微機原理及接口技術第5章存儲器02

1、微機原理及接口技術第5章 存儲器5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）2ROM：在微機系統(tǒng)的在線運行過程中，只能對其進行讀在微機系統(tǒng)的在線運行過程中，只能對其進行讀操作，而不能進行寫操作的一類存儲器。操作，而不能進行寫操作的一類存儲器。非易失性存儲器，存放不經常修改的數(shù)據、程序非易失性存儲器，存放不經常修改的數(shù)據、程序等。等。5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）n掩模掩模ROMn一次性可編程一次性可編程ROM（PROM）n紫外線擦除可編程紫外線擦除可編程ROM（EPROM）n電擦除可編程電擦除可編程ROM（EEPROM）常用常用3n外存平均訪問時間外存平均訪問時間ms級：級：硬盤：硬盤：

2、910ms光盤：光盤：80120msn內存平均訪問時間內存平均訪問時間ns級：級：SRAM Cache：15nsSDRAM內存：內存：715nsEDO內存：內存：6080nsEPROM存儲器：存儲器：100400ns42764芯片：芯片：8K8bit1. 引線引線 A12A0 D7D0 CE：片選：片選 OE：數(shù)據輸出允許：數(shù)據輸出允許 PGM編程時：編程脈沖輸入編程時：編程脈沖輸入讀時：讀時：“1”5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 一、一、EPROM52. 連接連接5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 一、一、EPROM【例例】若利用全地址若利用全地址譯碼將譯碼將EPROM 27

3、64接在首地接在首地址位址位A0000H的的內存區(qū)，試畫內存區(qū)，試畫連接圖。連接圖。63. 編程編程5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 一、一、EPROM(1) 擦除：紫外線擦除：紫外線 1520min 每單元內容均為每單元內容均為FFH(2) EPROM編程編程n標準編程：標準編程：2764 8K8n快速編程：快速編程：27C040 512K8727C04013V（Only in program mode）5VGNDChip EnableOutput EnableVpp 編程電壓編程電壓 編程：編程：13V 正常讀：正常讀：VCCG 輸出允許輸出允許E 編程：編程脈沖，編程：編程脈沖，

4、100s 正常讀：片選正常讀：片選8工作方式工作方式E/PGMGVCCVppD7D0待用待用1x5V5V高阻高阻讀出讀出005V5V輸出輸出讀出禁止讀出禁止015V5V高阻高阻編程寫入編程寫入負脈沖負脈沖（ 100s ）16.5V13V輸入輸入編程校驗編程校驗006.5V13V輸出輸出編程禁止編程禁止016.5V13V高阻高阻27C040 工作控制工作控制93. 編程編程5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 一、一、EPROM(2) EPROM編程編程A. EPROM標準編程標準編程：早期工藝，編程脈沖：早期工藝，編程脈沖50ms 5VVCC；編程電壓；編程電壓Vpp CE0，OE1 給給

5、Addr、Data，穩(wěn)定后在，穩(wěn)定后在PGM上加上加50ms5ms的編程脈沖（寫入）；的編程脈沖（寫入）；OE=0讀讀出校驗（可選），出校驗（可選），OE1 重復重復，寫完全部，寫完全部 全面校驗全面校驗l校驗不對校驗不對擦除重寫擦除重寫l正確：先去正確：先去Vpp，再去，再去VCC，拔下，拔下EPROM，插回系統(tǒng)。，插回系統(tǒng)。103. 編程編程5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 一、一、EPROM(2) EPROM編程編程標準編程標準編程的的缺點缺點：nEPROM容量大容量大時間長。例：時間長。例：1MB50ms14.56小時小時n不安全不安全編程脈沖太寬使功耗過大編程脈沖太寬使功耗過

6、大損壞損壞EPROMB. EPROM快速編程快速編程：編程脈沖減小至編程脈沖減小至1ms甚至甚至0.1ms VCC6.5V；VPP13V 用用0.1ms編程脈沖快速寫完所有單元編程脈沖快速寫完所有單元 從頭到尾校驗；若某單元未寫上，再寫，再從頭到尾校驗；若某單元未寫上，再寫，再校驗（最多校驗（最多10次）次） VCCVpp5V，校驗所有單元。，校驗所有單元。105 秒秒27C040512K8P157【例例】利用利用2732和和6264構成從構成從00000H02FFFH的的ROM存儲區(qū)和從存儲區(qū)和從03000H06FFFH的的RAM存儲存儲區(qū)。畫出與區(qū)。畫出與8088系統(tǒng)總線的連接圖。（不考慮

7、板內系統(tǒng)總線的連接圖。（不考慮板內總線驅動）總線驅動）【分析分析】nROM區(qū)：（區(qū)：（2FFF1）/ 400 C，共，共12KB 需需3片片nRAM區(qū)：區(qū)：4000 / 400 10，共，共16KB 需需2片片A19A18A17A16A15A14A13A1200000000000000010000001000000011000001000000010100000110ROMRAM數(shù)據、地址、控制信號加驅動數(shù)據、地址、控制信號加驅動驅動后的信號驅動后的信號原始信號原始信號14數(shù)據、地址、控制信號加驅動（續(xù)）數(shù)據、地址、控制信號加驅動（續(xù)）位擴展位擴展161. 引線引線A12A0、D7D0CE 片

8、選片選00OE 輸出允許輸出允許01WE 寫允許寫允許10Ready/Busy 漏極開路漏極開路5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 二、二、E2PROM 電擦除電擦除98C64A：8K8（并行）（并行） 還有串行還有串行E2PROM讀讀寫寫172. 工作過程工作過程A. 讀讀B. 寫：寫： 按字節(jié)；按字節(jié)； 按頁按頁5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 二、二、E2PROM 按字節(jié)編程按字節(jié)編程P159，圖，圖5.24時序：地址，片選，數(shù)據，時序：地址，片選，數(shù)據，WE一次寫入一個字節(jié)，時序與一次寫入一個字節(jié)，時序與SRAM一樣。一樣。CPU寫內存指令，將地址、數(shù)據寫入芯片內部寫內存

9、指令，將地址、數(shù)據寫入芯片內部 芯片內部的寫入機制開始寫入（需幾芯片內部的寫入機制開始寫入（需幾ms，如，如510ms），這期間），這期間Busy有效，不能對該芯片讀寫有效，不能對該芯片讀寫 Busy1，寫下一字節(jié)。，寫下一字節(jié)。ns級級18圖圖5.24 EEPROM NMC 98C64A的寫入時序的寫入時序 100nsOE1510 ms195.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 二、二、E2PROM 按頁編程按頁編程l按字節(jié)按字節(jié)每字節(jié)每字節(jié)510ms容量容量，速度，速度l按頁寫入時，連續(xù)若干個單元被定義為一頁按頁寫入時，連續(xù)若干個單元被定義為一頁（不同廠家的產品，頁大小不一樣），如（不同

10、廠家的產品，頁大小不一樣），如1024個單元為一頁。個單元為一頁。l按頁編程：按廠家要求連續(xù)快速寫滿一頁，等按頁編程：按廠家要求連續(xù)快速寫滿一頁，等待芯片內部忙待芯片內部忙510ms。若。若1024個單元為一頁，個單元為一頁，則速度提高了則速度提高了1024倍（近似值，連續(xù)快寫也需倍（近似值，連續(xù)快寫也需要時間）。要時間）。202. 連接使用連接使用P160，圖，圖5.25，將，將55H寫滿寫滿98C64的程序。的程序。5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 二、二、E2PROM優(yōu)點：可單字節(jié)隨機讀寫（不需擦除，優(yōu)點：可單字節(jié)隨機讀寫（不需擦除，可直接改寫數(shù)據）?？芍苯痈膶憯?shù)據）。缺點：存儲

11、密度小，單位成本高。缺點：存儲密度小，單位成本高。E2PROM狀態(tài)端口狀態(tài)端口譯碼譯碼7000H22START：MOV AX，lE00H ;段地址段地址MOV DS，AX;地址范圍：地址范圍：1E0001FFFFHMOV SI，0000H;地址指針地址指針MOV CX，2000H ;共共2000H個字節(jié)（個字節(jié)（8KB）;（循環(huán)次數(shù)）（循環(huán)次數(shù)）GOON：MOV AL，55H;要寫入的內容要寫入的內容55HMOV SI，AL;寫入寫入CALL T20MS;延時延時20msINC SI;地址指針加地址指針加1LOOP GOONHLT Wait0: MOV DX, 7000H IN AL, DX

12、TEST AL, 01H JZ Wait0235.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memoryMOSMemory易失：易失：RAM非易失：非易失：ROMSRAM 1970 IntelDRAM 1970 IntelMask ROM 1970 IntelPROMEROM 1971 IntelE2PROM傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的 1979 IntelFlash 1984 Toshiba241. 引線：與引線：與27C040兼容。兼容。5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memoryFlash memory：快擦型存儲器、閃速：快擦型存儲器、閃速E2PROMn對

13、于對于E2PROM，需要快寫必須一次寫一頁，按字節(jié)，需要快寫必須一次寫一頁，按字節(jié)寫速度慢。寫速度慢。編程時間長、容量小編程時間長、容量小nFlash：容量大，編程速度快。：容量大，編程速度快。成本低、密度大成本低、密度大以以512KB的的Flash 28F040為例為例 內部分成內部分成16個個32KB的塊（頁）。的塊（頁）。252. 工作過程工作過程l讀讀某單元的數(shù)據，同某單元的數(shù)據，同EPROM；其它情況其它情況：先寫：先寫命令序列命令序列，按具體命令的要求進行操作，必要，按具體命令的要求進行操作，必要時還要讀內部時還要讀內部狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器以判斷其工作狀態(tài)。以判斷其工作狀態(tài)。l注意

14、某些工作狀態(tài)需要的電平。注意某些工作狀態(tài)需要的電平。數(shù)據寫入數(shù)據寫入 Vpp12V5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory3. 主要功能的實現(xiàn)主要功能的實現(xiàn) 讀讀初始加電初始加電寫入寫入00命令命令 同同EPROM一樣讀操作一樣讀操作寫入寫入FF命令命令或或或或265.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory3. 主要功能的實現(xiàn)主要功能的實現(xiàn) 編程寫入編程寫入P162，圖，圖5.27寫入時間最快為寫入時間最快為8.6s。（。（E2PROM 98C64A為為510ms） 擦除擦除 整片擦除整片擦除 塊擦除塊擦除置置VPPH寫命令序列

15、寫命令序列讀狀態(tài)讀狀態(tài) 寫保護功能：某一塊、某些塊、整片寫保護功能：某一塊、某些塊、整片擦除掛起和恢復：用于擦除過程中需要讀數(shù)據擦除掛起和恢復：用于擦除過程中需要讀數(shù)據完成完成未完成未完成275.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory4. 應用應用 外存：存儲卡、外存：存儲卡、Flash Disk 內存：用于需要非易失性存儲器的場合內存：用于需要非易失性存儲器的場合28F040：寫入需要：寫入需要12V高電壓高電壓現(xiàn)在：現(xiàn)在：Am29F040B只需單只需單5VAm29F040B：512K8bit，訪問時間，訪問時間55ns，內部分成，內部分成8個個64KB的的塊

16、，典型寫入時間為塊，典型寫入時間為7s，可擦寫，可擦寫1,000,000次。次。285.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory4.應用應用SST SST39SF040：512K8bit Flash￥100Intel E28F256J3C：16M16bit Flash￥120295.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory閃速存儲器的技術分類閃速存儲器的技術分類1. NOR技術（隨機讀寫）技術（隨機讀寫）2. NAND技術（順序讀寫）技術（順序讀寫）3. 由由E2PROM派生的閃速存儲器派生的閃速存儲器芯片供電電壓一般芯片供電電壓一般

17、 2.73.6V305.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory1.NOR技術：技術：Intel、AMD可靠性高，隨機讀取速度快?？煽啃愿撸S機讀取速度快。類似類似SRAM的接口，用于存儲少量代碼的接口，用于存儲少量代碼 用于擦除和編程操作較少而直接執(zhí)行代碼的場合，用于擦除和編程操作較少而直接執(zhí)行代碼的場合，如如PC的的BIOS固件、手機、固件、手機、DVD Player。特點：l獨立的數(shù)據、地址總線，可快獨立的數(shù)據、地址總線，可快速隨機讀取速隨機讀取。l可單字節(jié)可單字節(jié)/單字編程（之前必須以單字編程（之前必須以塊塊為單位或為單位或整片整片進進行行預編程預編程和和

18、擦除擦除）。）。l擦除、編程速度慢。擦除、編程速度慢。代表芯片：代表芯片：Intel 28F12J3 128Mb(16MB) 可擦除可擦除100,000次次 隨機讀：隨機讀：150ns64128KB，寫，寫/擦需擦需5s寫全寫全“0”16MB315.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory2. NAND技術：技術：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 陣營陣營單位容量價格比單位容量價格比NOR低。低。高數(shù)據存儲密度，需要特殊接口。高數(shù)據存儲密度，需要特殊接口。適合純數(shù)據存儲和文件存儲：適合純數(shù)據存儲和文件存儲：Flash Disk、MP3、數(shù)碼相機、手機

19、、數(shù)碼相機、手機、6580市場市場325.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory2. NAND技術：技術：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 陣營陣營特點：l以以頁頁（256或或512B）為單位讀）為單位讀/編程；以編程；以塊塊（4K、8K、16K）為單位擦除）為單位擦除（最多（最多4ms）。l擦除時間快（擦除時間快（NAND：2ms；NOR：幾百：幾百ms）；）；編程時間快。編程時間快。l數(shù)據、地址使用同一總線：串行讀取快；隨機讀取數(shù)據、地址使用同一總線：串行讀取快；隨機讀取慢，不能按字節(jié)隨機編程。慢，不能按字節(jié)隨機編程。l芯片尺寸小，引腳數(shù)少。芯

20、片尺寸小，引腳數(shù)少。l包含失效塊（包含失效塊（335塊）塊）不影響有效塊性能不影響有效塊性能需將需將失效塊在地址映射表中屏蔽。失效塊在地址映射表中屏蔽。335.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory2. NAND技術：技術：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 陣營陣營lNAND Flash：512 B 1 page；32 pages 1 Block；N Block One IClFAT16：512 B 1 Sector；32 Sector 1 Cluster；N Cluster FAT16分區(qū)分區(qū)345.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、

21、Flash memory2. NAND技術：技術：Samsung、TOSHIBA、Fujistu 陣營陣營代表芯片：代表芯片：Samsung K9K1208UOMl512Mb（64MB）l可擦除可擦除1,000,000次次l8位地址位地址/數(shù)據總線數(shù)據總線l隨機讀：隨機讀：10s；串行讀：；串行讀：60ns2005年，年，Samsung 16Gb（2GB）NAND型型Flash355.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory3. 由由E2PROM派生的閃速存儲器派生的閃速存儲器nSmall Sector Flash：隨機讀隨機讀/寫，替代寫，替代EPROM、E2P

22、ROMnDataFlash：慢速的數(shù)據或文件存儲慢速的數(shù)據或文件存儲典型芯片：典型芯片：lATMEL AT29BV040A4Mb（512KB），地址、數(shù)據總線獨立），地址、數(shù)據總線獨立lATMEL AT45DB3232Mb（4MB），），SPI串行總線串行總線365.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM） 三、三、Flash memory編程（寫入）編程（寫入）擦除擦除讀讀EPROM10s / Byte32 min / chipE2PROM5 ms / Byte10 ms / chipNOR Flash10s / Byte1 s / 64KB8MB 2分鐘分鐘150 ns（隨機）（隨機）NAND Flash300s / 512 Byte586 ns / Byte5 ms / 16KB128MB 41s10s（隨機）（隨機）60 ns（串行）（串行）速度：速度：微機原理及接口技術第5章 存儲器5.4 外存儲器簡介外存儲器簡介385.4 外存儲器簡介外存儲器簡介395.4 外存儲器簡介外存儲器簡介平均訪問時間：平均訪問時間：光盤：光盤：80120ms硬盤：硬盤：910msEPROM存儲器：存儲器：100400nsEDO內存：內存：6080nsSDRAM內