第五章存儲器_s

1、第五章半導(dǎo)體存儲器第五章半導(dǎo)體存儲器天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院一、存儲器系統(tǒng)概述 計算機系統(tǒng)的存儲器被組織成一個6個層次的金字塔形的層次結(jié)構(gòu)，如下圖所示，位于整個層次結(jié)構(gòu)的最頂部S0層為CPU內(nèi)部寄存器 S1層為芯片內(nèi)部的高速緩存（cache）； 內(nèi)存S2層為芯片外的高速緩存（SRAM，DRAM、DDRAM）； S3層為主存儲器（Flash、PROM、EPROM、EEPROM）； S4層為外部存儲器（磁盤、光盤、CF、SD卡）； S5層為遠程二級存儲（分布式文件系統(tǒng)、Web服務(wù)器）；二、微型計算機存儲器系統(tǒng)二、微型計算機存儲器系統(tǒng) 它主要由主存儲器、高它主

2、要由主存儲器、高速緩沖存儲器、輔助存儲器以速緩沖存儲器、輔助存儲器以及管理這些存儲器的硬件和軟及管理這些存儲器的硬件和軟件組成。件組成。 主存儲器通常安裝在主機系統(tǒng)板上，也稱為內(nèi)主存儲器通常安裝在主機系統(tǒng)板上，也稱為內(nèi)部存儲器。主存儲器直接和部存儲器。主存儲器直接和 CPU交換信息，存交換信息，存放當(dāng)前正在運行中的程序和數(shù)據(jù)。微型計算機放當(dāng)前正在運行中的程序和數(shù)據(jù)。微型計算機主存儲器由半導(dǎo)體存儲器主存儲器由半導(dǎo)體存儲器RAM和和ROM組成，組成，目前裝機容量一般在目前裝機容量一般在64MB256MB。 輔助存儲器又稱外存儲器，輔助存儲器又稱外存儲器，其特點是容量大、造價低，多其特點是容量大、造

3、價低，多用于存放當(dāng)前不直接參與運行用于存放當(dāng)前不直接參與運行的程序和數(shù)據(jù)及系統(tǒng)程序。外的程序和數(shù)據(jù)及系統(tǒng)程序。外存儲器主要有兩種：一種是磁存儲器主要有兩種：一種是磁表面存儲器，包括軟盤和硬盤；表面存儲器，包括軟盤和硬盤；另一種是光盤存儲器。另一種是光盤存儲器。 高速緩沖存儲器是介于高速緩沖存儲器是介于CPU和主存儲器之間的一個容和主存儲器之間的一個容量小、但速度接近于量小、但速度接近于CPU的存的存儲器，一般裝在儲器，一般裝在CPU內(nèi)部。目內(nèi)部。目前，高檔微機中己配置高速緩前，高檔微機中己配置高速緩沖存儲器。沖存儲器。 在高檔微機中，由于主存空間在高檔微機中，由于主存空間容量有限，為了擴大容量

4、有限，為了擴大CPU處理當(dāng)前事處理當(dāng)前事務(wù)的能力，均采用虛擬存儲技術(shù)。虛務(wù)的能力，均采用虛擬存儲技術(shù)。虛擬存儲技術(shù)是在主存和輔存之間，增擬存儲技術(shù)是在主存和輔存之間，增加部分硬件和軟件支持，使主存和輔加部分硬件和軟件支持，使主存和輔存形成一個整體，外存可以看是內(nèi)存存形成一個整體，外存可以看是內(nèi)存的一部分，經(jīng)常進行內(nèi)存與外存的成的一部分，經(jīng)常進行內(nèi)存與外存的成批的數(shù)據(jù)交換。這種概念的存儲器稱批的數(shù)據(jù)交換。這種概念的存儲器稱為虛擬存儲器。為虛擬存儲器。 這樣，主存、高速緩存和這樣，主存、高速緩存和輔存在一定的軟件和硬件支持輔存在一定的軟件和硬件支持下，形成一個完整的存儲器體下，形成一個完整的存儲器

5、體系，既具有高速緩存接近系，既具有高速緩存接近CPU的速度，又具有大的容量，滿的速度，又具有大的容量，滿足用戶對速度和容量的需要。足用戶對速度和容量的需要。三、存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)三、存儲器的主要技術(shù)指標(biāo) 1存儲容量存儲容量存儲容量是存儲器所容納的二進存儲容量是存儲器所容納的二進制位的總?cè)萘?，或存儲器所包含制位的總?cè)萘浚虼鎯ζ魉拇鎯卧目偽粩?shù)。的存儲單元的總位數(shù)。 存儲容量存儲容量=存儲單元數(shù)存儲單元數(shù)*存儲單元的位數(shù)存儲單元的位數(shù)2存儲周期存儲周期3存儲器的可靠性存儲器的可靠性4性能價格比性能價格比第二節(jié)半導(dǎo)體存儲器第二節(jié)半導(dǎo)體存儲器 微型計算機機中主存儲器由微型計算機機中主存儲器

6、由半導(dǎo)體存儲器芯片組成。半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器芯片組成。半導(dǎo)體存儲器分雙極型和單極型存儲器分雙極型和單極型MOS電電路兩類。半導(dǎo)體存儲器具有體積路兩類。半導(dǎo)體存儲器具有體積小、功耗低、價格便宜等優(yōu)點。小、功耗低、價格便宜等優(yōu)點。 半導(dǎo)體存儲器根據(jù)其基本功能半導(dǎo)體存儲器根據(jù)其基本功能的不同分為只讀存儲器（的不同分為只讀存儲器（ROM）和）和隨機存取存儲器（隨機存取存儲器（RAM）。）。 RAM又依存儲單元電路的構(gòu)成又依存儲單元電路的構(gòu)成原理及是否需要刷新分為靜態(tài)原理及是否需要刷新分為靜態(tài)RAM(SRAM)和動態(tài)和動態(tài)RAM(DRAM)。一、隨機存儲器一、隨機存儲器RAM RAM是一種既能寫入又能讀出

7、的存儲器。是一種既能寫入又能讀出的存儲器。RAM只能在電源電壓正常時工作，一旦斷電，只能在電源電壓正常時工作，一旦斷電，RAM內(nèi)的信息便完全丟失。內(nèi)的信息便完全丟失。1、SRAM（靜態(tài)（靜態(tài)RAM） SRAM的基本存儲電路是利用雙穩(wěn)態(tài)電路的的基本存儲電路是利用雙穩(wěn)態(tài)電路的某一種穩(wěn)定狀態(tài)表示二進制信息的。雙穩(wěn)態(tài)電路某一種穩(wěn)定狀態(tài)表示二進制信息的。雙穩(wěn)態(tài)電路是一種平衡的電路結(jié)構(gòu)，不管處于什么狀態(tài)，只是一種平衡的電路結(jié)構(gòu)，不管處于什么狀態(tài)，只要不給它加入新的觸發(fā)，不斷電，它的這個穩(wěn)定要不給它加入新的觸發(fā)，不斷電，它的這個穩(wěn)定狀態(tài)就將保持下去。狀態(tài)就將保持下去。 SRAM在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，集成在結(jié)構(gòu)上

8、比較復(fù)雜，集成度低。由于度低。由于RAM的基本存儲單元是的基本存儲單元是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每一個單元存放雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每一個單元存放1位位二進制信息，故所存信息不需要進二進制信息，故所存信息不需要進行刷新。但行刷新。但SRAM的存取速度很快，的存取速度很快，多用于要求高速存取的場合，例如多用于要求高速存取的場合，例如高速緩沖存儲器。高速緩沖存儲器。靜態(tài)RAM的存儲單元數(shù)=2n n是地址線的位數(shù)常用的靜態(tài)常用的靜態(tài)RAM （1）靜態(tài)）靜態(tài) RAM6116A0A1011位地址線，可尋址位地址線，可尋址2k字節(jié)；字節(jié)； D0D78位雙向數(shù)據(jù)線；位雙向數(shù)據(jù)線； 片選信號；片選信號； -輸出允許信號；輸出允

9、許信號； -寫允許信號；寫允許信號； VCC電源（電源（5V）；）； GND 地。地。（2）靜態(tài)）靜態(tài)RAM6264 A12A013位地址線，可尋址位地址線，可尋址8k字節(jié)；字節(jié)； D7D08位雙向數(shù)據(jù)線；位雙向數(shù)據(jù)線； 片選信號；片選信號； CE2片選信號；片選信號； -數(shù)據(jù)輸出允許信號；數(shù)據(jù)輸出允許信號； 寫允許信號；寫允許信號； VCC電源（電源（5V）；）；2、動態(tài)存儲器、動態(tài)存儲器DRAM DRAM是一種以電荷形式來存儲是一種以電荷形式來存儲信息的半導(dǎo)體存儲器。信息的半導(dǎo)體存儲器。DRAM需要動需要動態(tài)刷新。態(tài)刷新。 動態(tài)RAM的存儲單元數(shù)=22n n是地址線的位數(shù)引腳說明如下：引腳

10、說明如下：AOAn多路開關(guān)地址輸入多路開關(guān)地址輸入,例如，例如，1MB DRAM時時為為AOA9。DinDout（或（或IO）數(shù)據(jù)輸入輸出腳。）數(shù)據(jù)輸入輸出腳。 行地址選通控制腳。行地址選通控制腳。 列地址選通控制腳。列地址選通控制腳。 寫入允許。寫入允許。 輸入允許。輸入允許。2164A動態(tài)動態(tài)RAM芯片芯片12345678161514131211109NCDINWERASA0A2A1VDDVSSCASDOUTA6A3A4A5A7A7A0DINDOUTRASCASRASCASWEWEVDDVSS地址輸入A7A0列地址選通行地址選通寫允許+5V地2164A動態(tài)動態(tài)RAM芯片芯片圖 Intel

11、2164A 結(jié)構(gòu)框圖12345678161514131211109NCDINWERASA0A2A1VDDVSSCASDOUTA6A3A4A5A7A7A0DINDOUTRASCASRASCASWEWEVDDVSS地址輸入A7A0列地址選通行地址選通寫允許+5V地 圖 Intel 2164A 結(jié)構(gòu)框圖128128存儲矩陣128讀出放大器1/2(1/128列譯碼器)128讀出放大器128128存儲矩陣1/128行譯碼器1/128行譯碼器128128存儲矩陣128讀出放大器1/2(1/128列譯碼器)128讀出放大器128128存儲矩陣A0A1A2A3A4A5A6A78位地址鎖存器1/4 I/O門輸出

12、緩沖器VDDVSS行時鐘緩沖器列時鐘緩沖器寫允許時 鐘緩沖器數(shù)據(jù)輸入緩沖器RASCASWEDINDOUTDRAM的使用方法如圖的使用方法如圖56所示。當(dāng)所示。當(dāng)CPU對存儲器進行對存儲器進行讀寫時，首先在地址總線上給出地址信號，然后發(fā)出相應(yīng)讀寫時，首先在地址總線上給出地址信號，然后發(fā)出相應(yīng)的讀寫控制信號，最后在數(shù)據(jù)總線上進行數(shù)據(jù)操作。的讀寫控制信號，最后在數(shù)據(jù)總線上進行數(shù)據(jù)操作。二、只讀存儲器二、只讀存儲器ROM ROM是一種只能讀出而不能寫入的存是一種只能讀出而不能寫入的存儲器，通常用來存放那些固定不變、不需儲器，通常用來存放那些固定不變、不需要修改的程序。例如要修改的程序。例如IBM PC

13、中的中的BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)），（基本輸入輸出系統(tǒng)），Basic解釋程序等。解釋程序等。ROM必須在電源電壓正常時才能工作，但必須在電源電壓正常時才能工作，但斷電之后，其中存放的信息并不丟失，一斷電之后，其中存放的信息并不丟失，一旦通電，它又能正常工作，提供信息。旦通電，它又能正常工作，提供信息。 1、掩膜、掩膜ROM（MROM）固定掩膜固定掩膜ROM的芯片在制做掩膜板的芯片在制做掩膜板的同時，將所存的信息編排在內(nèi)；的同時，將所存的信息編排在內(nèi)；一旦掩膜做好，其存儲的信息就固一旦掩膜做好，其存儲的信息就固定了。定了。 2、可編程的只讀存儲器（、可編程的只讀存儲器（PROM）PROM是一種

14、可編程只讀存儲器，是一種可編程只讀存儲器，便于用戶根據(jù)自己的需要來寫入信便于用戶根據(jù)自己的需要來寫入信息，內(nèi)容一旦寫入，就不能修改。息，內(nèi)容一旦寫入，就不能修改。三、三、EPROM 這種存儲器在特殊條件下寫這種存儲器在特殊條件下寫入的信息可以長久保存，程序需入的信息可以長久保存，程序需要更改時，又可以采用特殊的方要更改時，又可以采用特殊的方法將其全部擦除。如此可以多次法將其全部擦除。如此可以多次反復(fù)使用。反復(fù)使用。 ROM的存儲單元數(shù)=2n n是地址線的位數(shù)常用的常用的EPROM程序存儲器程序存儲器 常用的有常用的有Intel公司的公司的27XXX系列系列 EPROM芯片：芯片：2716（2k

15、X8）、）、2732A（4kX8）、）、2764（8kX8）、）、27128（16Kx8）27256（32kX8）和）和27512（64kX8）等。）等。（1）2716EPROM A10A011位地址線，可尋址位地址線，可尋址2k字節(jié)；字節(jié)；D0D78位數(shù)據(jù)線；位數(shù)據(jù)線； -片選信號編程控制信號；片選信號編程控制信號； -輸出允許信號；輸出允許信號； VPP 編程電源；編程電源； VCC 電源（電源（5V）；）； GND -地。地。 （2）2732 EPROMA0A1112位地址線位地址線,可尋址可尋址4k字節(jié)；字節(jié)； D0D78位數(shù)據(jù)線；位數(shù)據(jù)線； -片選信號；片選信號； -輸出允許信號；輸

16、出允許信號； VPP 編程電源；編程電源； VCC 電源（電源（5V）；）； GND -地。地。（3）2764 EPROMA0A1213位地址線，可尋址位地址線，可尋址8k字節(jié)；字節(jié)；D0D78位數(shù)據(jù)線；位數(shù)據(jù)線； -片選信號；片選信號； -輸出允許信號輸出允許信號 PGM-編程脈沖輸入端；編程脈沖輸入端； VPP編程電源；編程電源； VCC電源（電源（5V）；）； GND-地。地。（4）27128 EPROM（6）27512 EPROM常用的常用的EPPROM （1）EPPROM 28642864A管腳與管腳與SRAM6264A完全兼容。完全兼容。AOA1213位地址線，可尋址位地址線，可尋

17、址8k字節(jié)；字節(jié)； I/O0IO78位雙向數(shù)據(jù)線；位雙向數(shù)據(jù)線； -片選信號；片選信號； -輸出允許信號；輸出允許信號； -寫允許信號；寫允許信號； NC-空腳；空腳； VCC電源（電源（5V）；）； GND-地。地。第三節(jié)第三節(jié) Cache高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器（Cache Memory）技術(shù)）技術(shù) 微型計算機中的高速緩沖存微型計算機中的高速緩沖存儲器是一種介于儲器是一種介于CPU和主存儲器和主存儲器之間的存儲容量較小而存取速度卻之間的存儲容量較小而存取速度卻較高的一種存儲器。較高的一種存儲器。Cache技術(shù)解技術(shù)解決了高的決了高的CPU處理速度和較低的處理速度和較低的內(nèi)存讀取速度之間

18、的矛盾。內(nèi)存讀取速度之間的矛盾。Cache存儲器是用靜態(tài)存儲器是用靜態(tài)RAM做的，不需要刷新，做的，不需要刷新，存取速度快。存取速度快。CPU存取指令和數(shù)據(jù)時，先訪問存取指令和數(shù)據(jù)時，先訪問Cache，如果欲存取的內(nèi)容已在，如果欲存取的內(nèi)容已在Cache中（稱為中（稱為命中），命中），CPU直接從直接從Cache中讀取這個內(nèi)容；否中讀取這個內(nèi)容；否則就稱為非命中，則就稱為非命中，CPU再到主存（再到主存（DRAM）中讀）中讀取并同時將讀取信息存入取并同時將讀取信息存入Cache。 現(xiàn)代微型計算機中的現(xiàn)代微型計算機中的Cache存儲器一般存儲器一般分成兩部分，它們的功能基本相同。其分成兩部分，它

19、們的功能基本相同。其中的第一部分直接集成在中的第一部分直接集成在CPU內(nèi)部，稱內(nèi)部，稱為一級為一級Cache（或一級緩存）。一級（或一級緩存）。一級Cache由于在芯片內(nèi)部，離由于在芯片內(nèi)部，離CPU近，數(shù)近，數(shù)據(jù)位寬大，存取速度更快；但由于片內(nèi)據(jù)位寬大，存取速度更快；但由于片內(nèi)集成集成SRAM的成本高等原因所限，芯片的成本高等原因所限，芯片內(nèi)部的內(nèi)部的Cache存儲器不可能做得很大。存儲器不可能做得很大。 為了擴充為了擴充Cache存儲器容存儲器容量，就在片外又設(shè)計了二級量，就在片外又設(shè)計了二級Cache（二級緩存）。二級（二級緩存）。二級Cache容量較大，現(xiàn)行奔騰機容量較大，現(xiàn)行奔騰機的

20、二級的二級 Cache容量為容量為 256KB或或 512KB。 而一級而一級Cache的容量為的容量為16KB，并，并且分為存放指令和數(shù)據(jù)的兩個且分為存放指令和數(shù)據(jù)的兩個Cache，各占各占8KB。使用兩個分離的指令。使用兩個分離的指令Cache和數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)Cache要比只使用一個（早期要比只使用一個（早期486CPU內(nèi)部僅使用單一內(nèi)部僅使用單一Cache）Cache的效率更好，它可以克服的效率更好，它可以克服CPU對對Cache讀取指令和數(shù)據(jù)時可能產(chǎn)生的沖讀取指令和數(shù)據(jù)時可能產(chǎn)生的沖突。突。第五節(jié)存儲器接口技術(shù)第五節(jié)存儲器接口技術(shù) 存儲器接口也和其它接存儲器接口也和其它接口一樣，主要完成三

21、大總口一樣，主要完成三大總線的連接任務(wù)，即實現(xiàn)與線的連接任務(wù)，即實現(xiàn)與地址總線、控制總線和數(shù)地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線的連接。據(jù)總線的連接。 一、存儲器接口中應(yīng)考慮的幾個問題一、存儲器接口中應(yīng)考慮的幾個問題 1.存儲器與存儲器與CPU之間的時序配合之間的時序配合 在早期的計算機中，在早期的計算機中，CPU和存儲和存儲器是作為一個整體統(tǒng)一設(shè)計的，所以時器是作為一個整體統(tǒng)一設(shè)計的，所以時序匹配問題已在設(shè)計時協(xié)調(diào)解決。但隨序匹配問題已在設(shè)計時協(xié)調(diào)解決。但隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，現(xiàn)有的著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，現(xiàn)有的CPU和存儲器一般都是分別設(shè)計和制造的，和存儲器一般都是分別設(shè)計和制造的，因而時序配

22、合問題便成為接口設(shè)計中應(yīng)因而時序配合問題便成為接口設(shè)計中應(yīng)考慮的問題之一。考慮的問題之一。 為了使為了使CPU能與不同速能與不同速度的存儲器相連接，一種常度的存儲器相連接，一種常用的方法是使用用的方法是使用“等待申請等待申請”信號。該方法是在信號。該方法是在CPU設(shè)計設(shè)計時設(shè)置一條時設(shè)置一條“等待申請等待申請”輸輸入線。入線。 若與若與CPU連接的存儲器速度較慢，使連接的存儲器速度較慢，使CPU在規(guī)定的讀寫周期內(nèi)不能完成讀在規(guī)定的讀寫周期內(nèi)不能完成讀/寫操作，則在寫操作，則在CPU執(zhí)行訪問存儲器指令執(zhí)行訪問存儲器指令時，由等待信號發(fā)生器向時，由等待信號發(fā)生器向CPU發(fā)出發(fā)出“等等待申請待申請”

23、信號，使信號，使CPU在正常的讀在正常的讀/寫周寫周期之外再插入一個或幾個等待周期，以期之外再插入一個或幾個等待周期，以便通過改變指令的時鐘周期數(shù)使系統(tǒng)速便通過改變指令的時鐘周期數(shù)使系統(tǒng)速度變慢；從而達到與慢速存儲器匹配的度變慢；從而達到與慢速存儲器匹配的目的。目的。 例如，例如，8086CPU中的中的READY（準(zhǔn)備就緒）輸入線（準(zhǔn)備就緒）輸入線就是為協(xié)調(diào)就是為協(xié)調(diào)CPU與存儲器或與存儲器或I/O端口之間的速度而設(shè)計的端口之間的速度而設(shè)計的一條等待狀態(tài)請求線。一條等待狀態(tài)請求線。 8086的系統(tǒng)總線周期由的系統(tǒng)總線周期由4個時個時鐘周期鐘周期T1-T4（又稱為（又稱為T狀態(tài)）組狀態(tài)）組成。正

24、常情況下成。正常情況下CPU要求存儲器讀要求存儲器讀/寫操作在寫操作在4個個T周期內(nèi)完成，并規(guī)定周期內(nèi)完成，并規(guī)定在在T1周期發(fā)送地址，周期發(fā)送地址，T2周期發(fā)送讀周期發(fā)送讀/寫命令，寫命令，T3周期將數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線，周期將數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線，T4周期結(jié)束讀周期結(jié)束讀/寫操作。寫操作。 當(dāng)存儲器不能滿足當(dāng)存儲器不能滿足CPU速度速度要求時，則在要求時，則在T3周期開始前通過周期開始前通過READY向向CPU發(fā)出等待請求信發(fā)出等待請求信號，號，CPU在在T3周期前沿采樣該信周期前沿采樣該信號，若有等待請求（號，若有等待請求（READ為為低），則在低），則在T3和和T4之間插入一個之間插入一個或多個等

25、待周期或多個等待周期TW（又稱為等（又稱為等待狀態(tài)）。待狀態(tài)）。 2.CPU總線負載能力總線負載能力 通常考慮到地址線、控制線通?？紤]到地址線、控制線是單向的，故采用單向驅(qū)動器，如是單向的，故采用單向驅(qū)動器，如74LS244、Intel公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的8282等；等；而數(shù)據(jù)線是雙向傳送的，故采用雙而數(shù)據(jù)線是雙向傳送的，故采用雙向驅(qū)動器，如向驅(qū)動器，如74LS245、Intel公司公司生產(chǎn)的生產(chǎn)的82868287等。等。 3.存儲芯片的選用存儲芯片的選用 （l）對芯片類型的選用）對芯片類型的選用 高速緩沖存儲器是為了提高高速緩沖存儲器是為了提高CPU訪問存儲器速度而設(shè)置的，訪問存儲器速度而設(shè)

26、置的，一般選用雙極型一般選用雙極型RAM或者高速或者高速MOS靜態(tài)靜態(tài)RAM芯片構(gòu)成。芯片構(gòu)成。 主存儲器要兼顧速度和主存儲器要兼顧速度和容量兩方面性能，存放的內(nèi)容容量兩方面性能，存放的內(nèi)容一般既有永久性的程序和數(shù)據(jù)，一般既有永久性的程序和數(shù)據(jù)，又有需要隨時修改的程序和數(shù)又有需要隨時修改的程序和數(shù)據(jù)，故通常由據(jù)，故通常由ROM和和RAM兩兩類芯片構(gòu)成。類芯片構(gòu)成。 （2）對芯片型號的選用）對芯片型號的選用 芯片類型確定之后，在進芯片類型確定之后，在進行具體芯片型號選擇時，一般行具體芯片型號選擇時，一般應(yīng)考慮存取速度、存儲容量、應(yīng)考慮存取速度、存儲容量、結(jié)構(gòu)和價格等因素。結(jié)構(gòu)和價格等因素。 存儲

27、芯片的擴展存儲芯片的擴展包括位擴展、字?jǐn)U展和字位同時擴包括位擴展、字?jǐn)U展和字位同時擴展等三種情況展等三種情況1位擴展 位擴展是指存儲芯片的字(單元)數(shù)滿足要求而位數(shù)不夠，需對每個存儲單元的位數(shù)進行擴展。圖圖5.12 用用8K*1位芯片組成位芯片組成8K*8位的存儲器位的存儲器2字?jǐn)U展字?jǐn)U展 字?jǐn)U展用于存儲芯片的位數(shù)滿足要求而字?jǐn)?shù)不夠的情況，是對存儲單元數(shù)量的擴展。圖圖5.13用用16K*8位的芯片組成位的芯片組成64K*8位的存儲器位的存儲器表5-12各芯片的地址范圍分配表3字和位同時擴展字和位同時擴展 在實際應(yīng)用中，往往在實際應(yīng)用中，往往會遇到字?jǐn)?shù)和位數(shù)都需要會遇到字?jǐn)?shù)和位數(shù)都需要擴展的情況

28、。擴展的情況。圖5.14字位同時擴展連接圖二、存儲器地址譯碼方法二、存儲器地址譯碼方法1片選控制的譯碼方法片選控制的譯碼方法 常用的片選控制譯碼方法有線選法、常用的片選控制譯碼方法有線選法、全譯碼法、部分譯碼法和混合譯碼法全譯碼法、部分譯碼法和混合譯碼法等。等。（1）線選法）線選法 當(dāng)存儲器容量不大，所使用的存當(dāng)存儲器容量不大，所使用的存儲芯片數(shù)量不多，而儲芯片數(shù)量不多，而CPU尋址空間尋址空間遠遠大于存儲器容量時，可用高位遠遠大于存儲器容量時，可用高位地址線直接作為存儲芯片選信號，地址線直接作為存儲芯片選信號，每一根地址線選通一塊芯片，這種每一根地址線選通一塊芯片，這種方法稱為線選法。方法稱

29、為線選法。例如，假定某微機系統(tǒng)的存儲容量為例如，假定某微機系統(tǒng)的存儲容量為4KB，CPU尋址空間為尋址空間為64KB（即地址總線為（即地址總線為16位），所用芯片容量為位），所用芯片容量為1KB（即片內(nèi)地址為（即片內(nèi)地址為10位）。位）。 圖圖5.15線選法存儲器字?jǐn)U展設(shè)計線選法存儲器字?jǐn)U展設(shè)計 線選法的優(yōu)點是連線簡單，片線選法的優(yōu)點是連線簡單，片選控制無需專門的譯碼電路。但選控制無需專門的譯碼電路。但該方法有兩個缺點，一是當(dāng)存在該方法有兩個缺點，一是當(dāng)存在空閑地址線時，由于空閑地址線空閑地址線時，由于空閑地址線可隨意取值可隨意取值0或或1，放將導(dǎo)致地址，放將導(dǎo)致地址重疊。二是整個存儲器地址分

30、布重疊。二是整個存儲器地址分布不連續(xù)，使可尋址范圍減小。這不連續(xù)，使可尋址范圍減小。這兩點均給編程帶來麻煩，使用時兩點均給編程帶來麻煩，使用時應(yīng)特別注意。應(yīng)特別注意。 （2）全譯碼法）全譯碼法 全譯碼法除了將低位地全譯碼法除了將低位地址總線直接與各芯片的地址線址總線直接與各芯片的地址線相連接之外，其余高位地址總相連接之外，其余高位地址總線全部經(jīng)譯碼后作為各芯片的線全部經(jīng)譯碼后作為各芯片的片選信號片選信號 。74LS138譯碼器表表5-13. 74LS138譯碼器真值表譯碼器真值表圖圖5.17譯碼器法字位同時擴展連接圖譯碼器法字位同時擴展連接圖表5-14各組芯片的地址范圍例如，例如，CPU地址總

31、線為地址總線為16位，存儲芯位，存儲芯片容量為片容量為8KB。采用全譯碼方式尋址。采用全譯碼方式尋址64KB容量存儲器容量存儲器 （3）部分譯碼法）部分譯碼法 部分譯碼法是將高位地址線部分譯碼法是將高位地址線中的一部分進行譯碼，產(chǎn)生片中的一部分進行譯碼，產(chǎn)生片選信號。選信號。 例如，例如，CPU地址總線為地址總線為16位，存儲位，存儲器由器由4片容量為片容量為8KB的芯片構(gòu)成的芯片構(gòu)成 （4）混合譯碼法）混合譯碼法 混合譯碼法是將線選法與部混合譯碼法是將線選法與部分譯碼法相結(jié)合的一種方法。分譯碼法相結(jié)合的一種方法。例如，當(dāng)例如，當(dāng)CPU地址總線為地址總線為16位，存儲器位，存儲器由由10片容量

32、為片容量為2KB的芯片構(gòu)成時，可用的芯片構(gòu)成時，可用混合譯碼法實現(xiàn)片選控制混合譯碼法實現(xiàn)片選控制 三、存儲器接口設(shè)計舉例例、在PC/XT總線上用62256擴充64KB RAM。 SRAM 62256為 32K8位，需兩片。一般ROM區(qū)常安排在地址高端，RAM區(qū)常安排在低端開始（因中斷向量表在低端）。若在現(xiàn)有的8位機上擴充RAM，則要考慮擴充的RAM地址空間與機器原有的RAM相鄰接。 若本次擴充的地址為：E0000HEFFFFH。則譯碼電路如下: 地址譯碼采用門電路實地址譯碼采用門電路實現(xiàn)，因為地址為：現(xiàn)，因為地址為：E0000HEFFFFH=1110 0000 0000 0000 000011

33、10 1111 1111 1111 1111BA19A17=111B，A16=0A15=0, 選擇第一片選擇第一片62256;A15=1, 選擇第二片選擇第二片62256。圖5.18是一個8088CPU微型計算機系統(tǒng)中的存儲器子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)中有4片2732EPROM組成16KB的ROM區(qū)，4片6116組成的8KB的RAM區(qū)。圖5.18 8088CPU微型計算機系統(tǒng)中的存儲器子系統(tǒng)圖5.18中4片EPROM芯片的地址范圍分別為： F8000H F8FFFH； F9000HF9FFFH； FA000HFAFFFH； FB000HFBFFFH。4片RAM芯片的地址范圍分別是： FC000HFC7F

34、FFH；FC8000HFCFFFH；FD000HFD7FFFH；FD8000H FDFFFH。第六節(jié)第六節(jié)8086系統(tǒng)存儲器組織系統(tǒng)存儲器組織 在在8086存儲器系統(tǒng)中，存儲器系統(tǒng)中，20位地位地址總線的最大尋址存儲空間是址總線的最大尋址存儲空間是220（1M）字節(jié)。其地址范為）字節(jié)。其地址范為00000FFFFFH。顯然，在。顯然，在8086微型計算微型計算機系統(tǒng)中，存儲器系統(tǒng)實際上是以機系統(tǒng)中，存儲器系統(tǒng)實際上是以字節(jié)為單位組成的一維線性空間。字節(jié)為單位組成的一維線性空間。 8086尋址的尋址的1M存儲器空存儲器空間可以分成兩個間可以分成兩個512K字節(jié)的存儲字節(jié)的存儲體；一個存儲體包含偶

35、數(shù)地址，另體；一個存儲體包含偶數(shù)地址，另一個存儲體包含奇數(shù)地址。任何兩一個存儲體包含奇數(shù)地址。任何兩個連續(xù)的字節(jié)可以作為一個字來訪個連續(xù)的字節(jié)可以作為一個字來訪問，顯然其中一個字節(jié)必定來自偶問，顯然其中一個字節(jié)必定來自偶地址存儲體，另一個必定來自奇地地址存儲體，另一個必定來自奇地址存儲體。地址位較低的字節(jié)是低址存儲體。地址位較低的字節(jié)是低位有效字節(jié)，地址位較高的字節(jié)是位有效字節(jié)，地址位較高的字節(jié)是高位有效字節(jié)。高位有效字節(jié)。 圖- 奇偶尋址 字節(jié)訪問圖- 偶地址字傳送圖- 奇地址 字傳送 表：表：AD0、BHE的代碼組合和對應(yīng)的操作的代碼組合和對應(yīng)的操作 A D0BHE對應(yīng)的操作所用的管腳oo從偶地址開始讀/寫一個字AD15AD0o1從奇地址單元讀/寫一個字節(jié)AD15AD810從偶地址單元讀/寫一個字節(jié)AD7AD00110從奇地址開始讀/寫一個字（在第一個總線周期，傳送低8位數(shù)據(jù)到AD15AD8；第二個總線周期傳送高8位數(shù)據(jù)到AD7AD0）AD15AD8 AD7AD0 為了有效地使用存儲空間，一個為了有效地使用存儲空間，一個字可以存儲在以偶地址或奇地址開字可以存儲在以偶地址或奇地址開始的連續(xù)兩個字節(jié)單元中。地址的始的連續(xù)兩個字節(jié)單元中