一種面向機器的程序設(shè)計語言

1、第五章第五章 微機的存儲器微機的存儲器 存儲器是微機的重要組成部分之一，它的種類很存儲器是微機的重要組成部分之一，它的種類很多，各種存儲器存儲信息的媒體、存儲原理和方法也多，各種存儲器存儲信息的媒體、存儲原理和方法也各不相同。各不相同。 本章主要以各種微機中廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體存儲器本章主要以各種微機中廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體存儲器為對象，在研究存儲器及其基本電路、基礎(chǔ)知識的基為對象，在研究存儲器及其基本電路、基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，礎(chǔ)上，著重研究存儲芯片及其與著重研究存儲芯片及其與CPUCPU之間的連接與擴之間的連接與擴充問題充問題。此外還簡要介紹了磁表面存儲器、光盤存儲。此外還簡要介紹了磁表面存儲器、光盤存

2、儲器以及一些新型的存儲器。器以及一些新型的存儲器。5.15.1存儲器的分類與組成存儲器的分類與組成 存儲器按它與存儲器按它與CPUCPU的連接方式不同，可分為的連接方式不同，可分為內(nèi)存內(nèi)存儲器和外存儲器儲器和外存儲器。 通過通過CPUCPU的外部總線直接與的外部總線直接與CPUCPU相連相連的存儲器稱為的存儲器稱為內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存或主存）。內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存或主存）。 CPUCPU要通過要通過I/OI/O接口電路才能訪問的存儲器接口電路才能訪問的存儲器稱為外稱為外存儲器（簡稱外存或二級存儲器）。存儲器（簡稱外存或二級存儲器）。 按存儲器信息的器件和媒體來分，有半導(dǎo)體存儲按存儲器信息的器件和媒

3、體來分，有半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器、磁泡存儲器和磁芯存儲器以及光器、磁表面存儲器、磁泡存儲器和磁芯存儲器以及光盤存儲器等。盤存儲器等。 圖圖5.15.1為為CPUCPU與存儲器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中內(nèi)與存儲器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖中內(nèi)存由半導(dǎo)體存儲器芯片組成，外存則有磁帶、硬磁盤存由半導(dǎo)體存儲器芯片組成，外存則有磁帶、硬磁盤和軟磁盤等。和軟磁盤等。 一、半導(dǎo)體存儲器的分類一、半導(dǎo)體存儲器的分類 半導(dǎo)體存儲器的分類如圖半導(dǎo)體存儲器的分類如圖5.25.2所示。所示。 按使用的功能可分為兩大類：隨機存取存儲器按使用的功能可分為兩大類：隨機存取存儲器RAM(Random Access memory)R

4、AM(Random Access memory)和只讀存儲器和只讀存儲器ROM(Read Only ROM(Read Only Memory)Memory)。 RAM RAM按工藝又可分為雙極型按工藝又可分為雙極型RAMRAM和和MOS RAMMOS RAM兩類，而兩類，而MOS RAMMOS RAM又可分為靜態(tài)又可分為靜態(tài)(Static)(Static)和動態(tài)和動態(tài)(Dynamic)RAM(Dynamic)RAM兩兩種。雙極型種。雙極型RAMRAM的特點是存取速度快，但集成度低，功的特點是存取速度快，但集成度低，功耗大，主要用于速度要求高的微機中；靜態(tài)耗大，主要用于速度要求高的微機中；靜態(tài)M

5、OS RAMMOS RAM的的集成度高于雙極型集成度高于雙極型RAM,RAM,功耗低于雙極型功耗低于雙極型RAMRAM；動態(tài)；動態(tài)RAMRAM比靜態(tài)比靜態(tài)RAMRAM具有更高的集成度具有更高的集成度, ,但是它靠電路中柵極電但是它靠電路中柵極電容來儲存信息，由于電容器上的電會泄它需要定時進容來儲存信息，由于電容器上的電會泄它需要定時進行刷新。行刷新。 只讀存儲器按工藝也可分為雙極型和只讀存儲器按工藝也可分為雙極型和型，但一般根據(jù)信息寫入的方式不同，而型，但一般根據(jù)信息寫入的方式不同，而分為分為: : 掩模式掩模式; ; 可編程和可擦除可編程和可擦除; ; 可再編程等?？稍倬幊痰取?二、半導(dǎo)體存

6、儲器的組成二、半導(dǎo)體存儲器的組成 半導(dǎo)體存儲器的組成框圖如圖半導(dǎo)體存儲器的組成框圖如圖5.35.3所示。它一般所示。它一般由由存儲體、地址選擇電路、輸入輸出電路和控制電存儲體、地址選擇電路、輸入輸出電路和控制電路路組成。組成。（一）（一） 存儲體存儲體 存儲體是存儲存儲體是存儲1 1或或0 0信息的電路實體，它由許多存信息的電路實體，它由許多存儲單元組成，每個存儲單元賦予一個編號，稱為地址儲單元組成，每個存儲單元賦予一個編號，稱為地址單元號。而每個存儲單元由若干位組成，每個位需要單元號。而每個存儲單元由若干位組成，每個位需要一個存儲元件。一個存儲元件。 存儲器的地址用一組二進制數(shù)表示，其地址線

7、的存儲器的地址用一組二進制數(shù)表示，其地址線的位數(shù)位數(shù)n n與存儲單元的數(shù)量與存儲單元的數(shù)量N N之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： 2 =N2 =Nn n地址線數(shù)與存儲單元數(shù)的關(guān)系列于下表中：地址線數(shù)與存儲單元數(shù)的關(guān)系列于下表中：（二）地址選擇電路（二）地址選擇電路 地址選擇電路包括地址碼緩沖器，地址譯碼地址選擇電路包括地址碼緩沖器，地址譯碼器等。器等。 地址譯碼器用來對地址碼譯碼。地址譯碼器用來對地址碼譯碼。 地址譯碼方式有兩種：地址譯碼方式有兩種： 1. 1.單譯碼方式（或稱字結(jié)構(gòu)）單譯碼方式（或稱字結(jié)構(gòu)） 它的全部地址只用一個電路譯碼，譯碼輸出它的全部地址只用一個電路譯碼，譯碼輸出的字選擇線直

8、接選中對應(yīng)地址碼的存儲單元。的字選擇線直接選中對應(yīng)地址碼的存儲單元。2.2.雙譯碼方式雙譯碼方式（或稱重合譯碼）（或稱重合譯碼） 雙譯碼方式如圖雙譯碼方式如圖5.45.4所示。所示。 它將它將地址碼分為地址碼分為X X和和Y Y兩部分，用兩個譯碼電兩部分，用兩個譯碼電路分別譯碼路分別譯碼。 向譯碼又稱行譯碼，其輸出線稱行選擇線，向譯碼又稱行譯碼，其輸出線稱行選擇線，它選中存儲矩陣中一行的所有存儲單元。它選中存儲矩陣中一行的所有存儲單元。 向譯碼又稱列譯碼，其輸出線稱列選擇線，向譯碼又稱列譯碼，其輸出線稱列選擇線，它選中一列的所有單元。它選中一列的所有單元。 只有只有X X向和向和Y Y向的選擇

9、線同時選中的那一位存向的選擇線同時選中的那一位存儲單元儲單元, ,才能進行讀或?qū)懖僮?。才能進行讀或?qū)懖僮鳌?（三）讀（三）讀/ /寫電路與控制電路寫電路與控制電路 讀讀/ /寫電路包括讀寫電路包括讀/ /寫放大器、數(shù)據(jù)緩沖器（三態(tài)雙寫放大器、數(shù)據(jù)緩沖器（三態(tài)雙向緩沖器）等。它是數(shù)據(jù)信息輸入和輸出的通道。向緩沖器）等。它是數(shù)據(jù)信息輸入和輸出的通道。 外界對存儲器的控制信號有讀信號（）、寫信外界對存儲器的控制信號有讀信號（）、寫信號（）和片選信號（）等，通過控制電路以控號（）和片選信號（）等，通過控制電路以控制存儲器的讀或?qū)懖僮饕约捌x。只有片選信號處于有制存儲器的讀或?qū)懖僮饕约捌x。只有片選信號

10、處于有效狀態(tài)，存儲器才能與外界交換信息。效狀態(tài)，存儲器才能與外界交換信息。5.25.2隨機存取存儲器（隨機存取存儲器（RAMRAM）一、靜態(tài)隨機存取存儲器一、靜態(tài)隨機存取存儲器（一）靜態(tài)的基本存儲電路（一）靜態(tài)的基本存儲電路 靜態(tài)的基本存儲電路，靜態(tài)的基本存儲電路，是由個管組成是由個管組成的觸發(fā)器的觸發(fā)器. .如圖如圖5.55.5所示：所示：（二）靜態(tài)（二）靜態(tài)RAMRAM的組成的組成 靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM的結(jié)構(gòu)組成原理圖如圖的結(jié)構(gòu)組成原理圖如圖5.65.6所示：所示：（三）靜態(tài)（三）靜態(tài)RAMRAM的讀的讀/ /寫過程寫過程 1.1.讀出過程讀出過程 （1 1）地址碼）地址碼-加到加到RAM

11、RAM芯片的地芯片的地址輸入端，經(jīng)址輸入端，經(jīng)X X與與Y Y地址譯碼器譯碼，產(chǎn)生行選地址譯碼器譯碼，產(chǎn)生行選與列選信號，選中某一存儲單元，該單元中存與列選信號，選中某一存儲單元，該單元中存儲的代碼，經(jīng)一定時間，出現(xiàn)在儲的代碼，經(jīng)一定時間，出現(xiàn)在I IO O電路的輸電路的輸入端。電路對讀出的信號進行放大、整入端。電路對讀出的信號進行放大、整形，送至輸出緩沖寄存器。緩沖寄存器一般具形，送至輸出緩沖寄存器。緩沖寄存器一般具有三態(tài)控制功能，沒有開門信號，所存數(shù)據(jù)還有三態(tài)控制功能，沒有開門信號，所存數(shù)據(jù)還不能送到不能送到DBDB上。上。（2 2）在送上地址碼的同時，還要送上讀）在送上地址碼的同時，還要

12、送上讀/ /寫控制信寫控制信號（號（R/WR/W或或RDRD、WRWR）和片選信號（）和片選信號（CSCS）。讀出時，）。讀出時，使使R/WR/W，CSCS，這時，輸出緩沖寄存器的三，這時，輸出緩沖寄存器的三態(tài)門將被打開，所存信息送至態(tài)門將被打開，所存信息送至DBDB上。于是，存儲單上。于是，存儲單元中的信息被讀出。元中的信息被讀出。 2.2.寫入過程寫入過程（）地址碼加在（）地址碼加在RAMRAM芯片的地址輸入端，選中相應(yīng)的芯片的地址輸入端，選中相應(yīng)的存儲單元，使其可以進行寫操作。存儲單元，使其可以進行寫操作。（）將要寫入的數(shù)據(jù)放在（）將要寫入的數(shù)據(jù)放在DBDB上。上。（）加上片選信號（）加

13、上片選信號CSCS及寫入信號及寫入信號R/WR/W。這兩。這兩個有效控制信號打開三態(tài)門使個有效控制信號打開三態(tài)門使DBDB上的數(shù)據(jù)進入輸入電上的數(shù)據(jù)進入輸入電路，送到存儲單元的位線上，從而寫入該存儲單元。路，送到存儲單元的位線上，從而寫入該存儲單元。 （四）靜態(tài)（四）靜態(tài)RAMRAM芯片舉例芯片舉例 靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM芯片有芯片有21142114、21422142、61166116、62646264等。等。 例如：常用的例如：常用的Intel 6116 Intel 6116 是是CMOSCMOS靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM芯片，屬芯片，屬雙列直插式、雙列直插式、2121引腳封裝。它的存儲容量為引腳封

14、裝。它的存儲容量為2K2K8 8位，位，其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5.75.7所示：所示： 二、動態(tài)隨機存儲器二、動態(tài)隨機存儲器 動態(tài)動態(tài)RAMRAM芯片是以芯片是以MOSMOS管柵極電容是否充有電荷來管柵極電容是否充有電荷來存儲信息的，其基本單元電路一般由四管、三管和單存儲信息的，其基本單元電路一般由四管、三管和單管組成，以三管和單管較為常用。由于它所需要的管管組成，以三管和單管較為常用。由于它所需要的管子較少，故可以擴大每片存儲器芯片的容量，并且其子較少，故可以擴大每片存儲器芯片的容量，并且其功耗較低，所以在微機系統(tǒng)中，大多數(shù)采用動態(tài)功耗較低，所以在微機系統(tǒng)中，大多數(shù)

15、采用動態(tài)RAMRAM芯片。芯片。( (一）動態(tài)基本存儲電路一）動態(tài)基本存儲電路 三管動態(tài)基本存儲電路三管動態(tài)基本存儲電路三管動態(tài)基本存儲電路如圖三管動態(tài)基本存儲電路如圖5.85.8所示，它由個管所示，它由個管子和兩條字選擇線，兩條數(shù)據(jù)線組成。子和兩條字選擇線，兩條數(shù)據(jù)線組成。 寫入操作時，寫選擇線上為高電平，寫入操作時，寫選擇線上為高電平，1 1導(dǎo)通。導(dǎo)通。待寫入的信息由寫數(shù)據(jù)線通過待寫入的信息由寫數(shù)據(jù)線通過1 1加到加到2 2管的柵管的柵極上，對柵極電容極上，對柵極電容CgCg充電。若寫入，則充電。若寫入，則CgCg上充上充有電荷；若寫入，則有電荷；若寫入，則CgCg上無電荷。寫操作結(jié)束上無

16、電荷。寫操作結(jié)束后，后，1 1截止，信息被保存在電容截止，信息被保存在電容CgCg上。上。 讀出操作時，先在讀出操作時，先在4 4管柵極加上預(yù)充電脈沖，使管柵極加上預(yù)充電脈沖，使4 4管導(dǎo)通，讀數(shù)據(jù)線因有寄生電容管導(dǎo)通，讀數(shù)據(jù)線因有寄生電容CDCD而預(yù)充到（而預(yù)充到（）。然后使讀選擇線為高電平，）。然后使讀選擇線為高電平，3 3管導(dǎo)通。若管導(dǎo)通。若2 2管柵極電容管柵極電容CgCg上已存有上已存有“”信息，則信息，則2 2管導(dǎo)通。管導(dǎo)通。這時，讀數(shù)據(jù)線上的預(yù)充電荷將通過這時，讀數(shù)據(jù)線上的預(yù)充電荷將通過3,3,2 2而泄放，而泄放，于是，讀數(shù)據(jù)線上為。若于是，讀數(shù)據(jù)線上為。若2 2管柵極電容上所

17、存為管柵極電容上所存為“”信息，則信息，則2 2管不導(dǎo)通，則讀數(shù)據(jù)線上為。因管不導(dǎo)通，則讀數(shù)據(jù)線上為。因此，經(jīng)過讀操作，在讀數(shù)據(jù)線上可以讀出與原存儲相此，經(jīng)過讀操作，在讀數(shù)據(jù)線上可以讀出與原存儲相反的信息。若再經(jīng)過讀出放大器反相后，就可以得到反的信息。若再經(jīng)過讀出放大器反相后，就可以得到原存儲信息了。原存儲信息了。 對于三管動態(tài)基本存儲電路，即使電源不掉對于三管動態(tài)基本存儲電路，即使電源不掉電，電，CgCg的電荷也會在幾毫秒之內(nèi)逐漸泄漏掉，而的電荷也會在幾毫秒之內(nèi)逐漸泄漏掉，而丟失原存信息。為此，必須每隔丟失原存信息。為此，必須每隔msmsmsms定定時對時對CgCg充電，以保持原存信息不變，

18、此即動態(tài)存充電，以保持原存信息不變，此即動態(tài)存儲器的刷新（或叫再生）。儲器的刷新（或叫再生）。 刷新要有刷新電路，如圖刷新要有刷新電路，如圖5.85.8所示，若周期性所示，若周期性地讀出信息，但不往外輸出（這由讀信號為高地讀出信息，但不往外輸出（這由讀信號為高電平來保證），經(jīng)三態(tài)門（由刷新信號為電平來保證），經(jīng)三態(tài)門（由刷新信號為低電平時使其導(dǎo)通）反相，再寫入低電平時使其導(dǎo)通）反相，再寫入CgCg，就可實現(xiàn)刷，就可實現(xiàn)刷新。新。刷新即：刷新即：讀出重寫讀出重寫單管動態(tài)基本存儲電路單管動態(tài)基本存儲電路 單管動態(tài)基本存儲電路如圖單管動態(tài)基本存儲電路如圖5.95.9所示，它由所示，它由1 1管管和寄

19、生電容和寄生電容CsCs組成。組成。 寫入時，使字選線上為高電平，寫入時，使字選線上為高電平，T1T1管導(dǎo)管導(dǎo)通，待寫入的信息由位線通，待寫入的信息由位線D D（數(shù)據(jù)線）存入（數(shù)據(jù)線）存入CsCs。 讀出時，同樣使字選線上為高電平，讀出時，同樣使字選線上為高電平，T1T1管導(dǎo)通，則存儲在管導(dǎo)通，則存儲在CsCs上的信息通過上的信息通過T1T1管送到管送到D D線上，再通過放大，即可得到存儲信息。線上，再通過放大，即可得到存儲信息。 為了節(jié)省面積，電容為了節(jié)省面積，電容CsCs不可能做得很大，一不可能做得很大，一般使般使CsCsCdCd。這樣，讀出。這樣，讀出“1”1”和和“0”0”時電平差時電

20、平差別不大，故需要鑒別能力高的讀出放大器。此外，別不大，故需要鑒別能力高的讀出放大器。此外，CsCs上的信息被讀出后，其寄存的電壓由上的信息被讀出后，其寄存的電壓由0.2V0.2V下降下降為為0.1V0.1V。這是一個破壞性讀出，要保持原存信息，。這是一個破壞性讀出，要保持原存信息，讀出后必須重寫。因此，使用單管電路，其外圍讀出后必須重寫。因此，使用單管電路，其外圍電路比較復(fù)雜。但由于使用管子最少，電路比較復(fù)雜。但由于使用管子最少，4K4K以上容以上容量較大的量較大的RAMRAM，大多采用單管電路。，大多采用單管電路。 （二）動態(tài)（二）動態(tài)RAMRAM芯片舉例芯片舉例 Intel 2116 I

21、ntel 2116單管動態(tài)單管動態(tài)RAMRAM芯片的引腳和邏輯符芯片的引腳和邏輯符號如圖號如圖5.105.10所示。所示。Intel 2116 Intel 2116 單管動態(tài)單管動態(tài)RAMRAM芯片引腳名稱見表芯片引腳名稱見表5.25.2。 Intel 2116 Intel 2116 芯片的存儲容量為芯片的存儲容量為16K16K1 1位，需要位，需要1414條地址輸入線，但條地址輸入線，但21162116只有只有1616條引腳。由于受封條引腳。由于受封裝引線的限制，只用了裝引線的限制，只用了A A0 0到到A A6 67 7條地址輸入線，數(shù)據(jù)條地址輸入線，數(shù)據(jù)線只有線只有1 1條條(1(1位位

22、) )，而且數(shù)據(jù)輸入，而且數(shù)據(jù)輸入(D(DININ) )和輸出和輸出(D(DOUTOUT) )端端是分開的，他們有各自的鎖存期。寫允許信號是分開的，他們有各自的鎖存期。寫允許信號WEWE為為低電平時表示允許寫入，為高電平時可以讀出。低電平時表示允許寫入，為高電平時可以讀出。 如表如表5.25.2指出，它需要指出，它需要3 3種電源。種電源。Intel 2116Intel 2116的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.115.11所示：所示：綜上所述，綜上所述， 動態(tài)基本存儲電路所需管子的動態(tài)基本存儲電路所需管子的數(shù)目比靜態(tài)的要少，提高了集成度，降低了成本，數(shù)目比靜態(tài)的要少，提高了集成度，降低了成本，

23、存取速度快。但由于要刷新，需要增加刷新電路，存取速度快。但由于要刷新，需要增加刷新電路，外圍控制電路比較復(fù)雜。靜態(tài)盡管集成度外圍控制電路比較復(fù)雜。靜態(tài)盡管集成度低些，但靜態(tài)基本存儲電路工作較穩(wěn)定，也不需低些，但靜態(tài)基本存儲電路工作較穩(wěn)定，也不需要刷新，所以外圍控制電路比較簡單。究竟選用要刷新，所以外圍控制電路比較簡單。究竟選用哪種，要綜合比較各方面的因素決定。哪種，要綜合比較各方面的因素決定。一、只讀存儲器存儲信息的原理和組成一、只讀存儲器存儲信息的原理和組成 .3 .3 只讀存儲器（）只讀存儲器（）的存儲元的存儲元件如圖件如圖5.125.12所示：所示：它可以看作是一個它可以看作是一個單向?qū)?/p>

24、通的開關(guān)電單向?qū)ǖ拈_關(guān)電路。當字線上加有路。當字線上加有選中信號時，如果選中信號時，如果電子開關(guān)是斷開電子開關(guān)是斷開的，位線上將輸?shù)?，位線上將輸出信息；如果出信息；如果是接通的，則位線是接通的，則位線經(jīng)接地，將經(jīng)接地，將輸出信息輸出信息0 0。ROMROM的組成結(jié)構(gòu)與的組成結(jié)構(gòu)與RAMRAM相似，一般也是由相似，一般也是由地址譯碼電路、存儲矩陣、讀出電路及控制地址譯碼電路、存儲矩陣、讀出電路及控制電路等部分組成。圖電路等部分組成。圖5.135.13是有是有1616個存儲單元、個存儲單元、字長為字長為1 1位的位的ROMROM示意圖。示意圖。1616個存儲單元，地個存儲單元，地址碼應(yīng)為址碼應(yīng)為

25、4 4位，因采用復(fù)合譯碼方式，其行位，因采用復(fù)合譯碼方式，其行地址譯碼和列地址譯碼各占兩位地址碼。地址譯碼和列地址譯碼各占兩位地址碼。 對某一固定地址單元而言，僅有一根行選對某一固定地址單元而言，僅有一根行選線和一根列選線有效，其相交單元即為選中單線和一根列選線有效，其相交單元即為選中單元，再根據(jù)被選中單元的開關(guān)狀態(tài)，數(shù)據(jù)線上元，再根據(jù)被選中單元的開關(guān)狀態(tài)，數(shù)據(jù)線上將讀出將讀出0 0或或1 1信息。例如，若地址信息。例如，若地址3 30 0為為01100110，則行選線，則行選線2 2及列選線及列選線1 1有效（輸出低有效（輸出低電平），圖中，有電平），圖中，有* *號的單元被選中，其開關(guān)號的

26、單元被選中，其開關(guān)是接通的，故讀出的信息為。當片選信號有是接通的，故讀出的信息為。當片選信號有效時，打開三態(tài)門，被選中單元所存信息即可效時，打開三態(tài)門，被選中單元所存信息即可送至外面的數(shù)據(jù)總線上。圖中所示僅是送至外面的數(shù)據(jù)總線上。圖中所示僅是1616個存?zhèn)€存儲單元的儲單元的1 1位，位，8 8個這樣的陣列，才能組成一個個這樣的陣列，才能組成一個16168 8位的位的ROMROM存儲器。存儲器。（一）不可編程掩模式（一）不可編程掩模式MOSMOS只讀存儲器只讀存儲器 不可編程掩模式不可編程掩模式MOS ROMMOS ROM又稱為固定存儲器，其又稱為固定存儲器，其內(nèi)部存儲矩陣的結(jié)構(gòu)如圖內(nèi)部存儲矩陣

27、的結(jié)構(gòu)如圖5.135.13所示。它是由器件制所示。它是由器件制造廠家根據(jù)用戶事先編好的機器碼程序，把造廠家根據(jù)用戶事先編好的機器碼程序，把0 0、1 1信信息存儲在掩模圖形中而制成的息存儲在掩模圖形中而制成的ROMROM芯片。這種芯片制芯片。這種芯片制成以后，它的存儲矩陣中每個成以后，它的存儲矩陣中每個MOSMOS管所存儲的信息管所存儲的信息0 0或或1 1被固定下來，不能再改變，而只能讀出。如果要被固定下來，不能再改變，而只能讀出。如果要修改其內(nèi)容，只有重新制作。因此，它只適用于大修改其內(nèi)容，只有重新制作。因此，它只適用于大批量生產(chǎn)，不適用于科學(xué)研究。批量生產(chǎn)，不適用于科學(xué)研究。二、只讀存儲

28、器的分類、只讀存儲器的分類 （二）可編程存儲器（二）可編程存儲器 為了克服上述掩模式為了克服上述掩模式MOS ROMMOS ROM芯片不能修改內(nèi)容芯片不能修改內(nèi)容的缺點，設(shè)計了一種可編程序的只讀存儲器的缺點，設(shè)計了一種可編程序的只讀存儲器PROM(Programmable ROMPROM(Programmable ROM），用戶在使用前可以根據(jù)），用戶在使用前可以根據(jù)自己的需要編制自己的需要編制ROMROM中的程序。熔絲式中的程序。熔絲式PROMPROM的存儲電的存儲電路相當于圖路相當于圖5.125.12的元件原理圖，其中的電子開關(guān)的元件原理圖，其中的電子開關(guān)S S改改為一段熔絲，熔絲可用鎳鉻

29、絲或多晶硅制成。為一段熔絲，熔絲可用鎳鉻絲或多晶硅制成。 假定在制造時，每一單元都由熔絲接通，假定在制造時，每一單元都由熔絲接通，則存儲的都是信息。如果用戶在使用前則存儲的都是信息。如果用戶在使用前根據(jù)程序的需要，利用編程寫入器對選中根據(jù)程序的需要，利用編程寫入器對選中的基本存儲電路通以的基本存儲電路通以mAmAmAmA的電的電流，將熔絲燒斷，則該單元將存儲信息。流，將熔絲燒斷，則該單元將存儲信息。這樣，便完成了程序修改。由于熔絲燒斷這樣，便完成了程序修改。由于熔絲燒斷后，無法再接通，所以，后，無法再接通，所以，PROMPROM只能一次編只能一次編程。編程后，不能再修改。程。編程后，不能再修改

30、。 （三）可擦除、可再編程的只讀存儲器（三）可擦除、可再編程的只讀存儲器 PROMPROM芯片雖然可供用戶進行一次修改程序，芯片雖然可供用戶進行一次修改程序，但仍很局限。為了便于研究工作，試驗各種但仍很局限。為了便于研究工作，試驗各種ROMROM程序方案，就研制了一種可擦除、可再編程的程序方案，就研制了一種可擦除、可再編程的ROMROM，即，即EPROMEPROM（Erasable PROMErasable PROM）。）。 在在EPROMEPROM芯片出廠時，它是未編程的。若芯片出廠時，它是未編程的。若EPROMEPROM中寫入的信息有錯或不需要時，可用兩種中寫入的信息有錯或不需要時，可用兩

31、種方法來擦除原存的信息。一種是利用專用的紫外方法來擦除原存的信息。一種是利用專用的紫外線燈對準芯片上的石英窗口照射線燈對準芯片上的石英窗口照射10102020分鐘，即分鐘，即可擦除原寫入的信息，以恢復(fù)出廠的狀態(tài)，經(jīng)過可擦除原寫入的信息，以恢復(fù)出廠的狀態(tài)，經(jīng)過照射后的照射后的EPROMEPROM，就可再寫入信息。寫好信息的，就可再寫入信息。寫好信息的EPROMEPROM為防止光線照射，常用遮光紙貼于窗口上。為防止光線照射，常用遮光紙貼于窗口上。這種方法只能把存儲的信息全部擦除后再重新寫這種方法只能把存儲的信息全部擦除后再重新寫入，它不能只擦除個別單元或某幾位的信息，而入，它不能只擦除個別單元或某

32、幾位的信息，而且擦除的時間也越長。且擦除的時間也越長。 近幾年來，采用金屬氮氧化物硅近幾年來，采用金屬氮氧化物硅（MNOSMNOS）工藝生產(chǎn)的）工藝生產(chǎn)的MNOSMNOS型型PROMPROM，它是一種，它是一種利用電來改寫的可編程只讀存儲器，即利用電來改寫的可編程只讀存儲器，即EEPROMEEPROM，這種只讀存儲器能解決上述問題。，這種只讀存儲器能解決上述問題。但是，但是，EEPROMEEPROM有存取速度慢，完成改寫程序有存取速度慢，完成改寫程序需要較復(fù)雜的設(shè)備等缺點，現(xiàn)在正在迅速發(fā)需要較復(fù)雜的設(shè)備等缺點，現(xiàn)在正在迅速發(fā)展高密度、高存取速度的展高密度、高存取速度的EEPROMEEPROM技

33、術(shù)。技術(shù)。5.4 5.4 存儲器的連接存儲器的連接 本章要解決兩個問題：本章要解決兩個問題： 一個是如何用容量較小、字長較短的芯片，一個是如何用容量較小、字長較短的芯片，組成微機系統(tǒng)所需的存儲器；組成微機系統(tǒng)所需的存儲器； 另一個是存儲器與的連接方法與應(yīng)另一個是存儲器與的連接方法與應(yīng)注意的問題。注意的問題。一、存儲器芯片的擴充一、存儲器芯片的擴充（一）位數(shù)的擴充（一）位數(shù)的擴充 用位或位的存儲器芯片構(gòu)成位的存儲器，可采用位或位的存儲器芯片構(gòu)成位的存儲器，可采用位并聯(lián)的方法。例如，可以用片用位并聯(lián)的方法。例如，可以用片位的芯片組位的芯片組成容量為成容量為位的存儲器，如圖位的存儲器，如圖5.155

34、.15所示。這時，各所示。這時，各芯片的數(shù)據(jù)線分別接到數(shù)據(jù)總線的各位，而地址線的相應(yīng)芯片的數(shù)據(jù)線分別接到數(shù)據(jù)總線的各位，而地址線的相應(yīng)位及各控制線，則并聯(lián)在一起。圖位及各控制線，則并聯(lián)在一起。圖5.165.16則是用片則是用片位的芯片，組成位的芯片，組成位的存儲器的情況。這時，一位的存儲器的情況。這時，一片芯片的數(shù)據(jù)線接數(shù)據(jù)總線的低片芯片的數(shù)據(jù)線接數(shù)據(jù)總線的低4 4位，另一片芯片的數(shù)據(jù)線位，另一片芯片的數(shù)據(jù)線則接數(shù)據(jù)總線的高則接數(shù)據(jù)總線的高4 4位。而兩片芯片的地址線及控制線則分位。而兩片芯片的地址線及控制線則分別并聯(lián)在一起。別并聯(lián)在一起。 （二）地址的擴充（二）地址的擴充 當擴充存儲容量時，

35、采用地址串聯(lián)的方法。這當擴充存儲容量時，采用地址串聯(lián)的方法。這時，要用到地址譯碼電路，以其輸入的地址碼來區(qū)時，要用到地址譯碼電路，以其輸入的地址碼來區(qū)分高位地址，而以其輸出端的控制線來對具有相同分高位地址，而以其輸出端的控制線來對具有相同低位地址的幾片存儲器芯片進行片選。低位地址的幾片存儲器芯片進行片選。 地址譯碼電路是一種可以將地址碼翻譯成相應(yīng)地址譯碼電路是一種可以將地址碼翻譯成相應(yīng)控制信號的電路。有控制信號的電路。有2-42-4譯碼器，譯碼器，3-83-8譯碼器等。譯碼器等。 例：例：圖圖5.185.18是用是用4 4片片16K16K8 8位的存儲器芯片（或是經(jīng)過位的存儲器芯片（或是經(jīng)過位

36、擴充的芯片組）組成位擴充的芯片組）組成64K64K8 8位存儲器連接線路。位存儲器連接線路。16K16K存儲存儲器芯片的地址為器芯片的地址為1414位，而位，而64K64K存儲器的地址碼應(yīng)有存儲器的地址碼應(yīng)有1616位。連位。連接時，各芯片的接時，各芯片的1414位地址線可直接接地址總線的位地址線可直接接地址總線的A0A0A13A13，而地址總線的而地址總線的A15A15，A14A14則接到則接到2-42-4譯碼器的輸入端，其輸出譯碼器的輸入端，其輸出端端4 4根選擇線分別接到根選擇線分別接到4 4片芯片的片選片芯片的片選CSCS端。端。 因此，在任一地址碼時，僅有一片芯片處于被選中的因此，在

37、任一地址碼時，僅有一片芯片處于被選中的工作狀態(tài)，各芯片的取值范圍如表工作狀態(tài)，各芯片的取值范圍如表5.5.所示。所示。 Good morning 在第在第3 3章中，對章中，對80868086最小方式與最大方式的典型最小方式與最大方式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及80868086存儲器高低位庫的連接，曾作過存儲器高低位庫的連接，曾作過一些概略的介紹。這里，將結(jié)合存儲器的分類及其一些概略的介紹。這里，將結(jié)合存儲器的分類及其與與8086 CPU8086 CPU的具體連接給予較詳細的說明。圖的具體連接給予較詳細的說明。圖5.195.19兩片兩片27322732組成組成4K4K字程序存儲器字程序存儲器

38、二、存儲器與二、存儲器與CPUCPU的連接的連接 1.1.只讀存儲器與只讀存儲器與8086CPU8086CPU的連接的連接 ROM ROM、PROMPROM或或EPROMEPROM芯片都可以與芯片都可以與80868086系統(tǒng)總線連接，實現(xiàn)系統(tǒng)總線連接，實現(xiàn)程序存儲器。例如，程序存儲器。例如，27162716、27322732、27642764和和2712827128這一類這一類EPROMEPROM芯芯片，由于它們屬于以片，由于它們屬于以1 1字節(jié)寬度輸出組織的，因此，在連接到字節(jié)寬度輸出組織的，因此，在連接到80868086系統(tǒng)時，為了存儲系統(tǒng)時，為了存儲1616位指令字，要使用兩片這類芯片并

39、聯(lián)位指令字，要使用兩片這類芯片并聯(lián)組成一組。圖組成一組。圖5.195.19給出了給出了兩片兩片2732 EPROM2732 EPROM與與80868086系系統(tǒng)總線的連接示意圖。該統(tǒng)總線的連接示意圖。該存儲器子系統(tǒng)提供了存儲器子系統(tǒng)提供了4K4K字字的程序存儲器的程序存儲器( (即存放指令即存放指令代碼的只讀存儲器代碼的只讀存儲器) )。2.2.靜態(tài)靜態(tài)RAMRAM與與8086CPU8086CPU芯片的連接芯片的連接 一般，當微機系統(tǒng)的存儲器容量少于一般，當微機系統(tǒng)的存儲器容量少于16K16K字時，宜采用靜態(tài)字時，宜采用靜態(tài)RAMRAM芯片，因為大多數(shù)動態(tài)芯片，因為大多數(shù)動態(tài)RAMRAM芯片都

40、是以芯片都是以16K16K1 1位或位或64K64K1 1位位來組織的，并且，動態(tài)來組織的，并且，動態(tài)RAMRAM芯片還要求動態(tài)刷新電路，這種附芯片還要求動態(tài)刷新電路，這種附加的支持電路會增加存儲器的成本。加的支持電路會增加存儲器的成本。8086 CPU8086 CPU無論是在最小方無論是在最小方式或最大方式下，都可以尋址式或最大方式下，都可以尋址1MB1MB的存儲單元，的存儲單元，存儲器均按字存儲器均按字節(jié)編址節(jié)編址。圖。圖5.205.20給出給出了了2K2K字的讀寫存儲器字的讀寫存儲器子系統(tǒng)。存儲器芯片子系統(tǒng)。存儲器芯片選用靜態(tài)選用靜態(tài)RAM RAM 6116(2K6116(2K8 8位位

41、) )。 3.EPROM 3.EPROM、靜態(tài)、靜態(tài)RAMRAM與與8086CPU8086CPU連接的實例連接的實例 圖圖5.215.21給出了給出了8086CPU8086CPU組成的單處理器系統(tǒng)的典型結(jié)組成的單處理器系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。圖中，構(gòu)。圖中，80868086接成最小工作方式（接成最小工作方式（MN/MXMN/MX引腳置邏輯高引腳置邏輯高電平）。當機器復(fù)位時，電平）。當機器復(fù)位時，80868086將執(zhí)行將執(zhí)行FFFF0HFFFF0H單元的指令。單元的指令。 三、存儲器與三、存儲器與CPUCPU連接應(yīng)該注意的一些問題連接應(yīng)該注意的一些問題 存儲器與存儲器與CPUCPU連接時，原則上可將存儲

42、器的地址線、數(shù)連接時，原則上可將存儲器的地址線、數(shù)據(jù)線與控制信號線分別接到據(jù)線與控制信號線分別接到CPUCPU的地址總線、數(shù)據(jù)總線和的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線上去。但在實用中，有些問題必須加以考慮?？刂瓶偩€上去。但在實用中，有些問題必須加以考慮。（一）（一）CPUCPU外部總線的負載能力外部總線的負載能力 CPU CPU外部總線的負載能力，即能帶一個標準的外部總線的負載能力，即能帶一個標準的TTLTTL負載。負載。對于對于MOSMOS存儲器來說，它的直流負載很小，主要是電容負存儲器來說，它的直流負載很小，主要是電容負載，故在小系統(tǒng)中，載，故在小系統(tǒng)中，CPUCPU可以與存儲器直接相連。而在

43、較可以與存儲器直接相連。而在較大的存儲系統(tǒng)中，連接的存儲器芯片片數(shù)較多，就會造成大的存儲系統(tǒng)中，連接的存儲器芯片片數(shù)較多，就會造成總線過載，故應(yīng)增加總線的驅(qū)動能力。通常采用加緩沖器總線過載，故應(yīng)增加總線的驅(qū)動能力。通常采用加緩沖器或總線驅(qū)動器等方法來實現(xiàn)?；蚩偩€驅(qū)動器等方法來實現(xiàn)。（二）各種信號線的配合與連接（二）各種信號線的配合與連接 通常，由于通常，由于CPUCPU的各種信號要求與存儲器的各種信號要的各種信號要求與存儲器的各種信號要求有所不同，往往要配合以必要的輔助電路。求有所不同，往往要配合以必要的輔助電路。數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)傳送一般是雙向的。存儲器芯片的數(shù)據(jù)線有數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)傳送一般是雙向的。

44、存儲器芯片的數(shù)據(jù)線有輸入輸出共用的和分開的數(shù)據(jù)線的連接兩種結(jié)構(gòu)。對于共輸入輸出共用的和分開的數(shù)據(jù)線的連接兩種結(jié)構(gòu)。對于共用的數(shù)據(jù)線，由于芯片內(nèi)部有三態(tài)驅(qū)動器，故它可以直接用的數(shù)據(jù)線，由于芯片內(nèi)部有三態(tài)驅(qū)動器，故它可以直接與與CPUCPU數(shù)據(jù)總線連接。而輸入線與輸出線分開的芯片，則要數(shù)據(jù)總線連接。而輸入線與輸出線分開的芯片，則要外加三態(tài)門，才能與外加三態(tài)門，才能與CPUCPU數(shù)據(jù)總線相連數(shù)據(jù)總線相連, ,如圖如圖5.225.22所示：所示： 地址線：存儲器的地址線一般可以直接接到地址線：存儲器的地址線一般可以直接接到CPUCPU的地址的地址總線。而大容量的動態(tài)總線。而大容量的動態(tài)RAMRAM，為

45、了減少引線的數(shù)目，往往，為了減少引線的數(shù)目，往往采用分時輸入的方式，這時，需在采用分時輸入的方式，這時，需在CPUCPU與存儲器芯片之間與存儲器芯片之間加上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，用加上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，用CASCAS與與RASRAS分別將地址的高位與低分別將地址的高位與低位送入存儲器。位送入存儲器。 控制線：控制線：CPUCPU通過控制線送出命令，以控制存儲器的讀通過控制線送出命令，以控制存儲器的讀寫操作，以及送出片選信號、定時信號等。寫操作，以及送出片選信號、定時信號等。（三）（三）CPUCPU的時序與存儲器的存儲速度之間的匹配的時序與存儲器的存儲速度之間的匹配 CPUCPU在取指和存儲器讀、寫操作時，

46、其時序是固定的，在取指和存儲器讀、寫操作時，其時序是固定的，由此來選擇存儲器的存取速度。對速度較慢的存儲器，由此來選擇存儲器的存取速度。對速度較慢的存儲器，需要增加等待周期需要增加等待周期w w，以滿足快速，以滿足快速CPUCPU的要求。的要求。（四）存儲器的地址分配及片選信號的產(chǎn)生（四）存儲器的地址分配及片選信號的產(chǎn)生 內(nèi)存包括內(nèi)存包括RAMRAM和和ROMROM兩大部分，而兩大部分，而RAMRAM又分為系統(tǒng)又分為系統(tǒng)區(qū)（即監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)占用的內(nèi)存區(qū)域）和用戶區(qū)（即監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)占用的內(nèi)存區(qū)域）和用戶區(qū)，因而，要合理地分配內(nèi)存地址空間。區(qū)，因而，要合理地分配內(nèi)存地址空間。此外，由于目

47、前生產(chǎn)的存儲器芯片，其單片的存此外，由于目前生產(chǎn)的存儲器芯片，其單片的存儲容量有限，需要若干片存儲器芯片才能組成一個存儲容量有限，需要若干片存儲器芯片才能組成一個存儲器，故要求正確解決芯片的片選信號。儲器，故要求正確解決芯片的片選信號。 4. 4.虛擬通道存儲器：虛擬通道存儲器：VCMVCM（Virtual Channel MemoryVirtual Channel Memory） VCM VCM由由NECNEC公司開發(fā)，是一種新興的公司開發(fā)，是一種新興的“緩沖緩沖DRAM”DRAM”，該技術(shù)將在大容量該技術(shù)將在大容量SDRAMSDRAM中采用。它集成了所謂的中采用。它集成了所謂的“通道通道緩沖緩沖”，由高速寄存器進行配置和控制。在實現(xiàn)高速數(shù)，由高速寄存器進行配置和控制。在實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸（即據(jù)傳輸（即“帶寬帶寬”增大）的同時，增大）的同時，VCMVCM還維持著與傳統(tǒng)還維持著與傳統(tǒng)SDRAMSDRAM的高度兼容性，所以通常也把的高度兼容性，所以通常也把VCMVCM內(nèi)存稱為內(nèi)存稱為VCM VCM SDRAMSDRAM。在設(shè)計上，系統(tǒng)（主要是主板）不需要作大的改。在設(shè)計上，系統(tǒng)（主要是主板）不需要作大的改動，便能提供對動，便能提供對VCMVCM的支持。的支持。VCMVCM可從內(nèi)存前端進程的外可從內(nèi)