖存器中的7 7位列地址位列地址CA6-CA0CA6-CA0(地址總線上的(地址總線上的A A1414-A-A8 8),在每),在每個(gè)存儲(chǔ)矩陣中選中一列,則共有個(gè)存儲(chǔ)矩陣中選中一列,則共有4 4個(gè)存儲(chǔ)個(gè)存儲(chǔ)單元被選中。最后經(jīng)過(guò)單元被選中。最后經(jīng)過(guò)1/4 I/O1/4 I/O門電路門電路(由由RA7RA7與與CA7CA7控制控制)選中一個(gè)單元,可)選中一個(gè)單元,可以對(duì)這個(gè)單元進(jìn)行讀寫。以對(duì)這個(gè)單元進(jìn)行讀寫。342021-10-2712345678910111213141516N/CDINWERASA0A2A1VDDVSS

34、CASDOUTA6A5A4A3A7 Intel 2164AIntel 2164A的外部結(jié)構(gòu):的外部結(jié)構(gòu): Intel 2164AIntel 2164A是具有是具有1616個(gè)引腳的雙列直插式芯片。個(gè)引腳的雙列直插式芯片。 A A0 0 - A- A7 7 :地址信號(hào)的輸入引腳;:地址信號(hào)的輸入引腳; :行地址選通信號(hào)輸入引腳;:行地址選通信號(hào)輸入引腳; :列地址選通信號(hào)輸入引腳;:列地址選通信號(hào)輸入引腳; :寫允許控制信號(hào)輸入引腳;:寫允許控制信號(hào)輸入引腳; D DIN IN :數(shù)據(jù)輸入引腳;:數(shù)據(jù)輸入引腳; D DOUT OUT :數(shù)據(jù)輸出引腳;:數(shù)據(jù)輸出引腳; V VDD DD :+5V+5

35、V電源引腳;電源引腳; Vss Vss :地;:地; RASCASWE352021-10-27 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROM,是一種非易失性的,是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。其中所存放的信息可長(zhǎng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。其中所存放的信息可長(zhǎng)期保存,掉電也不會(huì)丟失,常被用來(lái)保存期保存,掉電也不會(huì)丟失,常被用來(lái)保存固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下,固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下,ROMROM中的信息只能讀出,不能寫入。對(duì)可中的信息只能讀出,不能寫入。對(duì)可編程的編程的ROMROM芯片,可用特殊方法將信息寫芯片,可用特殊方法將信息寫入,該過(guò)程被稱為入,該過(guò)程被稱為“編程編程”。對(duì)可擦除的。對(duì)可擦除的

36、ROMROM芯片,可采用特殊方法將原來(lái)信息擦芯片,可采用特殊方法將原來(lái)信息擦除,以便再次編程。除,以便再次編程。 4.3 4.3 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROMROM362021-10-27 掩膜式掩膜式ROMROM一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的要求定制的。的要求定制的。4.3.14.3.1掩膜式掩膜式ROMROM01101010例例:4444 由二次光刻版由二次光刻版圖形掩模所決圖形掩模所決定的,一旦芯定的,一旦芯片制成后,用片制成后,用戶是無(wú)法變更戶是無(wú)法變更其結(jié)構(gòu)的。其結(jié)構(gòu)的。1001 掩膜式掩膜式ROMROM是存儲(chǔ)信息是存儲(chǔ)信息”11的位沒(méi)的位沒(méi)有有 MOSMOS管而存儲(chǔ)信

37、息管而存儲(chǔ)信息”00的位的位有有MOSMOS管管1100372021-10-27 出廠時(shí),所有存儲(chǔ)單元的熔絲都是完好的。編程出廠時(shí),所有存儲(chǔ)單元的熔絲都是完好的。編程時(shí),通過(guò)字線選中某個(gè)晶體管。若準(zhǔn)備寫入時(shí),通過(guò)字線選中某個(gè)晶體管。若準(zhǔn)備寫入1 1,則向位線送高電平,此時(shí)管子截止,熔絲將被保則向位線送高電平,此時(shí)管子截止,熔絲將被保留;若準(zhǔn)備寫入留;若準(zhǔn)備寫入0 0,則向位線送低電平,此時(shí)管,則向位線送低電平,此時(shí)管子導(dǎo)通,控制電流使熔絲子導(dǎo)通,控制電流使熔絲 燒斷。換句話說(shuō),燒斷。換句話說(shuō), 所有存儲(chǔ)單元所有存儲(chǔ)單元 出廠時(shí)均存放信息出廠時(shí)均存放信息1 1, 一旦寫入一旦寫入0 0使熔絲燒斷

38、,使熔絲燒斷, 就不可能再恢復(fù)。就不可能再恢復(fù)。4.3.2 4.3.2 可編程的可編程的PROM PROM 位線接數(shù)據(jù)線位線接數(shù)據(jù)線+5V+5V掩膜式掩膜式ROMROM是存儲(chǔ)信息是存儲(chǔ)信息”11的位沒(méi)有的位沒(méi)有MOSMOS管,而存儲(chǔ)信息管,而存儲(chǔ)信息”00的位的位有有MOSMOS管管PROMPROM則可通過(guò)編程使其相應(yīng)位有管或無(wú)管。有管讀出時(shí)為高電平。則可通過(guò)編程使其相應(yīng)位有管或無(wú)管。有管讀出時(shí)為高電平。382021-10-271 1基本存儲(chǔ)單元電路基本存儲(chǔ)單元電路 可擦除可編程的可擦除可編程的ROMROM又稱為又稱為EPROMEPROM。這種。這種EPROMEPROM電路在電路在N N型的基

39、片上擴(kuò)展了兩個(gè)高濃度的型的基片上擴(kuò)展了兩個(gè)高濃度的P P型區(qū),分別引出源極型區(qū),分別引出源極(S S)和漏極)和漏極(D)(D),在源極與漏極之間有一個(gè)由多晶硅做,在源極與漏極之間有一個(gè)由多晶硅做成的柵極,但它是浮空的,被絕緣物成的柵極,但它是浮空的,被絕緣物SiOSiO2 2所包圍。出廠所包圍。出廠時(shí)浮空柵極上沒(méi)有電荷,管子內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電溝道,源極與時(shí)浮空柵極上沒(méi)有電荷,管子內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電溝道,源極與漏極之間不漏極之間不導(dǎo)電,此時(shí)表示導(dǎo)電,此時(shí)表示該存儲(chǔ)單元保存該存儲(chǔ)單元保存的信息為的信息為“1”1”; P+P+AlSiO2SD浮空多晶硅柵N基體字線EPROM(a)(b)位線4.3.3 4.3.3

40、可擦除可編程序的可擦除可編程序的EPROMEPROM源極源極漏極漏極392021-10-27 要寫入時(shí),則在要寫入時(shí),則在D D和和S S之間加上之間加上25V25V的高壓,另的高壓,另外加上編程脈沖(其寬度約為外加上編程脈沖(其寬度約為50ms50ms),所選中),所選中的單元在這個(gè)電源作用下,的單元在這個(gè)電源作用下,D D和和S S之間被瞬時(shí)擊之間被瞬時(shí)擊穿,就會(huì)有電子通過(guò)絕緣層注入到硅柵,當(dāng)高穿,就會(huì)有電子通過(guò)絕緣層注入到硅柵,當(dāng)高壓電源去除后,因?yàn)楣钖疟唤^緣層包圍,壓電源去除后,因?yàn)楣钖疟唤^緣層包圍,故注故注入的電子無(wú)處泄漏走,硅柵就為負(fù),于是就在入的電子無(wú)處泄漏走,硅柵就為負(fù),于是就

41、在N N基體上形成了導(dǎo)電溝道,從而使基體上形成了導(dǎo)電溝道,從而使EPROMEPROM單元導(dǎo)單元導(dǎo)通通,輸出為,輸出為“0“0“(或(或”1“1“)。)。 -+402021-10-27如果要如果要清除清除存儲(chǔ)單元中所保存的信息,就必須設(shè)法將其浮動(dòng)存儲(chǔ)單元中所保存的信息,就必須設(shè)法將其浮動(dòng)?xùn)派系呢?fù)電荷釋放掉。當(dāng)用一定波長(zhǎng)的柵上的負(fù)電荷釋放掉。當(dāng)用一定波長(zhǎng)的紫外光紫外光照射浮動(dòng)?xùn)艜r(shí),照射浮動(dòng)?xùn)艜r(shí),負(fù)電荷便可以獲取足夠的能量,擺脫負(fù)電荷便可以獲取足夠的能量,擺脫SiOSiO2 2的包圍,以光電流的包圍,以光電流的形式釋放掉,源極與漏極之間不導(dǎo)電?;謴?fù)保存的信息為的形式釋放掉,源極與漏極之間不導(dǎo)電。恢復(fù)

42、保存的信息為“1”1”的狀態(tài)。該單元又可重新編程。的狀態(tài)。該單元又可重新編程。 EPROMEPROM存儲(chǔ)器芯片,在其上方有一個(gè)石英玻璃的窗口,存儲(chǔ)器芯片,在其上方有一個(gè)石英玻璃的窗口,紫外線正是通過(guò)這個(gè)窗口來(lái)照射其內(nèi)部電路而擦除信息的,紫外線正是通過(guò)這個(gè)窗口來(lái)照射其內(nèi)部電路而擦除信息的,一般擦除信息需用紫外線一般擦除信息需用紫外線照射照射l5-20l5-20分鐘。分鐘。 -+石英玻璃窗石英玻璃窗412021-10-272 2EPROM EPROM 芯片芯片 Intel 2716Intel 2716 Intel2716Intel2716是一種是一種2K2K8 8的的EPROMEPROM存儲(chǔ)器芯片

43、,雙列存儲(chǔ)器芯片,雙列直插式封裝,直插式封裝,2424個(gè)引腳。其它的典型芯片有個(gè)引腳。其它的典型芯片有Intel 2732Intel 2732、 Intel 2764Intel 2764、 Intel 27256Intel 27256等。等。芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)陣列;存儲(chǔ)陣列由存儲(chǔ)陣列;存儲(chǔ)陣列由2K2K8 8個(gè)浮動(dòng)?xùn)艂€(gè)浮動(dòng)?xùn)臡OSMOS管構(gòu)成;管構(gòu)成; 7 7位行地址譯碼器;位行地址譯碼器; 4 4位列地址譯碼器;位列地址譯碼器; 輸出允許、片選輸出允許、片選 和編程邏輯;和編程邏輯; 數(shù)據(jù)輸出緩沖器;數(shù)據(jù)輸出緩沖器; 422021-10-27 存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為2K8 24

44、個(gè)引腳:個(gè)引腳: 11根地址線根地址線A10A0 8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線DO7DO0 片選片選/編程編程CE*/PGM 讀寫讀寫OE* 編程電壓編程電壓VPPVDDA8A9VPPOE*A10CE*/PGMDO7DO6DO5DO4DO3123456789101112242322212019181716151413A7A6A5A4A3A2A1A0DO0DO1DO2Vss編程脈沖編程脈沖(2) (2) 芯片的外部結(jié)構(gòu)芯片的外部結(jié)構(gòu)432021-10-27(3)EPROM 2716(3)EPROM 2716的功能的功能工作方式工作方式CE*/PGMOE*VCCVPPDO7 DO0待用待用15V5V高阻高阻

45、讀出讀出005V5V輸出輸出讀出禁止讀出禁止015V5V高阻高阻編程寫入編程寫入正脈沖正脈沖15V25V輸入輸入編程校驗(yàn)編程校驗(yàn)005V25V輸出輸出編程禁止編程禁止015V25V高阻高阻442021-10-27(4)EPROM(4)EPROM芯片芯片27642764 存儲(chǔ)容量為存儲(chǔ)容量為8K8 28個(gè)引腳:個(gè)引腳:1313根地址線根地址線A A1212A A0 08 8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線D D7 7D D0 0片選片選CECE* *編程編程PGMPGM* *讀寫讀寫OEOE* *編程電壓編程電壓V VPPPPVppA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGM*NCA8A

46、9A11OE*A10CE*D7D6D5D4D312345678910111213142827262524232221201918171615452021-10-27電可擦除可編程序的電可擦除可編程序的ROMROM也稱為也稱為EEPROMEEPROM即即E E2 2PROMPROM。其工。其工作原理與作原理與EPROMEPROM類似,在類似,在E E2 2PROMPROM中,中,漏極上面增加了一個(gè)隧漏極上面增加了一個(gè)隧道二極管道二極管,它在第二柵極與漏極之間的電壓,它在第二柵極與漏極之間的電壓VGVG的作用下,的作用下,可以使電荷通過(guò)它流向浮動(dòng)?xùn)?;可以使電荷通過(guò)它流向浮動(dòng)?xùn)?;若若VGVG的極性相

47、反也可以使的極性相反也可以使電荷從浮動(dòng)?xùn)帕飨蚵O,所用的電流是極小的。電荷從浮動(dòng)?xùn)帕飨蚵O,所用的電流是極小的。擦除可以擦除可以按字節(jié)分別進(jìn)行。字節(jié)的按字節(jié)分別進(jìn)行。字節(jié)的編程和擦除都只需要編程和擦除都只需要10ms10ms,可以進(jìn)行在線的,可以進(jìn)行在線的編程寫入。編程寫入。常用的典型芯片有常用的典型芯片有: :2816/28642816/2864等等 n+n+場(chǎng)氧化物門氧化物基體P第一級(jí)多晶硅( 浮空柵)第二級(jí)多晶硅隧道氧化硅+VG+VD4.3.4 4.3.4 電可擦除可編程序的電可擦除可編程序的EEPROM EEPROM 462021-10-27應(yīng)用特性:應(yīng)用特性:(1 1)對(duì)硬件電路沒(méi)有

48、特殊要求,編程簡(jiǎn)單。)對(duì)硬件電路沒(méi)有特殊要求,編程簡(jiǎn)單。(2 2)采用)采用5V5V電源擦寫的電源擦寫的EEPROMEEPROM,通常不需,通常不需 要設(shè)置單獨(dú)的擦除操作,可在寫入過(guò)要設(shè)置單獨(dú)的擦除操作,可在寫入過(guò) 程中自動(dòng)擦除。程中自動(dòng)擦除。 (3 3)EEPROMEEPROM器件大多是并行總線傳輸?shù)钠骷蠖嗍遣⑿锌偩€傳輸?shù)?典型的典型的EEPROMEEPROM芯片芯片 2816.2817(2K2816.2817(2K8) 2864(8K8) 2864(8K8) 8) 并行并行 AT24C01(64AT24C01(648) AT24C16(2K8) AT24C16(2K8) 8) 串行串行電

49、可擦除可編程的電可擦除可編程的ROMROM(E E2 2PROMPROM)472021-10-274.3.5 4.3.5 快擦型存儲(chǔ)器快擦型存儲(chǔ)器(F1ash Memory)(F1ash Memory) 快擦型存儲(chǔ)器具有快擦型存儲(chǔ)器具有EEPROMEEPROM的特點(diǎn),又可的特點(diǎn),又可在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行擦除和編程,它的讀取時(shí)間在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行擦除和編程,它的讀取時(shí)間與與DRAMDRAM相似,而寫時(shí)間與磁盤驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)。相似,而寫時(shí)間與磁盤驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)??觳列痛鎯?chǔ)器操作簡(jiǎn)便,編程、擦除、校驗(yàn)快擦型存儲(chǔ)器操作簡(jiǎn)便,編程、擦除、校驗(yàn)等工作均已編成程序,可由配有快擦型存儲(chǔ)等工作均已編成程序,可由配有快擦型存儲(chǔ)器系

50、統(tǒng)的中央處理機(jī)予以控制。器系統(tǒng)的中央處理機(jī)予以控制。 482021-10-27快擦型存儲(chǔ)器可替代快擦型存儲(chǔ)器可替代EEPROMEEPROM,在某些應(yīng)用場(chǎng),在某些應(yīng)用場(chǎng)合還可取代需要配備電池后援的合還可取代需要配備電池后援的SRAMSRAM系統(tǒng),系統(tǒng),使用快擦型存儲(chǔ)器后可省去電池??觳列痛媸褂每觳列痛鎯?chǔ)器后可省去電池??觳列痛鎯?chǔ)器的非易失性和快速讀取的特點(diǎn),能滿足儲(chǔ)器的非易失性和快速讀取的特點(diǎn),能滿足固態(tài)盤驅(qū)動(dòng)器的要求。同時(shí),可替代便攜機(jī)固態(tài)盤驅(qū)動(dòng)器的要求。同時(shí),可替代便攜機(jī)中的中的ROMROM,以便隨時(shí)寫入最新版本的操作系統(tǒng)。,以便隨時(shí)寫入最新版本的操作系統(tǒng)。快擦型存儲(chǔ)器還可應(yīng)用于快擦型存儲(chǔ)器

51、還可應(yīng)用于MP3MP3、U U盤、各種儀盤、各種儀器設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中。器設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中。典型的芯片有典型的芯片有: : 27F256/28F016/28F02027F256/28F016/28F020等。等。 492021-10-27 CPU CPU對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作,首先對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作,首先要由地址總線給出地址信號(hào),然后要要由地址總線給出地址信號(hào),然后要發(fā)出相應(yīng)的讀發(fā)出相應(yīng)的讀/ /寫控制信號(hào),最后才能寫控制信號(hào),最后才能在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行信息交流。在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行信息交流。4.4 4.4 存儲(chǔ)器芯片擴(kuò)展與存儲(chǔ)器芯片擴(kuò)展與CPUCPU的連接的連接502021-10

52、-274.4.1 4.4.1 存儲(chǔ)芯片與存儲(chǔ)芯片與CPUCPU的連接的連接1. 1. 存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線2. 2. 存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片的地址線地址線3. 3. 存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片的片選端片選端4. 4. 存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片的讀寫控制線讀寫控制線512021-10-27在連接中要考慮的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:在連接中要考慮的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面: 1 1CPUCPU總線的負(fù)載能力;總線的負(fù)載能力; 2 2CPUCPU的時(shí)序和存儲(chǔ)器的存取速度之間的配合問(wèn)題的時(shí)序和存儲(chǔ)器的存取速度之間的配合問(wèn)題 ; 3 3存儲(chǔ)器的地址分配和片選問(wèn)題;存儲(chǔ)器的地址分配和片選問(wèn)題; 內(nèi)存通常分為內(nèi)存通常分為RA

53、MRAM和和ROMROM兩大部分。而兩大部分。而RAMRAM又分為又分為系統(tǒng)區(qū)系統(tǒng)區(qū)和和用戶區(qū)用戶區(qū),用戶區(qū)又要分成,用戶區(qū)又要分成數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)和和程序區(qū)程序區(qū)。ROMROM的分配也的分配也類似,所以內(nèi)存的地址分配是一個(gè)重要的問(wèn)題。類似,所以內(nèi)存的地址分配是一個(gè)重要的問(wèn)題。 單片存儲(chǔ)器芯片的容量是有限的,通常要由許多片才單片存儲(chǔ)器芯片的容量是有限的,通常要由許多片才能組成一個(gè)存儲(chǔ)器,即如何產(chǎn)生片選信號(hào)的問(wèn)題。能組成一個(gè)存儲(chǔ)器,即如何產(chǎn)生片選信號(hào)的問(wèn)題。IO MM IORDW R4 4控制信號(hào)的連接;控制信號(hào)的連接; CPUCPU在與存儲(chǔ)器交換信息時(shí),通常有以下幾個(gè)控制信號(hào):在與存儲(chǔ)器交換信息時(shí)

54、,通常有以下幾個(gè)控制信號(hào): ( ), , 以及以及WAITWAIT信號(hào)。這些信信號(hào)。這些信號(hào)如何與存儲(chǔ)器要求的控制信號(hào)相連,以實(shí)現(xiàn)所需的控制號(hào)如何與存儲(chǔ)器要求的控制信號(hào)相連,以實(shí)現(xiàn)所需的控制功能。功能。522021-10-27 計(jì)算機(jī)的內(nèi)存一般要求容量很大,計(jì)算機(jī)的內(nèi)存一般要求容量很大,單片存儲(chǔ)器芯片不能滿足需求,需要用單片存儲(chǔ)器芯片不能滿足需求,需要用到多片芯片的連接與擴(kuò)展。存儲(chǔ)器芯片到多片芯片的連接與擴(kuò)展。存儲(chǔ)器芯片擴(kuò)展的方法有以下兩種。擴(kuò)展的方法有以下兩種。 4.4.2 4.4.2 存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展1 1存儲(chǔ)器芯片的位擴(kuò)充存儲(chǔ)器芯片的位擴(kuò)充2 2存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)U充存儲(chǔ)器芯

55、片的字?jǐn)U充532021-10-271 1存儲(chǔ)器芯片的位擴(kuò)充存儲(chǔ)器芯片的位擴(kuò)充 若芯片的數(shù)據(jù)線正好若芯片的數(shù)據(jù)線正好8根:根:一次可從芯片中訪問(wèn)到一次可從芯片中訪問(wèn)到8 8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)( (一個(gè)字節(jié))一個(gè)字節(jié))全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的8 8位數(shù)據(jù)總線相連位數(shù)據(jù)總線相連 若芯片的數(shù)據(jù)線不足若芯片的數(shù)據(jù)線不足8根如根如2114(1K4)一次不能從一個(gè)芯片中訪問(wèn)到一次不能從一個(gè)芯片中訪問(wèn)到8 8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)利用多個(gè)芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位(兩片利用多個(gè)芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位(兩片21142114組成一組成一個(gè)字節(jié),個(gè)字節(jié),8 8片片21642164構(gòu)成構(gòu)成64K64K8 8的存儲(chǔ)器)的存儲(chǔ)器)這個(gè)擴(kuò)充方式簡(jiǎn)

56、稱這個(gè)擴(kuò)充方式簡(jiǎn)稱“位擴(kuò)充位擴(kuò)充”542021-10-272114(1)A9A0I/O4I/O1片選片選D3D0D7D4A9A02114(2)A9A0I/O4I/O1CECE 多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù)連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù) 其它連接都一樣其它連接都一樣 這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體 常被稱為常被稱為“芯片組芯片組”兩片兩片21142114擴(kuò)充成擴(kuò)充成1K1K8 8的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器 同時(shí)選中兩片同時(shí)選中兩片2114的同一個(gè)地址單元的同一個(gè)地址單元,分別讀寫低分別讀寫低4位和高位和高4位位552021-10-

57、272 2存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)U充存儲(chǔ)器芯片的字?jǐn)U充 存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充容量,存儲(chǔ)系統(tǒng)常需利用多個(gè)存儲(chǔ)芯片擴(kuò)充容量,也就是擴(kuò)充了主存儲(chǔ)器也就是擴(kuò)充了主存儲(chǔ)器地址地址范圍范圍 這種擴(kuò)充簡(jiǎn)稱為這種擴(kuò)充簡(jiǎn)稱為“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”或或“字?jǐn)U充字?jǐn)U充” 進(jìn)行進(jìn)行“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”,需要利用,需要利用存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)芯片的片選端片選端對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)芯片(組)進(jìn)行對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)芯片(組)進(jìn)行尋址尋址 這個(gè)尋址方法,主要通過(guò)將存儲(chǔ)芯片的片這個(gè)尋址方法,主要通過(guò)將存儲(chǔ)芯片的片選端與系統(tǒng)的選端與系統(tǒng)的高位地址線高位地址線相關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)562021-10-27例例: : 用用2K2K8 8的的271627

58、16存儲(chǔ)器芯片組成存儲(chǔ)器芯片組成8K8K8 8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。 由于每個(gè)芯片的字長(zhǎng)為由于每個(gè)芯片的字長(zhǎng)為8 8位,滿足存儲(chǔ)器系統(tǒng)的字長(zhǎng)要求。位,滿足存儲(chǔ)器系統(tǒng)的字長(zhǎng)要求。但每個(gè)芯片容量為但每個(gè)芯片容量為2KB2KB,故需用,故需用4 4片片27162716進(jìn)行字?jǐn)U充。進(jìn)行字?jǐn)U充。000110110000H -0000H -07FFH07FFH0800H -0800H -0FFFH0FFFH1000H -1000H -17FFH17FFH1800H -1800H -1FFFH1FFFH芯片的地址引芯片的地址引腳直接接腳直接接CPUCPU的的低位地址引腳低位地址引腳輸出允許與輸出允許與

59、CPUCPU的的RDRD接接數(shù)據(jù)輸出與數(shù)據(jù)輸出與CPUCPU的數(shù)據(jù)引的數(shù)據(jù)引腳連接腳連接CPUCPU的高位地的高位地址經(jīng)譯碼接址經(jīng)譯碼接片選片選M/IO接譯接譯碼器碼器片選片選572021-10-27地地 址址 碼碼A15 A13 A12 A11 A10 A9 A0地址范圍地址范圍芯片編號(hào)芯片編號(hào)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 10000H 07FFH2716-10 0 0 1 0 0 00 0 0 1 1 1 10800H0FFFH2716-20 0 1 0 0 0 00 0 1 0 1 1 11000H17FFH2716-30 0 1 1 0 0 00 0 1 1 1

60、1 11800H1FFFH2716-4根據(jù)硬件連線圖存儲(chǔ)器的地址分配范圍如下:根據(jù)硬件連線圖存儲(chǔ)器的地址分配范圍如下: 582021-10-273 3同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充與字?jǐn)U充同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充與字?jǐn)U充 在有些情況下,存儲(chǔ)器芯片的字長(zhǎng)和容量均不符合在有些情況下,存儲(chǔ)器芯片的字長(zhǎng)和容量均不符合存儲(chǔ)器系統(tǒng)的要求,需要用多片存儲(chǔ)器芯片同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)器系統(tǒng)的要求,需要用多片存儲(chǔ)器芯片同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充和字?jǐn)U充,以滿足系統(tǒng)的要求。位擴(kuò)充和字?jǐn)U充,以滿足系統(tǒng)的要求。例例3 3 用用1K1K4 4的的21142114芯片組成芯片組成2K2K8 8的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。M/IOWRA0A9D7D4CSWE2114 (

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