四川大學(xué)單片機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器ppt課件

1、 第五章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的分類存儲(chǔ)器的性能目的存儲(chǔ)器容量與地址線的關(guān)系存儲(chǔ)器與微處置器的銜接8086微處置器與存儲(chǔ)器銜接實(shí)例 1.按運(yùn)用資料分類 1磁存儲(chǔ)器：磁盤、磁帶、磁芯、磁泡、磁膜等 2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器： 雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器以觸發(fā)器為根底 MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 SRAM(靜態(tài)RAM)雙穩(wěn)為根底，信息不易喪失； DRAM(動(dòng)態(tài)RAM)電容為根底，集成度高； iRAM(組合RAM)具有SRAM與DRAM的特點(diǎn)，不 需求添加“刷新電路； 3光磁存儲(chǔ)器：激光存儲(chǔ)器、集成光路存儲(chǔ)器等一、 存儲(chǔ)器的分類 目的要求： 1.掌握存儲(chǔ)器的分類及特點(diǎn)； 2.了解存儲(chǔ)器內(nèi)部組成構(gòu)造及各部分的作用； 3.掌握存儲(chǔ)

2、器容量的選擇及性能目的； 4.掌握存儲(chǔ)器與微處置器的銜接。 2.按任務(wù)方式分類 1隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM 經(jīng)過指令，以恣意次序存取存儲(chǔ)器的恣意單元。 如：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、光磁存儲(chǔ)器、磁芯、磁泡、磁膜等。 掩方式ROM工廠按程序，以固定電路制造。 可編程ROMPROM只能寫入一次。 可擦除可編程ROM(EPROM)可擦除可編程多次。 UVEPOM紫外線光照射擦除，大約1015分鐘。 E2PROM特定電信號擦除，可以在線操作。 2只讀存儲(chǔ)器ROM 在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)，內(nèi)容不能改動(dòng)，制止寫入任何信息。 3順序串行存取存儲(chǔ)器SAM 以某種預(yù)先確定的順序讀寫存儲(chǔ)單元。如：磁帶。 4直接存取存儲(chǔ)器DAM 按隨機(jī)方式

3、獲得存儲(chǔ)區(qū)，然后按順序方式存取信息。 如：磁盤存儲(chǔ)器。 3.按在計(jì)算機(jī)內(nèi)的作用分類 1主存儲(chǔ)器內(nèi)存 2輔助存儲(chǔ)器外存 3高速緩沖存儲(chǔ)器Cache 存取當(dāng)前活潑的程序和數(shù)據(jù)，速度快，容量較小，每位價(jià) 格高。通常包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中的RAM與ROM。 存取當(dāng)前不活潑的程序和數(shù)據(jù)，速度慢，容量大，每位價(jià) 格低。如：磁盤、磁帶、光盤等。 在兩個(gè)不同任務(wù)速度的部件之間，交換信息的過程中起 緩沖作用。即在主存與CPU之間設(shè)置一個(gè)高速度的容量相對 較小的存儲(chǔ)器。 4虛擬存儲(chǔ)器 可以使計(jì)算機(jī)具有輔存的容量、接近于主存的速度。 按虛擬空間存儲(chǔ)編程，地址碼是虛地址輔存邏輯地址 操作碼 虛頁號Ni 頁面地址Ni機(jī)器指

4、令二.存儲(chǔ)器的性能目的 2.存取訪問時(shí)間 1.存儲(chǔ)容量 一存儲(chǔ)體所能存儲(chǔ)的位bit、字節(jié)byte或字word的 最大數(shù)量。 N M 存儲(chǔ)單元數(shù) 每單元二進(jìn)制位數(shù) 如：RAM 2114 1K 4EPROM 2732 4K 8 存儲(chǔ)器收到有效地址及讀寫信息，至存入/取出數(shù)的時(shí)間(ns)。 如：RAM2114 存取時(shí)間：200ns，RAM2116 存取時(shí)間：150ns 3.存儲(chǔ)周期 微處置器延續(xù)兩次啟動(dòng)存儲(chǔ)器所需求的時(shí)間(ns)。 如：RAM2114 存儲(chǔ)周期：200ns，RAM2116 存儲(chǔ)周期：375ns 3.功耗 反映存儲(chǔ)體的耗電量。w/單元，mw/芯片。 3.電源 指存儲(chǔ)體任務(wù)時(shí)所需的電源種

5、類。三.存儲(chǔ)器容量與地址線的關(guān)系 1.存儲(chǔ)器的邏輯構(gòu)造ABDB寫片選 讀“片選信號選中該存儲(chǔ)器，“AB總線經(jīng)過地址譯碼 器選中某單元； 如“寫(WR)同時(shí)作用，數(shù)據(jù)存放器輸入“DB數(shù)據(jù)； 如“讀(RD)同時(shí)作用，數(shù)據(jù)存放器輸出數(shù)據(jù)至“DB 。地址譯碼器 數(shù)據(jù)存放器存儲(chǔ)體存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器 存儲(chǔ)器根本構(gòu)造：存儲(chǔ)體、地址譯碼器、數(shù)據(jù)存放器；1024個(gè)存儲(chǔ)單元1024根譯碼線A9 2.單譯碼存儲(chǔ)器尋址方式 以選擇“字線為目的的存儲(chǔ)器存取方式。地址譯碼器存儲(chǔ)體A0A432根譯碼線32個(gè)存儲(chǔ)單元 存儲(chǔ)器要求輸入的地址線為A0A4，存儲(chǔ)體有多少單元？ 存儲(chǔ)器要求輸入的地址線為A0A9，存儲(chǔ)體有多少單元？地址線位

6、數(shù)存儲(chǔ)體單元數(shù) 5 25 = 32 8 28 = 256 10 210 = 1024 = 1k 11 211 = 2048 = 2k 12 212 = 4096 = 4k譯碼線數(shù)25 = 3228 = 256210 = 1024 211 = 2048212 = 4096 3.雙譯碼存儲(chǔ)器尋址方式 以“行和“列選擇矩陣構(gòu)造方式的存儲(chǔ)器存取方式。行譯碼地址線位數(shù)譯碼線數(shù) 58+4 =12 816+16 =32 1032+32 =64 1132+64 = 96 1264+64 = 128存儲(chǔ)體單元數(shù)25 = 3228 = 256210 = 1024 = 1k211 = 2048 = 2k212 =

7、4096 = 4k列譯碼A0A4A5A10單元11單元1n單元m1單元mn存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體 A3 A8A9 A0控制邏輯 Y譯碼X譯碼輸出緩沖器 Y 門 6416 4=1KB416 4.一個(gè)實(shí)踐靜態(tài)RAM的例子O4 O0 1INTEL 2114的構(gòu)造64A09：地址線O04：數(shù)據(jù)輸出線Vcc：任務(wù)電源+5VWE：寫允許信號CS：片選信號存儲(chǔ)矩陣GND CS WE1918102114 A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GNDVccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE WE為低時(shí)，CPU 存儲(chǔ)器； WE為高時(shí)，存儲(chǔ)器 CPU 。 2Intel 2114的地址范圍 存儲(chǔ)單元數(shù)

8、每單元二進(jìn)制位數(shù) N M銜接地址線條數(shù) 銜接數(shù)據(jù)線的條數(shù) 存儲(chǔ)器的所謂地址范圍：是由可 以銜接至存儲(chǔ)器的地址線的條數(shù)，與 生成片選信號的地址線條數(shù)所確定。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0外譯碼(固定地址)內(nèi)譯碼(變化地址)0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10000H 0400H 07FFH0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0內(nèi)譯碼 范圍03FFH 0 0 0 0 0 0 0000H 03FFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1800H 1B

9、FFH 根據(jù)外譯碼地址線形狀決議外譯碼器的輸出形狀與內(nèi)譯 碼地址線變化范圍，確定芯片的尋址范圍單元地址范圍1918102114 A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GNDVccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE四、RAM 與CPU的銜接1.地址線的銜接2.數(shù)據(jù)線的銜接3.控制線的銜接主要有三部分：1.CPU總線的負(fù)載才干2.CPU的時(shí)序和存儲(chǔ)器的存取速度之間的配合問題3.存儲(chǔ)器的地址分配和選片問題主要思索的問題：4.控制信號的銜接12345678D0D7地址總線數(shù)據(jù)總線A0A91用1024 1 組成1K RAM的方框圖10241I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/

10、OI/O1. 1K8容量的構(gòu)成地址總線2用2564位存儲(chǔ)芯片組成1K RAM的方框圖12345678D0D7數(shù)據(jù)總線A0A72564I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OA0A7CE1A0CE22564A0A7CE3A0CE42564A0A7CE52564A0A7CE7A0CE6A0CE8譯碼器A8A9 2.全譯碼法獲得片選信號(十六根地址線為例A10A15A09D07 運(yùn)用譯碼器的輸出線作為片選信號線： 1線路較復(fù)雜，需求添加譯碼器等邏輯部件； 2地址延續(xù)不重疊，可以使微處置器系統(tǒng)獲得足夠的存儲(chǔ)容量。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A0 0 0 0 0 0

11、0 0 0 0 0 1 1 1 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0000H03FFH0400H07FFH 3所用存儲(chǔ)容量為：2K 8 ?？蓴U(kuò)展到64K。A09CSD742114WEA09CSD302114WEA09CSD742114WEA09CSD302114WEWR01譯碼器IO/M 63(6:64) 3.部分譯碼法獲得片選信號(十六根地址線為例A09D07 運(yùn)用譯碼器的輸出線作為片選信號線： 1線路較復(fù)雜，需求添加譯碼器等邏輯部件； 2地址延續(xù)，但有重疊。存儲(chǔ)器容量取決于參與譯碼線數(shù)。 A15 A1

12、4 A13 A12 A11 A10 A9 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0000H03FFH( x000Hx3FFH)0400H07FFH(x400Hx7FFH) 3所用存儲(chǔ)容量為：2K 8?？蓴U(kuò)展到4K8。A09CSD742114A09CSD302114A09CSD742114A09CSD302114WEWEWEWEWRA10A11譯碼器IO/M 0800H 0BFFH0C00H 0FFFH 運(yùn)用銜接存儲(chǔ)器適用的地址線，作為片選信號線： 1線

13、路簡單，不需求添加邏輯部件； 2地址有重疊，能夠不延續(xù)，只適用于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。 3所用存儲(chǔ)容量為：2KB 8，無法擴(kuò)展 。 4.線選法獲得片選信號(十六根地址線為例A09CSD742114A09CSD302114A09CSD742114A09CSD302114A10MREQA09D070000H03FFH(32K地址重疊)0400H07FFH(32K地址重疊)WEWEWEWEWR01 例：線選法獲得片選信號(十六根地址線為例A011CEO072732A011CEO072732A011CEO072732A011CEO072732A12A13A14A15A011D07000111101000

14、H1FFFH001011012000H2FFFH010010114000H4FFFH100001118000H8FFFH 運(yùn)用銜接存儲(chǔ)器適用的地址線，作為片選信號線： 1線路簡單，不需求添加邏輯部件； 2地址不延續(xù)，只適用于存儲(chǔ)容量較小的微處置器系統(tǒng)。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 0 1

15、0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1銜接方式 3總存儲(chǔ)容量為：16KB 8=128KBs 。 例：假設(shè)運(yùn)用RAM21141K 4存儲(chǔ)器芯片，組成1K的容 量，要求尋址區(qū)間是3000H33FFH，問地址線與數(shù)據(jù)線應(yīng)如何 銜接？地址線為16根，數(shù)據(jù)線為8根 A09CSI/O042114 A09CSI/O042114A09D07D03D47 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

16、0 1 1 1 1 邏輯關(guān)系： A15+A14+A11+A10 A13 A12 A12A13A1011A1415 = A15 A14 A11 A10 A13 A12A12 A13 A10 A11 A14 A15按地址線形狀的要求，用邏輯電路，構(gòu)成片選信號。片選信號Y1假設(shè)A11為0：0000H07FFH 1000H17FFH這樣的地址安排就出現(xiàn)反復(fù)地址。 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 例：運(yùn)用61162K8組成地址范圍為0000H0FFFH的存儲(chǔ)器 銜接圖，根據(jù)以下圖地址線應(yīng)如何銜接？A010CSO076116A

17、010CSO076116A010A11Y00000H07FFH0800H0FFFHA12A13A14A15M/IOABCGAGB1GB274LS D07 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A001五、64K動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器1. Intel 2164 的構(gòu)造181692164 N/C DIN WE RAS A0 A2 A1 VDDVSSCASDOUTA6A3A4A5A7A0 A7 地址線DIN 數(shù)據(jù)輸入DOUT 數(shù)據(jù)輸出VDD：任務(wù)電源+5VVSS：地WE 寫允許RAS 行地址選通CAS 列地址選通WE為低時(shí)，CPU 存儲(chǔ)器由DIN引腳輸入。WE為高時(shí)，存儲(chǔ)器 CPU由DOUT引腳輸出。2. 讀周期3. 寫周期送行地址送列地址DOUT輸出RAS有效CAS有效WE有效(1)4.讀修正寫周期送行地址送列地址DIN輸入WE有效(0)寫入指定單元RAS有效CAS有效RAS與CAS同時(shí)有效時(shí)，有WE先讀出，修正后立