第五章存儲器1ppt課件

1、第五章第五章 存儲器存儲器5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介5-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹5-3 5-3 高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器CacheCache）5-4 5-4 存儲器系統(tǒng)設計存儲器系統(tǒng)設計5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介CPURAM讀寫ROM只讀數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線接接口口硬盤硬盤軟盤軟盤光盤光盤磁帶磁帶一、微機存儲器一、微機存儲器內存內存外存外存控制總線控制總線地址地址總線總線地地址址譯譯碼碼器器二、主要技術指標二、主要技術指標 存儲容量存儲容量 存取時間和存取周期存取時間和存取周期 功耗功耗 平均故障間隔時間平均故障間隔時間MTBFMTBF）（可靠性）（可靠

2、性） （Mean Time Between Mean Time Between Failure Failure ）存儲器芯片的容量存儲器芯片的容量CPU直接尋址的內存容量直接尋址的內存容量請分清：請分清：5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介存儲容量？存儲容量？由由CPU地址線的條數(shù)決定地址線的條數(shù)決定例例8088CPU地址線地址線20條，可尋址條，可尋址220個單元個單元存儲容量存儲容量地址線地址線 A13A12A11A10 A9.A0 地址范圍地址范圍 10條條 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000H （1KB） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFH 14條條 0

3、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H（16KB） 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFFH5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介地址單元數(shù)地址單元數(shù)每單元的位數(shù)每單元的位數(shù)2地址線數(shù)量地址線數(shù)量數(shù)據(jù)線數(shù)量數(shù)據(jù)線數(shù)量1K B = 210 8 1M B = 220 8 1G B = 230 85-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介三、按存儲性質分類三、按存儲性質分類半導體存儲器半導體存儲器隨機存取存儲器隨機存取存儲器RAM只讀存取存儲器只讀存取存儲器ROM可讀、寫，存放用可讀、寫，存放用戶當前程序戶當前程序斷電后內容消失斷電后內容消失只讀，存

4、放引導程只讀，存放引導程序加電運行）序加電運行）斷電后內容不消失斷電后內容不消失靜態(tài)存儲器靜態(tài)存儲器SRAM動態(tài)存儲器動態(tài)存儲器DRAM集成度低、速度快、集成度低、速度快、容量小容量小集成度高、速度慢、集成度高、速度慢、容量大容量大掩膜式掩膜式ROM可編程可編程ROM：PROM可擦除可擦除PROM：EPROM可擦除可編程可擦除可編程PROM：E2PROM 存放引導程序；存放引導程序； 只讀；只讀； 斷電內容不消失斷電內容不消失2、只讀存儲器、只讀存儲器ROMRead Only Memory）5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介VCC行線行線列線列線熔絲熔絲 接通接通（1掩膜掩膜ROM：批量

5、；：批量；（2PROM：一次性編程；：一次性編程；“1”（3EPROM：可編程、紫外線照射擦除；：可編程、紫外線照射擦除；（4） E2PROM：可編程、電信號擦除，方便，價格較貴。：可編程、電信號擦除，方便，價格較貴。四、存儲器中的數(shù)據(jù)組織四、存儲器中的數(shù)據(jù)組織存儲字：一次讀取的數(shù)據(jù)。存儲字：一次讀取的數(shù)據(jù)。一個內存單元存放一個內存單元存放8位二進制數(shù)，位二進制數(shù)，2000H2019H2019H2019HM4433221132位的數(shù)據(jù)存儲：位的數(shù)據(jù)存儲：11223344H5-1 半導體存儲器簡介半導體存儲器簡介5-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹一、靜態(tài)一、靜態(tài)RAMSRAM） 要點：要點

6、：主要引腳功能主要引腳功能工作時序工作時序與系統(tǒng)連接與系統(tǒng)連接Intel典型芯片：典型芯片：6264 （8K*8位）位）6212816K*8位）位）6225632K*8位）位）6264A12 A0D7 D0 VCCCS1NCGNDCS2WEOE靜態(tài)靜態(tài)RAM芯片芯片6264引腳介紹：引腳介紹：地址線地址線 A12 A0；數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 D7 D0 ；容量容量 8K*8位位WE：寫允許信號：寫允許信號OE；讀允許信號；讀允許信號CS1、CS2：片選信號：片選信號 CS2 CS1WE OE讀讀 1 0 1 0寫寫 1 0 0 6264A12 A0D7 D0 VCCCS1NCGNDCS2WEOE5-2

7、 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹6264芯片與芯片與CPU系統(tǒng)的連接系統(tǒng)的連接D0D7A0A12WEOECS1CS2A0A12MEMWMEMR譯碼譯碼電路電路高位地高位地址信號址信號D0D75-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹8088CPU6264二、動態(tài)讀寫存儲器二、動態(tài)讀寫存儲器DRAM）1、電容存儲、電容存儲 “1或或“0”, 存儲信息不穩(wěn)定存儲信息不穩(wěn)定;2、刷新電路：將存儲的數(shù)據(jù)讀出、經放大后再寫入、刷新電路：將存儲的數(shù)據(jù)讀出、經放大后再寫入3、由、由DRAM控制器使行列地址線分時輸入控制器使行列地址線分時輸入行選擇線行選擇線列列選選擇擇線線刷新刷新放大器放大器QC數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線

8、5-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹Intel 2164DRAM 芯片芯片64K*1）數(shù)據(jù)輸出線數(shù)據(jù)輸出線 DOUT ，數(shù)據(jù)輸入線，數(shù)據(jù)輸入線 DIN地址線地址線 A7A0行列分時）行列分時）容量容量 216*1=64K*1bit2164A7A0VSSDI NRASVDDCASDOUTWE行地址選擇兼片選信號行地址選擇兼片選信號 RAS列地址選擇列地址選擇 CAS5-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹2：1行列轉換行列轉換延時延時2164CASRASA15A0100ns60ns8控制信號控制信號A7A0圖圖5-10 2164內部結構示意圖內部結構示意圖 返回本節(jié)返回本節(jié) 下面以下面以DR

9、AM的的2164A為例來說明為例來說明DRAM的外部特性及工作過程。的外部特性及工作過程。A0A7存儲矩陣256256行地址鎖存及譯碼列地址鎖存及譯碼.列放大器.DoutDin控制電路RAS#CAS#WE#DRAM的工作過程的工作過程數(shù)據(jù)讀出：首先將行地址加在數(shù)據(jù)讀出：首先將行地址加在A0A7上，然后上，然后使使RAS行地址鎖存信號有效，在其下降沿將行地址鎖存信號有效，在其下降沿將行地址鎖存在芯片內部。接著將列地址加到行地址鎖存在芯片內部。接著將列地址加到芯片芯片 的的A0A7上，再使上，再使CAS地址鎖存信號有地址鎖存信號有效，其下降沿將列地址鎖存在芯片內部。然效，其下降沿將列地址鎖存在芯片

10、內部。然后保持后保持WE=1，則在，則在CAS有效期間低電平），有效期間低電平），數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DOUT端輸出并保持。端輸出并保持。數(shù)據(jù)寫入：與數(shù)據(jù)讀出的過程基本類似，區(qū)別數(shù)據(jù)寫入：與數(shù)據(jù)讀出的過程基本類似，區(qū)別是送完列地址后，要將是送完列地址后，要將WE端置為低電平，然端置為低電平，然后把要寫入的數(shù)據(jù)從后把要寫入的數(shù)據(jù)從DIN端輸入。端輸入。 刷新：將動態(tài)存儲器中存放的每一位信息刷新：將動態(tài)存儲器中存放的每一位信息讀出并重新寫入過程。讀出并重新寫入過程。 刷新方法：使列地址鎖存信號無效刷新方法：使列地址鎖存信號無效CAS=1），送上行地址并使行地址鎖存），送上行地址并使行地址鎖存信號信號RAS

11、有效有效RAS=0），然后芯片內部），然后芯片內部刷新電路就會將所選中行各單元上的信息刷新電路就會將所選中行各單元上的信息進行刷新。每次送出不同的行地址，就可進行刷新。每次送出不同的行地址，就可以刷新不同行的存儲單元，只要將行地址以刷新不同行的存儲單元，只要將行地址循環(huán)一遍，則可刷新整個芯片的所有存儲循環(huán)一遍，則可刷新整個芯片的所有存儲單元。單元。 DRAM要求每隔要求每隔28ms刷新一次，這個刷新一次，這個時間稱為刷新周期。在刷新期間，時間稱為刷新周期。在刷新期間，DRAM不能進行正常的讀寫操作的，是由刷新控不能進行正常的讀寫操作的，是由刷新控制電路來保證。制電路來保證。2164A0A7RA

12、S#CAS#WE#ALS158BA0A7A8A15ADDSELLS245A BDR ED0D7MEMRRAMADSELD0D7Intel 2764的引腳簡介：的引腳簡介：地址線地址線 A12A0數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 D7D0容量容量 213*8=8K*8編程脈沖編程脈沖 PGMOE 輸出允許輸出允許片選片選 CSIntel 2716 （2K*8）Intel 2732 （4K*8）Intel 2764 （8K*8） Intel 27256 （32K*8）2764A12A0VCCCSGNDVPPPGMD7D0OE三、可編程可擦除三、可編程可擦除EPROM芯片芯片5-2 5-2 典型芯片介紹典型芯片介紹27

13、64 EPROM工作方式工作方式工作方式 CE OE PGM VPP VCC 數(shù)據(jù)線狀態(tài)數(shù)據(jù)線狀態(tài) 讀出讀出 0 0 1 +5V +5V DOUT 維持維持 1 x x +5V +5V 高阻態(tài)高阻態(tài) 編程編程 0 1 0 +21V +5V DIN編程檢驗編程檢驗 0 0 1 +21V +5V DOUT編程禁止編程禁止 1 x x +21V +5V 高阻態(tài)高阻態(tài)1.讀方式讀方式 是是2764正常的工作方式。首先把要讀出的存儲單正常的工作方式。首先把要讀出的存儲單元地址送到元地址送到A0A12地址線上，然后使地址線上，然后使CE=0、OE=0，就可在芯片的就可在芯片的D0D7上讀出需要的數(shù)據(jù)。上讀

14、出需要的數(shù)據(jù)。2.維持方式維持方式 有效功耗從有效功耗從100mA降到降到40mA。3.編程編程 在原始狀態(tài)或每次擦除之后，在原始狀態(tài)或每次擦除之后，2764所所有各位均處于有各位均處于“1狀態(tài)，編程就是將數(shù)狀態(tài)，編程就是將數(shù)據(jù)按程序有選擇地把據(jù)按程序有選擇地把“0態(tài)置入相應的態(tài)置入相應的各位。各位。 編程狀態(tài)，編程狀態(tài)，PGM=0，VPP=+21V誤誤差正負一伏），差正負一伏），OE=1，CE=0，被編程，被編程的的8位數(shù)據(jù)并行輸入到位數(shù)據(jù)并行輸入到2764的數(shù)據(jù)輸入端。的數(shù)據(jù)輸入端。編程負脈沖編程負脈沖PGM的最大脈寬為的最大脈寬為50 + 5ms。 2764有兩種編程方式：標準編程和靈有

15、兩種編程方式：標準編程和靈巧編程。巧編程。 標準編程標準編程 VCC=+5V，VPP=+21V，在地址線，在地址線A0A12上給出要編程存儲單元的地址信號，上給出要編程存儲單元的地址信號，然后使然后使CE=0，OE=1，在數(shù)據(jù)線上給出要寫，在數(shù)據(jù)線上給出要寫入的數(shù)據(jù)。上述信號穩(wěn)定以后，在入的數(shù)據(jù)。上述信號穩(wěn)定以后，在PGM端上端上加加505ms的負脈沖，這樣將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)的負脈沖，這樣將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫到相應地址單元中。不斷重復這個過程。寫到相應地址單元中。不斷重復這個過程。 如果其他信號狀態(tài)不變，只是在每寫入如果其他信號狀態(tài)不變，只是在每寫入一個單元的數(shù)據(jù)后將一個單元的數(shù)據(jù)后將OE變低，則可以立即對變低，則可以立即對剛寫入的數(shù)據(jù)進行校驗。當然也可以寫完所剛寫入的數(shù)據(jù)進行校驗。當然也可以寫完所有單元后再統(tǒng)一進行校驗。若寫入數(shù)據(jù)有錯，有單元后再統(tǒng)一進行校驗。若寫入數(shù)據(jù)有錯，則必須全部擦除，再重寫。則必須全部擦除，再重寫。 靈巧編程靈巧編程 每次用每次用1ms的的PGM進行編程，接著進行編程，接著進行校驗。若不成功，再加進行校驗。若不成功，再加1ms的的PGM脈沖，最多進行脈沖，最多進行15次。次。 靈巧編程比標準編程快靈巧編程比標準編程快5倍左右，且倍左右，且有更高的可靠性和安全性。有更高的可靠性和安全性。