第三章-存儲器ppt課件

1、第三章 存儲器存儲器的分類存儲器的分類隨機存取存儲器隨機存取存儲器只讀存儲器只讀存儲器半導體存儲器與半導體存儲器與CPU的連接的連接外存儲器自學）外存儲器自學）第一節(jié) 存儲器的分類n除采用磁、光原理的輔存外，其它存儲器主要都是采用半導體存儲器n本章介紹采用半導體存儲器及其組成主存的方法CPUCACHE主存內(nèi)存）主存內(nèi)存）輔存外存）輔存外存）第一節(jié) 存儲器的分類續(xù)）詳細展開，注意對比一、RAM分類組成單元組成單元速度速度集成度集成度應(yīng)用應(yīng)用雙極型雙極型RAM觸發(fā)器觸發(fā)器快快低低速度要求高速度要求高 的位片式微機的位片式微機 SRAM觸發(fā)器觸發(fā)器快快低低小容量系統(tǒng)小容量系統(tǒng)DRAM極間電容極間電容

2、慢慢高高大容量系統(tǒng)大容量系統(tǒng)二、ROM分類n掩膜掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改：信息制作在芯片中，不可更改nPROM：允許一次編程，此后不可更改：允許一次編程，此后不可更改nEPROM：用紫外光擦除，擦除后可編程；：用紫外光擦除，擦除后可編程；并允許用戶多次擦除和編程并允許用戶多次擦除和編程nEEPROME2PROM）：采用加電方法在）：采用加電方法在線進行擦除和編程，也可多次擦寫線進行擦除和編程，也可多次擦寫nFlash Memory閃存）：能夠快速擦寫的閃存）：能夠快速擦寫的EEPROM，但只能按塊，但只能按塊Block擦除擦除三、半導體存儲器芯片的結(jié)構(gòu) 存儲體n每個存儲單元具有一

3、個唯一的地址，可存儲1位位片結(jié)構(gòu)或多位字片結(jié)構(gòu)二進制數(shù)據(jù)n存儲容量與地址、數(shù)據(jù)線個數(shù)有關(guān)：n芯片的存儲容量n 2MNn 存儲單元數(shù)存儲單元的位數(shù)n M：芯片的地址線根數(shù)n N：芯片的數(shù)據(jù)線根數(shù) 地址譯碼電路譯譯碼碼器器A5A4A3A2A1A06301存儲單元存儲單元64個單元個單元行行譯譯碼碼A2A1A0710列譯碼列譯碼A3A4A501764個單元個單元單譯碼雙譯碼 片選和讀寫控制邏輯n片選端CS或CEn有效時，可以對該芯片進行讀寫操作n輸出OEn控制讀操作。有效時，芯片內(nèi)數(shù)據(jù)輸出n該控制端對應(yīng)系統(tǒng)的讀控制線n寫WEn控制寫操作。有效時，數(shù)據(jù)進入芯片中n該控制端對應(yīng)系統(tǒng)的寫控制線第二節(jié) 隨機

4、存取存儲器靜態(tài)靜態(tài)RAMSRAM 2114SRAM 6264動態(tài)動態(tài)RAMDRAM 2116DRAM 2164一、靜態(tài)隨機存取存儲器SRAMnSRAM的基本存儲單元是觸發(fā)器電路n每個基本存儲單元存儲二進制數(shù)一位n許多個基本存儲單元形成行列存儲矩陣nSRAM一般采用“字結(jié)構(gòu)存儲矩陣：n每個存儲單元存放多位4、8、16等）n每個存儲單元具有一個地址SRAM芯片2114n存儲容量為10244n18個引腳：n10根地址線A9A0n4根數(shù)據(jù)線I/O4I/O1n片選CSn讀寫WE123456789181716151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WEA6A5A4A3A0

5、A1A2CSGNDSRAM芯片6264n存儲容量為8K8n28個引腳：n13根地址線A12A0n8根數(shù)據(jù)線D7D0n片選CEn讀寫WE、OE思考題下列下列SRAM芯片需多少地址輸入端芯片需多少地址輸入端?多少數(shù)據(jù)輸入端多少數(shù)據(jù)輸入端?(1)512X 4位位 (2)1K8位位 (3)2K1位位(4)64K1位位 (5)2K4位位 (6)4K1位位(7)16K1位位 (8)256K1位位 (9)512K4位位(10)16KB (11)64KB二、動態(tài)隨機存取存儲器DRAMnDRAM的基本存儲單元是單個場效應(yīng)管及其極間電容n必須配備“讀出再生放大電路進行刷新n每個基本存儲單元存儲二進制數(shù)一位n許多個

6、基本存儲單元形成行列存儲矩陣nDRAM一般采用“位結(jié)構(gòu)存儲體：n每個存儲單元存放一位n需要8個存儲芯片構(gòu)成一個字節(jié)單元n每個字節(jié)存儲單元具有一個地址DRAM芯片2116n存儲容量為16K1n16個引腳：n7根地址線A6A0n1根數(shù)據(jù)輸入線DINn1 根 數(shù) 據(jù) 輸 出 線DOUTn行地址選通RASn列地址選通CASn讀寫控制WEVBBDINWERASA0A1A2VDDVSSCASDOUTA6A3A4A5VCC12345678161514131211109DRAM芯片2116續(xù)）存儲地址需要分兩批傳送存儲地址需要分兩批傳送行地址選通信號行地址選通信號RAS有效，開始傳有效，開始傳送行地址送行地址

7、隨后，列地址選通信號隨后，列地址選通信號CAS有效，有效，傳送列地址，傳送列地址，CAS相當于片選信號相當于片選信號讀寫信號讀寫信號WE讀有效讀有效數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)從DOUT引腳輸出或輸入引腳輸出或輸入DRAM芯片2164n存儲容量為64K1n16個引腳：n8根地址線A7A0n1根數(shù)據(jù)輸入線DINn1 根 數(shù) 據(jù) 輸 出 線DOUTn行地址選通RASn列地址選通CASn讀寫控制WENCDINWERASA0A2A1GNDVSSCASDOUTA6A3A4A5A712345678161514131211109第三節(jié) 只讀存儲器EPROMEPROM 2716EPROM 2764EPROMn頂部開有一個圓形的

8、石英窗口，用于紫外線透過擦除原有信息n一般使用專門的編程器燒寫器進行編程n編程后，應(yīng)該貼上不透光封條EPROM芯片2716n存儲容量為2K8n24個引腳：n11根地址線A10A0n8根數(shù)據(jù)線DO7DO0n片選/編程CE/PGMn讀寫OEn編程電壓VPPVDDA8A9VPPOEA10CE/PGMDO7DO6DO5DO4DO3123456789101112242322212019181716151413A7A6A5A4A3A2A1A0DO0DO1DO2VssEPROM芯片2764n存儲容量為8K8n28個引腳：n13根地址線A12A0n8根數(shù)據(jù)線D7D0n片選CEn編程PGMn讀寫OEn編程電壓V

9、PPVppA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccPGMNCA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D312345678910111213142827262524232221201918171615思考題v下述EPROM改寫過程,其中正確的是 。vA)使寫信號有效就可以改寫vB)先用高電壓擦除，再改寫新數(shù)據(jù)vC)先用紫外線擦除，再用高電壓寫新數(shù)據(jù)vD)先用紫外線擦除，再用+5v電壓寫新數(shù)據(jù)答案：答案：C思考題vEPROM是指 。vA)只讀存儲器vB)可編程的只讀存儲器vC)可擦除可編程的只讀存儲器vD)電可改寫只讀存儲器 答案：答案：C思考題v計算機內(nèi)存芯片一般采用

10、。vA)DRAM B)SRAM C)EPROM D)ROM 答案：答案：A思考題v如果存儲器有4096個記憶元件，每個存儲單元為4位二進制數(shù)，采用雙譯碼方式，則所需的地址譯碼輸出線的最少數(shù)目是 。vA)10 B)32 C)64 D)1024答案：答案：C思考題v若256K位bit的SRAM芯片具有8條數(shù)據(jù)線，則它具有的地址線條數(shù)為 。vA)14 B)15 C)17 D)18 答案：答案：B思考題v一個SRAM芯片，有14條地址線和8路數(shù)據(jù)線。問該芯片最多能存儲ASCII碼字符的個數(shù)為 。vA)16384 B)32768 C)256 D)14 答案：答案：A思考題vEPROM不同于ROM，是因為

11、 。vA)EPROM只能改寫一次 vB)EPROM只能讀不能寫vC)EPROM可以多次改寫vD)EPROM斷電后信息會丟失 答案：答案：C第四節(jié) 半導體存儲器與CPU的連接n這是本章的重點內(nèi)容這是本章的重點內(nèi)容nSRAM、EPROM與與CPU的連接的連接n譯碼方法同樣適合譯碼方法同樣適合I/O端口端口一、存儲芯片與CPU的連接存儲芯片的數(shù)據(jù)線存儲芯片的地址線存儲芯片的片選端存儲芯片的讀寫控制線1.存儲芯片數(shù)據(jù)線的處理n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：n一次可從芯片中訪問到一次可從芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)n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位數(shù)據(jù)總線相位數(shù)據(jù)總線相連連n若芯片

12、的數(shù)據(jù)線不足若芯片的數(shù)據(jù)線不足8根：根：n一次不能從一個芯片中訪問到一次不能從一個芯片中訪問到8位數(shù)位數(shù)據(jù)據(jù)n利用多個芯片擴充數(shù)據(jù)位利用多個芯片擴充數(shù)據(jù)位n這個擴充方式簡稱這個擴充方式簡稱“位擴展位擴展”位擴展2114（1）A9A0I/O4I/O1片選片選D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CECE舉例 A0 A9 D0 D7 8 I/O 7 I/O 6 I/O 5 I/O 4 I/O 3 I/O 2 I/O 1 10241 I/O 地址線 數(shù)據(jù)線 用10241位的芯片組成1KB RAM的方框圖2.存儲芯片地址線的連接n芯片的地址線通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線相連n

13、尋址時，這部分地址的譯碼是在存儲芯片內(nèi)完成的，我們稱為“片內(nèi)譯碼”片內(nèi)譯碼000H001H002H3FDH3FEH3FFH全0全1000000010010110111101111范圍16進制）A9A03.存儲芯片片選端的譯碼n存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴充容量n也就是擴充了存儲器地址范圍n進展“地址擴充”，需要利用存儲芯片的片選端對多個存儲芯片組進行尋址n這個尋址方法，主要通過將存儲芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)n這種擴充簡稱為“地址擴展或“字擴展”片選端常有效片選端常有效續(xù)） 譯碼和譯碼器n譯碼：將某個特定的“編碼輸入翻譯為唯一“有效輸出的過程n譯碼電路更多的是采用集成譯碼器n

14、常用的2:4譯碼器74LS139n常用的3:8譯碼器74LS138n常用的4:16譯碼器74LS154 全譯碼n所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的譯碼尋址n包括低位地址線對芯片內(nèi)各存儲單元的譯碼尋址片內(nèi)譯碼），高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址片選譯碼）n采用全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的，不存在地址重復n譯碼電路可能比較復雜、連線也較多全譯碼示例A15 A14A13A16CBAE3 2764A19A18A17A12A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全0全10 0 0 1 1 1 00 0 0 1 1 1 0地址范圍A12A0A19A18A17A16A15A14 A13 局

15、部譯碼n只有部分高位地址線參與對存儲芯片的譯碼n每個存儲單元將對應(yīng)多個地址地址重復），需要選取一個可用地址n可簡化譯碼電路的設(shè)計n但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費局部譯碼示例A17 A16A11A0A14 A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19 A15A14 A12A11A0一個可用地址一個可用地址123410101010000001010011全全0全全1全全0全全1全全0全全1全全0全全120000H20FFFH21000H21FFFH22000H22FFFH23000H23FFFH 線選譯碼n只用少

16、數(shù)幾根高位地址線進行芯片的譯碼，且每根負責選中一個芯片組）n雖構(gòu)成簡單，但地址空間嚴重浪費n必然會出現(xiàn)地址重復n一個存儲地址會對應(yīng)多個存儲單元n多個存儲單元共用的存儲地址不應(yīng)使用線選譯碼示例A14A12A0A13(1)2764(2)2764 CECEA19 A15A14 A13A12A0一個可用地址一個可用地址121 00 1全全0全全1全全0全全104000H05FFFH02000H03FFFH切記： A14 A1300的情況不能出現(xiàn)00000H01FFFH的地址不可使用4.存儲芯片的讀寫控制n芯片芯片OE與系統(tǒng)的讀命令線相連與系統(tǒng)的讀命令線相連n當芯片被選中、且讀命令有效時，當芯片被選中、

17、且讀命令有效時，存儲芯片將開放并驅(qū)動數(shù)據(jù)到總存儲芯片將開放并驅(qū)動數(shù)據(jù)到總線線n芯片芯片WE與系統(tǒng)的寫命令線相連與系統(tǒng)的寫命令線相連n當芯片被選中、且寫命令有效時，當芯片被選中、且寫命令有效時，允許總線數(shù)據(jù)寫入存儲芯片允許總線數(shù)據(jù)寫入存儲芯片二、存儲芯片與CPU的配合n存儲芯片與存儲芯片與CPU總線的連接，還有兩總線的連接，還有兩個很重要的問題：個很重要的問題：nCPU的總線負載能力的總線負載能力nCPU能否帶動總線上包括存儲器在內(nèi)能否帶動總線上包括存儲器在內(nèi)的連接器件的連接器件n存儲芯片與存儲芯片與CPU總線時序的配合總線時序的配合nCPU能否與存儲器的存取速度相配合能否與存儲器的存取速度相配

18、合舉例：全譯碼法字擴展舉例：局部譯碼法字擴展 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A13 A12 A11 A10 A9A0 D7D0 WE RD 舉例：線選法A15 A14 A13 A12 A11 A10地址分布0 0 1 1 1 0第一組： 3800H3BFFH0 0 1 1 0 1第二組： 3400H07FFH0 0 1 0 1 1第三組： 2C00H2FF

19、FH0 0 0 1 1 1第四組： 1C00H1FFFH舉例：字位全擴展舉例：只讀存儲器的擴展舉例v某微機系統(tǒng)需擴展內(nèi)存RAM32KB，擴充的內(nèi)存空間為10000H開始的連續(xù)存儲區(qū)，存儲芯片采用16K8的RAM芯片，CPU為8086，下圖是未完成的存儲器結(jié)構(gòu)連接圖。（1試根據(jù)要求補充完成存儲器結(jié)構(gòu)的連接圖。（2寫出各片RAM的所在地址空間。舉例v某微機系統(tǒng)中，某微機系統(tǒng)中，CPUCPU和和EPROMEPROM的連接如圖所示，的連接如圖所示，求此存儲芯片的存儲容量及地址空間范圍。求此存儲芯片的存儲容量及地址空間范圍。舉例n用用8 8片片211421141K1K4 4的的RAMRAM構(gòu)成構(gòu)成4K4

20、K8 8位位的存儲器，并和的存儲器，并和8 8位的微處理器連接，如位的微處理器連接，如下圖。試求：（下圖。試求：（1 14KB RAM4KB RAM的地址范圍。的地址范圍。（2 2存儲器有無重疊區(qū)？為什么？存儲器有無重疊區(qū)？為什么？思考題v若由1K1位的RAM芯片組成一個容量為8K字16位的存儲器時，需要該芯片數(shù)為 。vA)128片 B)256片 C)64片 D)32片答案：答案：A思考題v使用256KB4的存儲器芯片組成1MB的存儲器系統(tǒng)，其地址線至少需要 。vA)20條 B)16條 C)24條 D)12條 答案：答案：A思考題存儲器和CPU之間連接時，應(yīng)考慮的問題包括 。a.總線負載能力 b.時序配合c.地址分配 d.控制信號連接A)a,b,c B)a,b,d C)b,c,d D)a,b,c,d 答案：答案：D思考題用下列芯片構(gòu)成8位64KB存儲器模塊，各需多少塊芯片?(1)4K8位 (2)16K4