第6章 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

1、 存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU的連接的連接 存儲(chǔ)器的工作原理存儲(chǔ)器的工作原理 了解存儲(chǔ)器的工作原理和外部特性了解存儲(chǔ)器的工作原理和外部特性 掌握微機(jī)中存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)掌握微機(jī)中存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成所學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成所需內(nèi)存系統(tǒng)。需內(nèi)存系統(tǒng)。NoImage4.1 存儲(chǔ)器概述存儲(chǔ)器概述 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具有存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具有記憶功能記憶功能的部件，它是由大量的的部件，它是由大量的記憶單元記憶單元(或稱基本或稱基本的存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)電路)組成的組成的, 用來(lái)存放用二進(jìn)制數(shù)用來(lái)存放用二進(jìn)制數(shù)表示的程序和數(shù)據(jù)。表示的程序

2、和數(shù)據(jù)。NoImage記憶單元是一種能表示二進(jìn)制記憶單元是一種能表示二進(jìn)制“ “ 0 ”0 ”和和“1”1”的狀態(tài)并具有記憶功能的的狀態(tài)并具有記憶功能的物理器件物理器件，如，如電容、雙穩(wěn)態(tài)電路等。一個(gè)記憶單元能夠存儲(chǔ)電容、雙穩(wěn)態(tài)電路等。一個(gè)記憶單元能夠存儲(chǔ)二進(jìn)制的一位。由若干記憶單元組成一個(gè)存儲(chǔ)二進(jìn)制的一位。由若干記憶單元組成一個(gè)存儲(chǔ)單元、一個(gè)存儲(chǔ)單元能存儲(chǔ)一個(gè)單元、一個(gè)存儲(chǔ)單元能存儲(chǔ)一個(gè)字字，字有，字有4 4位位、8 8位、位、1616位等稱之為字長(zhǎng)，字長(zhǎng)為位等稱之為字長(zhǎng)，字長(zhǎng)為8 8時(shí)，稱一時(shí)，稱一個(gè)個(gè)字節(jié)字節(jié)。NoImage速度快速度快 容量小容量小速度慢速度慢 容量大容量大寄存器寄存器

3、內(nèi)部?jī)?nèi)部Cache外部外部Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器大容量輔助存儲(chǔ)器大容量輔助存儲(chǔ)器CPUNoImage存儲(chǔ)器操作：存儲(chǔ)器操作： 讀操作，非破壞性。讀操作，非破壞性。 寫操作，破壞性。寫操作，破壞性。存儲(chǔ)器的職能：存儲(chǔ)器的職能： 信息交換中心。信息交換中心。 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。NoImage一、存儲(chǔ)器分類一、存儲(chǔ)器分類1. 1. 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器( (內(nèi)存或主存內(nèi)存或主存) ) 功能功能：存儲(chǔ)當(dāng)前運(yùn)行所需的程序和數(shù)據(jù)。：存儲(chǔ)當(dāng)前運(yùn)行所需的程序和數(shù)據(jù)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：CPU可以直接訪問(wèn)并與其交換信可以直接訪問(wèn)并與其交換信 息，容量小，存取速度快。息，容量小，存取速度快。NoIm

4、age2. 2. 外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器( ( 外存外存) ) 功能功能：存儲(chǔ)當(dāng)前不參加運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。：存儲(chǔ)當(dāng)前不參加運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：CPU不能直接訪問(wèn)，配備專門設(shè)不能直接訪問(wèn)，配備專門設(shè)備才能進(jìn)行交換信息，容量大，備才能進(jìn)行交換信息，容量大，存取速度慢。存取速度慢。NoImage目前，存儲(chǔ)器使用的存儲(chǔ)介質(zhì)有半導(dǎo)體器件目前，存儲(chǔ)器使用的存儲(chǔ)介質(zhì)有半導(dǎo)體器件，磁性材料，光盤等。一般把半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片，磁性材料，光盤等。一般把半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片作為內(nèi)存。由于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有存取速度快、作為內(nèi)存。由于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有存取速度快、集成度高、體積小、功耗低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，集成度高、體積小、功

5、耗低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，在此我們只討論在此我們只討論半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器靜態(tài)隨機(jī)SRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)DRAM一次性編程 PROM可擦除 EPROM紫外光擦除 UREPROM電擦除 EEPROM讀寫存儲(chǔ)器 RAM只讀存儲(chǔ)器 ROM雙極型MOS掩膜ROM可編程ROM 圖4.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類NoImage二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由地址寄存器，譯碼電路、存儲(chǔ)體、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由地址寄存器，譯碼電路、存儲(chǔ)體、讀讀/寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器、控制邏輯等寫控制電路、數(shù)據(jù)寄存器、控制邏輯等6個(gè)部分組成。個(gè)部分組成。 ABDB 啟動(dòng)片選讀/寫圖圖4.3 4

6、.3 存儲(chǔ)器的基本組成存儲(chǔ)器的基本組成NoImage NoImage(1) 單譯碼方式單譯碼方式 Ap-1 Ap-2 A1 A0 N 取 1 譯 碼 器基本存儲(chǔ)電路p個(gè)輸入M位位位位線線D0 D1 DM1 N根字線根字線N=2p 個(gè)地址個(gè)地址W0 W1 選中的字線輸出M位Wn-1 輸出緩沖放大器 圖4.4 單譯碼尋址示意圖NoImage(2) 雙譯碼方式雙譯碼方式A0 A1 A2 A3 A4 X0 X31 .W0,0 W31,0 W0,31 W31,31 Y0 Y31 基本存儲(chǔ)電路R/W控制Y(列)地址譯碼及I/O控制數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出A5 A6 A7 A8 A9 X(行)地址譯碼器 圖4.5

7、雙譯碼結(jié)構(gòu)示意圖NoImage NoImage NoImageNoImage三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的主要技術(shù)指標(biāo)三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的主要技術(shù)指標(biāo)1. 1. 存儲(chǔ)容量（存放二進(jìn)制信息的總位數(shù)）存儲(chǔ)容量（存放二進(jìn)制信息的總位數(shù)）存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)常用單位：常用單位：MB、GB、TB其中：其中：1kB=210B 1M=210kB=220B 1GB=210MB=230B 1TB=210GB=240BNoImage2. 2. 存取時(shí)間存取時(shí)間存取時(shí)間存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)間。指啟又稱存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)間。指啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所需的時(shí)動(dòng)一

8、次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所需的時(shí)間間 tA。3. 3. 存取周期存取周期存取周期存取周期是連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)是連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作所需的最小的時(shí)間間隔器操作所需的最小的時(shí)間間隔TC，一般，一般TCtA 。NoImage4. 4. 可靠性可靠性可靠性指存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)及溫度等變可靠性指存儲(chǔ)器對(duì)電磁場(chǎng)及溫度等變化的抗干擾能力?；目垢蓴_能力。5. 5. 其他指標(biāo)其他指標(biāo)體積、重量、功耗體積、重量、功耗(包括維持功耗和包括維持功耗和操作功耗操作功耗)。NoImage4.2隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM一、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器一、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM圖4.6為6個(gè)MOS管組成的雙穩(wěn)態(tài)電路。

9、圖4.6 六管靜態(tài)RAM基本存儲(chǔ)電路Y地址譯碼地址譯碼VccV7 I / OV8 I / OV3V4V5V2V6A V1B DiDiX地址譯碼地址譯碼圖中圖中V V1 1V V2 2是工是工作管，作管，V V3 3V V4 4是是負(fù)載管，負(fù)載管，V V5 5V V6 6是 控 制 管 ，是 控 制 管 ，V V7 7V V8 8也是控制也是控制管，它們?yōu)橥?，它們?yōu)橥涣芯€上的存一列線上的存儲(chǔ)單元共用。儲(chǔ)單元共用。NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 不需要刷新，簡(jiǎn)化外圍電路。不需要刷新，簡(jiǎn)化外圍電路。 (2) 內(nèi)部管子較多，功耗大，集成度低。內(nèi)部管子較多，功耗大，集成度低。NoImage 典型的

10、靜態(tài)典型的靜態(tài)RAM芯片芯片 不同的靜態(tài)不同的靜態(tài)RAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，只是在不同容量的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，只是在不同容量時(shí)其存儲(chǔ)體的矩陣排列結(jié)構(gòu)不同。典型的靜態(tài)時(shí)其存儲(chǔ)體的矩陣排列結(jié)構(gòu)不同。典型的靜態(tài)RAM芯片如芯片如Intel 6116（2K8位），位），6264（8K8位），位），62128（16K8位）和位）和62256（32K8位）等。位）等。 圖圖4.8為為SRAM 6264芯片的引腳圖，其容量為芯片的引腳圖，其容量為8K8位，位，即共有即共有8K（213）個(gè)單元，每單元）個(gè)單元，每單元8位。因此，共需地址線位。因此，共需地址線13條，即條，即A12A0；數(shù)據(jù)線；數(shù)據(jù)線8條即條即

11、I/O8I/O1、WE、OE、CE1、CE2的共同作用決定了的共同作用決定了SRAM 6264的操作方式，如表的操作方式，如表4.1所示。所示。 NoImage1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 156264 NC A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12I/O1 I/O2 I/O3GNDVCCWE CE2 A3 A2 A1 OE A0 CE1 I/O8 I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 表表4.1 6264的操作方式的操作方式I/O1 I/O8IN寫寫 0100I

12、N寫寫 1100OUT讀讀 0101高阻高阻輸出禁止輸出禁止1101高阻高阻未選中未選中0高阻高阻未選中未選中1I/O1 I/O8方式方式 WE CE1CE2OE 圖4.8 SRAM 6264引腳圖NoImageDRAM的基本存儲(chǔ)電路的基本存儲(chǔ)電路(存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元)有單有單管和四管等結(jié)構(gòu)，這里僅介紹單管存儲(chǔ)單元管和四管等結(jié)構(gòu)，這里僅介紹單管存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)原理。的結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)原理。二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM刷新放大器刷新放大器數(shù)據(jù)I/O線T1CS行選擇信號(hào)行選擇信號(hào)圖4.9 單管DRAM基本存儲(chǔ)元電路T2列選擇列選擇 信號(hào)信號(hào)圖圖4.9為單管動(dòng)態(tài)為單管動(dòng)態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)

13、電路，由的基本存儲(chǔ)電路，由MOS晶體管和一個(gè)電容晶體管和一個(gè)電容CS組成。組成。 NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 每次讀出后，內(nèi)容被破壞，要采取恢復(fù)每次讀出后，內(nèi)容被破壞，要采取恢復(fù)措施，即需要刷新，外圍電路復(fù)雜。措施，即需要刷新，外圍電路復(fù)雜。(2) 集成度高，功耗低。集成度高，功耗低。NoImage 典型的動(dòng)態(tài)典型的動(dòng)態(tài)RAM芯片芯片 一種典型的一種典型的DRAM如如Intel 2164。2164是是64K1位的位的DRAM芯片，片內(nèi)含有芯片，片內(nèi)含有64K個(gè)存儲(chǔ)單元，所以，需要個(gè)存儲(chǔ)單元，所以，需要16位位地址線尋址。為了減少地址線引腳數(shù)目，采用行和列兩地址線尋址。為了減少地址線引腳數(shù)

14、目，采用行和列兩部分地址線各部分地址線各8條，內(nèi)部設(shè)有行、列地址鎖存器。利用外條，內(nèi)部設(shè)有行、列地址鎖存器。利用外接多路開關(guān)，先由行選通信號(hào)接多路開關(guān)，先由行選通信號(hào)RAS選通選通8位行地址并鎖存。位行地址并鎖存。隨后由列選通信號(hào)隨后由列選通信號(hào)CAS選通選通8位列地址并鎖存，位列地址并鎖存，16位地址位地址可選中可選中64K存儲(chǔ)單元中的任何一個(gè)單元。存儲(chǔ)單元中的任何一個(gè)單元。 圖4.10(a) Intel 2164 DRAM芯片引腳圖GNDDin A7 A5 A4 A3 A6 Dout VCCA0 A1 A2 NC21641 16 8 9WERASCASA0A7：地址輸入：地址輸入 CAS：

15、列地址選通：列地址選通 RAS：行地址選通：行地址選通 WE：寫允許：寫允許 Din：數(shù)據(jù)輸入：數(shù)據(jù)輸入 Dout： 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 Vcc：電源：電源 GND：地：地 圖4.10(b) Intel 2164 DRAM內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DoutWEDin CASRASA7 A1 A0 8 位 地 址 鎖 存 器128128 矩陣128個(gè)讀出放大器1/2列譯碼128個(gè)讀出放大器128128 矩陣128128 矩陣128個(gè)讀出放大器1/2列譯碼128個(gè)讀出放大器128128 矩陣4選1 I/O門控輸出緩沖器行時(shí) 鐘緩 沖器列時(shí) 鐘緩 沖器寫允 許時(shí) 鐘緩 沖器數(shù)據(jù) 輸入 緩沖 器NoImage包含：包

16、含：(1) 存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體 外圍電路外圍電路 a. 地址譯碼器地址譯碼器 b. 讀讀/寫控制及寫控制及I/O電路電路 c. 片選控制片選控制CS二、二、RAM的組成的組成NoImage4.3 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器( (ROM) )輸出電路Y 譯碼存儲(chǔ)矩陣X 譯 碼控 制 邏 輯地 址 碼 D7 D0它包含有它包含有 (1) 地址譯碼器地址譯碼器 (2) 存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)矩陣 (3) 控制邏輯控制邏輯 (4) 輸出電路輸出電路 圖4.11 ROM組成框圖NoImage一、掩膜一、掩膜ROM特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 器件制造廠在制造時(shí)編制程序器件制造廠在制造時(shí)編制程序,用戶用戶不能修改。不能修改。 (2) 用

17、于產(chǎn)品批量生產(chǎn)。用于產(chǎn)品批量生產(chǎn)。 (3) 可由二極管和三極管電路組成?？捎啥O管和三極管電路組成。NoImage1.1.字譯碼結(jié)構(gòu)字譯碼結(jié)構(gòu) 圖4.12為二極管構(gòu)成的44位的存儲(chǔ)矩陣，地址譯碼采用單譯碼方式，它通過(guò)對(duì)所選定的某字線置成低電平來(lái)選擇讀取的字。位于矩陣交叉點(diǎn)并與位線和被選字線相連的二極管導(dǎo)通，使該位線上輸出電位為低電平，結(jié)果輸出為“0”，否則為“1”。 R R R RVCC1 2 3 4字線位4 位3 位2 位1輸出數(shù)據(jù)位圖4.12 二極管ROM二極管二極管ROM陣列陣列4 3 2 1位位字字1 2 3 40 0 0 00 0 1 10 1 0 11 0 1 0用用MOS三極三極

18、管取代二極管便構(gòu)成了管取代二極管便構(gòu)成了MOS ROM陣列陣列字線1 字線2 字線3 字線4字 地 址 譯 碼 器VDDD4 D3 D2 D1A1 A000 01 10 11位線1位線2位線3位線44 3 2 1位位字字1 2 3 40 0 1 01 1 0 11 1 1 00 1 0 0D4 D3 D2 D1圖4.13 MOS管ROM陣列NoImage NoImage2.2.復(fù)合譯碼結(jié)構(gòu)復(fù)合譯碼結(jié)構(gòu) 如圖如圖4.14是一個(gè)是一個(gè)10241位的位的MOS ROM電路。電路。10條地址信號(hào)線分成兩組，分條地址信號(hào)線分成兩組，分別經(jīng)過(guò)別經(jīng)過(guò)X和和Y譯碼，各產(chǎn)生譯碼，各產(chǎn)生32條選擇線。條選擇線。X

19、譯碼輸出選中某一行，但這一行中，哪一譯碼輸出選中某一行，但這一行中，哪一個(gè)能輸出與個(gè)能輸出與I/O電路相連，還取決于電路相連，還取決于Y譯碼譯碼輸出，故每次只選中一個(gè)單元。輸出，故每次只選中一個(gè)單元。 A5 A6 A7 A8 A9A0 A1 A2 A3 A4 VCC 圖4.14 復(fù)合譯碼的MOS ROM電路NoImage3.3.雙極型雙極型ROM電路電路 雙極型雙極型ROM的速度比的速度比MOS ROM快，快，它的取數(shù)時(shí)間約為幾十它的取數(shù)時(shí)間約為幾十ns，可用于速度要，可用于速度要求較高的微機(jī)系統(tǒng)中。圖求較高的微機(jī)系統(tǒng)中。圖4.15是一種雙極是一種雙極型型ROM的結(jié)構(gòu)圖，容量為的結(jié)構(gòu)圖，容量為

20、2564位。位。 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 圖4.15 一種雙極型ROM的結(jié)構(gòu)圖NoImageNoImage二、可編程二、可編程ROM (PROM)NoImage圖4.16 熔絲式PROM的基本存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 出廠時(shí)里面沒有信息。出廠時(shí)里面沒有信息。 (2) 用戶根據(jù)自己需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)置用戶根據(jù)自己需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)置(編程編程)。 (3) 只能使用一次，一旦進(jìn)行了編程不能擦只能使用一次，一旦進(jìn)行了編程不能擦除片內(nèi)信息。除片內(nèi)信息。 NoImage三、可擦除、可編程三、可擦除、可編程ROM（EPROM）NoImagePPSD SIO2 SIO2+N基

21、底源極漏極多晶硅浮置柵字選線浮置柵 場(chǎng)效應(yīng)管位線(a) EPROM的基本存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(b) 浮置柵雪崩注入型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 可以多次修改擦除?？梢远啻涡薷牟脸?。 (2) EPROM通過(guò)紫外線光源擦除通過(guò)紫外線光源擦除(編程后，編程后，窗口應(yīng)貼上不透光膠紙窗口應(yīng)貼上不透光膠紙)。 (3) E2PROM電可擦除。電可擦除。NoImage 典型的典型的EPROM芯片芯片 常用的典型常用的典型EPROM芯 片 有 ：芯 片 有 ： 2716（2K8）、）、2732（4K8）、）、2764（8K8）、）、27128（16K8）、）、27256（32K8）、）、27512（64K

22、8）等。）等。 Intel-2764芯片是一塊芯片是一塊8K8bit的的EPROM芯片，如圖所示：芯片，如圖所示：允許輸出和片選邏輯CEA0A12 Y譯碼X譯碼 輸出緩沖 Y門8K8位存儲(chǔ)矩陣 OE數(shù)據(jù)輸出. 2764結(jié)構(gòu)框圖VCCPGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 152764VPP A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0D0 D1 D2GND封裝及引腳封裝及引腳2764封裝圖 A0A12

23、 地址輸入，213=8192=8K D0D7 雙向數(shù)據(jù)線 VPP 編程電壓輸入端 OE 輸出允許信號(hào) CE 片選信號(hào) PGM 編程脈沖輸入端，讀數(shù)據(jù) 時(shí)，PGM=1操作方式操作方式讀讀輸出禁止輸出禁止備用備用(功率下降功率下降)編程禁止編程禁止編程編程Intel 編程編程校驗(yàn)校驗(yàn)Intel 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符CEOEPGMA9VppVcc輸出輸出L L H H L L L LL H X X H H L LH H X X L L H HX X X X X X X HVcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc Vcc VccVcc Vcc Vcc Vpp Vpp Vpp Vpp VccDOUT 高阻

24、高阻 高阻高阻 高阻高阻 DIN DIN DOUT 編碼編碼2764操作方式操作方式NoImage2764中第中第26腳為腳為NC，若改為，若改為A13，則為，則為27128芯片封裝圖，芯片封裝圖，27128是一塊是一塊16K8bit的的EPROM芯片，其操作與芯片，其操作與2764相同。相同。注意注意: :NoImage四、電可擦除可編程四、電可擦除可編程ROM（EEPROM） NoImage+VG +VD NoImage五、五、Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器NoImage NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：固有的非易失性固有的非易失性 它不同于靜態(tài)它不同于靜態(tài)RAM，不需要備用電池來(lái)確保，不需要備用電池來(lái)

25、確保數(shù)據(jù)存留，也不需要磁盤作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存留，也不需要磁盤作為動(dòng)態(tài)RAM的后備存的后備存儲(chǔ)器。儲(chǔ)器。 (2) 經(jīng)濟(jì)的高密度經(jīng)濟(jì)的高密度 Intel的的1M位閃速存儲(chǔ)器的成本按每位計(jì)要比位閃速存儲(chǔ)器的成本按每位計(jì)要比靜態(tài)靜態(tài)RAM低一半以上。閃速存儲(chǔ)器的成本僅比容低一半以上。閃速存儲(chǔ)器的成本僅比容量相同的動(dòng)態(tài)量相同的動(dòng)態(tài)RAM稍高，但卻節(jié)省了輔助存儲(chǔ)器稍高，但卻節(jié)省了輔助存儲(chǔ)器（磁盤）的額外費(fèi)用和空間。（磁盤）的額外費(fèi)用和空間。 NoImage特點(diǎn)：特點(diǎn)：(3) 可直接執(zhí)行可直接執(zhí)行 由于省去了從磁盤到由于省去了從磁盤到RAM的加載步驟，查的加載步驟，查詢或等待時(shí)間僅決定于閃速存儲(chǔ)器，用戶可充分詢

26、或等待時(shí)間僅決定于閃速存儲(chǔ)器，用戶可充分享受程序和文件的高速存取以及系統(tǒng)的迅速啟動(dòng)享受程序和文件的高速存取以及系統(tǒng)的迅速啟動(dòng)。 (4) 固態(tài)性能固態(tài)性能 閃速存儲(chǔ)器是一種低功耗、高密度且沒有移閃速存儲(chǔ)器是一種低功耗、高密度且沒有移動(dòng)部分的半導(dǎo)體技術(shù)。便攜式計(jì)算機(jī)不再需要消動(dòng)部分的半導(dǎo)體技術(shù)。便攜式計(jì)算機(jī)不再需要消耗電池以維持磁盤驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，或由于磁盤組件耗電池以維持磁盤驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，或由于磁盤組件而額外增加體積和重量。用戶不必再擔(dān)心工作條而額外增加體積和重量。用戶不必再擔(dān)心工作條件變壞時(shí)磁盤會(huì)發(fā)生故障。件變壞時(shí)磁盤會(huì)發(fā)生故障。 NoImage4.4 4.4 存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器與CPU的接口技術(shù)的接口

27、技術(shù)數(shù)據(jù)總線控制總線CPU 地址總線 存 儲(chǔ) 器 圖圖4.19 CPU與存儲(chǔ)器連接示意圖與存儲(chǔ)器連接示意圖 一、存儲(chǔ)器與一、存儲(chǔ)器與CPU的連接的連接NoImage1. 1. CPU總線的負(fù)載能力?？偩€的負(fù)載能力。 (1) 直流負(fù)載能力 一個(gè)TTL電平(2) 電容負(fù)載能力 100PF由于存儲(chǔ)器芯片是MOS器件，直流負(fù)載很小，它的輸入電容為510PF。所以a. a. 小系統(tǒng)中，小系統(tǒng)中，CPU與存儲(chǔ)器可直連，與存儲(chǔ)器可直連，b. b. 大系統(tǒng)常加驅(qū)動(dòng)器大系統(tǒng)常加驅(qū)動(dòng)器, , 在在8086系統(tǒng)中系統(tǒng)中, ,常用常用8226、 8227總線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)?？偩€收發(fā)器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。NoImage2. CP

28、U的時(shí)序和存儲(chǔ)器芯片存取速度的配合的時(shí)序和存儲(chǔ)器芯片存取速度的配合選擇存儲(chǔ)器芯片要盡可能滿足CPU取指令和讀寫存儲(chǔ)器的時(shí)序要求。一般選高速存儲(chǔ)器，避免需要在CPU有關(guān)時(shí)序中插入TW，降低CPU速度，增加WAIT信號(hào)產(chǎn)生電路。NoImage3. 3. 存儲(chǔ)器的地址分配和選片問(wèn)題。存儲(chǔ)器的地址分配和選片問(wèn)題。(1) 確定整機(jī)存儲(chǔ)容量。 (2) 整機(jī)存儲(chǔ)容量在整個(gè)存儲(chǔ)空間的位置。 (3) 選用存儲(chǔ)器芯片的類型和數(shù)量。 (4) 劃分RAM、ROM區(qū)，地址分配，畫出 地址分配圖。NoImage一般指存儲(chǔ)器的一般指存儲(chǔ)器的WE、OE、CS等等與與CPU的的RD、WR等相連，不同的存儲(chǔ)等相連，不同的存儲(chǔ)器和

29、器和CPU連接時(shí)其使用的控制信號(hào)也不連接時(shí)其使用的控制信號(hào)也不完全相同。完全相同。4. 4. 控制信號(hào)的連接控制信號(hào)的連接NoImage 單片的存儲(chǔ)器芯片的容量是有限的，整單片的存儲(chǔ)器芯片的容量是有限的，整機(jī)的存儲(chǔ)器由若干芯片組成，應(yīng)考慮到：機(jī)的存儲(chǔ)器由若干芯片組成，應(yīng)考慮到：1. . 地址的分配。地址的分配。 2. . 存儲(chǔ)器芯片的選擇存儲(chǔ)器芯片的選擇( (片選片選) )CPU對(duì)存儲(chǔ)器操作時(shí)，先進(jìn)行片選，再?gòu)倪x中芯片中根據(jù)地址譯碼選擇存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。NoImage存儲(chǔ)器空間的劃分和地址編碼是靠地址線來(lái)存儲(chǔ)器空間的劃分和地址編碼是靠地址線來(lái)實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)器其

30、地對(duì)于多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)器其地址編碼的原則是：址編碼的原則是： 一般情況下，CPU能提供的地址線根數(shù)大于存儲(chǔ)器芯片地址線根數(shù)，對(duì)于多片6264與8086相連的存儲(chǔ)器，A0A12作為片內(nèi)選址，A13A19作為選擇不同的6264。1. 1. 低位片內(nèi)選址低位片內(nèi)選址2. 2. 高位選擇芯片高位選擇芯片( (片選片選) )NoImage1. 1. 線選法：線選法： CPU中用于“選片選片”的高位地址線(即存儲(chǔ)器芯片未用完地址線)若一根連接一組芯片的片選端，該根線經(jīng)反相后，連接另一組芯片的片選端，這樣一條線可選中兩組芯片，這種方法稱之為線選法線選法。片選信號(hào)產(chǎn)生的方法片選信號(hào)產(chǎn)生的方法NoIma

31、ge NoImageA12A0 2764 （甲）2764 （乙）A14 A13 CECE圖4.20 線選法 NoImage 全譯碼法中，對(duì)剩余的全部高位地址全譯碼法中，對(duì)剩余的全部高位地址線進(jìn)行譯碼稱為線進(jìn)行譯碼稱為全譯碼法。全譯碼法。a. 譯碼電路復(fù)雜。 b. 每組的地址區(qū)間是確定的、唯一的。特點(diǎn)：特點(diǎn)：2.2.全譯碼法：全譯碼法： 圖圖4.21為全譯碼的為全譯碼的2個(gè)例子。前一例采用門電路譯碼，后例采個(gè)例子。前一例采用門電路譯碼，后例采用用38譯碼器譯碼。譯碼器譯碼。38譯碼器有譯碼器有3個(gè)控制端：個(gè)控制端：G1，G2A，G2B，只有，只有當(dāng)當(dāng)G1=1，G2A=0，G2B=0，同時(shí)滿足時(shí)，

32、譯碼輸出才有效。究竟輸出，同時(shí)滿足時(shí)，譯碼輸出才有效。究竟輸出(Y0Y7)中是哪個(gè)有效，則由選擇輸入中是哪個(gè)有效，則由選擇輸入C、B及及A三端狀態(tài)三端狀態(tài)決定。決定。CBA=000時(shí)，時(shí)，Y0有效，有效，CBA=001時(shí)，時(shí)，Y1有效，依此類推。單片有效，依此類推。單片2764（8K8位，位，EPROM）在高位地址）在高位地址A19A13=0000110時(shí)被選中時(shí)被選中。圖圖4.21 4.21 全譯碼法全譯碼法G2A G1 G2BY6 74LS138A16NoImagea. 譯碼電路較復(fù)雜。 b. 每組的地址區(qū)間不唯一，有地址重疊。 在譯碼法中，只對(duì)剩余的高位地址線在譯碼法中，只對(duì)剩余的高位地

33、址線的某幾根進(jìn)行譯碼，稱為的某幾根進(jìn)行譯碼，稱為部分譯碼法部分譯碼法。關(guān)于部分譯碼法例題見后面內(nèi)容。關(guān)于部分譯碼法例題見后面內(nèi)容。特點(diǎn)：特點(diǎn)：3.3.部分譯碼法部分譯碼法 ( (局部譯碼法局部譯碼法) )： 圖圖4. 22所示的電路，采用部分譯碼對(duì)所示的電路，采用部分譯碼對(duì)4個(gè)個(gè)2732芯片（芯片（4K8位，位，EPROM）進(jìn)行尋址。譯碼時(shí)，未使用高位地址線）進(jìn)行尋址。譯碼時(shí)，未使用高位地址線A19、A18和和A15。所以，每個(gè)芯片將同時(shí)具有所以，每個(gè)芯片將同時(shí)具有23=8個(gè)可用且不同的地址范圍（即重疊個(gè)可用且不同的地址范圍（即重疊區(qū)）。區(qū)）。 芯片芯片 A19 A15 A14A12 A11

34、A0 一個(gè)可用地址范圍一個(gè)可用地址范圍 1 00 000 全全0全全1 0000000FFFH 2 00 001 全全0全全1 0100001FFFH 3 00 010 全全0全全1 0200002FFFH 4 00 011 全全0全全1 0300003FFFH 2732 (1)2732 (4)2732 (2)2732 (3)CECECECEY0 Y1 Y2 Y3G1 G2A G2BC B AM/IO A16 A17A14 A13 A12A11A0NoImage1. 8086存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器中，任何兩相鄰的字節(jié)被定義為一個(gè)字，構(gòu)成字的兩個(gè)字節(jié)都有各自的字節(jié)地址。(1) 字的地址：字的

35、地址：字的高字節(jié)放高地址字的高字節(jié)放高地址，低字節(jié)放低低字節(jié)放低 地址地址，低字節(jié)的地址作為字的地址低字節(jié)的地址作為字的地址 (2) 字的存放方式字的存放方式： a. 非規(guī)則存放非規(guī)則存放: 若一個(gè)字從奇數(shù)地址開始存放 b. 規(guī)則存放規(guī)則存放: 若一個(gè)字從偶數(shù)地址開始存放 (3) 字的存放原則字的存放原則：規(guī)則存放規(guī)則存放 二、簡(jiǎn)單的二、簡(jiǎn)單的8086存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)NoImage圖4.23 字的規(guī)則存放和非規(guī)則存放字的規(guī)則存放字的規(guī)則存放字的非規(guī)則存放字的非規(guī)則存放存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器地址地址 00200H 00201H 00202H 00203H 00204H 00205H 0

36、0206H 34H12H字節(jié)變量78H56H字節(jié)變量NoImage為了實(shí)現(xiàn)規(guī)則存放，將為了實(shí)現(xiàn)規(guī)則存放，將8086的的1MB存儲(chǔ)存儲(chǔ)空間分成兩個(gè)空間分成兩個(gè)512KB的存儲(chǔ)體，具體為：的存儲(chǔ)體，具體為： (1) 偶數(shù)存儲(chǔ)體與偶數(shù)存儲(chǔ)體與8086的的D0D7相連。相連。(2) 奇數(shù)存儲(chǔ)體與奇數(shù)存儲(chǔ)體與8086中中D8D15相連。相連。(3) A1A19用來(lái)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體的字節(jié)用來(lái)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)存儲(chǔ)體的字節(jié)單元。單元。(4) A0和和BHE( (高高8位數(shù)據(jù)總線允許位數(shù)據(jù)總線允許) )信號(hào)用信號(hào)用來(lái)選擇存儲(chǔ)體。來(lái)選擇存儲(chǔ)體。NoImage圖4.24 存儲(chǔ)體與總線的連接DBD15D8 D7D0 奇存儲(chǔ)體 A0ABBHEA19 A1偶存儲(chǔ)體 CSA19A1D7D0 CSA19A1D7D0 808