微機原理與接口技術(shù) 漆強版 第7章 存儲器

第7章存儲器本章主要內(nèi)容半導(dǎo)體存儲器的分類1半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)2典型存儲器芯片3存儲器與系統(tǒng)的連接4存儲器用來存放程序和數(shù)據(jù)，是計算機各種信息的存儲和交流中心。存儲器可與CPU、輸入輸出設(shè)備交換信息，起存儲、緩沖、傳遞信息的作用。衡量存儲器有三個指標(biāo)：容量、速度和價格/位。

存儲器的層次結(jié)構(gòu)7.1半導(dǎo)體存儲器的分類內(nèi)存儲器一般由一定容量的速度較快的半導(dǎo)體存儲器組成，CPU可直接對內(nèi)存執(zhí)行讀/寫操作。內(nèi)存儲器按存儲信息的特性可分為隨機存取存儲器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）兩類。

7.2半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)存儲容量存儲容量就是以字或字節(jié)為單位來表示存儲器存儲單元的總數(shù)。讀寫速度

半導(dǎo)體存儲器的速度一般用存取時間和存儲周期兩個指標(biāo)來衡量?？煽啃?/p>

通常指存儲器對溫度、電磁場等環(huán)境變化的抵抗能力和工作壽命。又稱存儲器訪問時間，是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。指連續(xù)啟動兩次獨立的存儲器操作(例如連續(xù)兩次讀操作)所需間隔的最小時間。7.3典型存儲器芯片介紹1.Intel21141K×4位的SRAM六管存儲元電路單一的+5V電源供電所有的引腳都與TTL電平兼容7.3典型存儲器芯片介紹2.Intel62648K×8位的SRAM0.8μmCMOS工藝制造單一的+5V電源供電高速度、低功耗全靜態(tài)，無須時鐘和定時選通信號I/O端口是雙向、三態(tài)控制，與TTL電平兼容Intel62系列型號容量62648K×8bits6212816K×8bits6225632K×8bits6251264K×8bits7.3典型存儲器芯片介紹3.Intel5125632K×8位的SRAMIntel51256工作方式7.3典型存儲器芯片介紹4.Intel216464K×1bit的DRAM址線只有8位，16位的地址信號分為行地址和列地址，分兩次送入芯片。Intel21系列型號容量216464K×1bit21256256K×1bit2146464K×4bit7.3典型存儲器芯片介紹5.Intel41256256K×1位DRAM，存取時間200～300ns，地址線只有一半的位數(shù)，行地址和列地址分兩次輸入。7.3典型存儲器芯片介紹6.Intel27128128K（16K×8位）的EPROM14條地址線，經(jīng)過譯碼在16K地址中選中一個單元最大訪問時間250ns，與高速8MHz的iPAX186兼容27128的工作模式7.3典型存儲器芯片介紹7.28C6428C系列是包含不同容量的E2PROM芯片。

與EPROM相比，E2PROM的優(yōu)點是：編程與擦寫所需的電流極小，速度快（10ms）；擦寫可以按字節(jié)分別進(jìn)行。型號容量/KB28C16228C64828C2563228C5126428C64的兩種封裝7.3典型存儲器芯片介紹8.K9F6408U0A典型的NANDFlash芯片數(shù)據(jù)寬度為8位，可復(fù)用，既可作為地址和數(shù)據(jù)的輸入/輸出引腳，又可作命令的輸入引腳，根據(jù)時序采用分時循環(huán)芯片內(nèi)部存儲單元按頁和塊的結(jié)構(gòu)組織寫和讀以頁為單位，而擦除以塊為單位。讀、寫和擦除操作均通過命令完成寫入每頁的時間為200us，平均每寫一個字節(jié)約400ns，即約20Mb/s。此芯片可擦寫1百萬次，掉電數(shù)據(jù)不丟失，數(shù)據(jù)可保存十年7.4存儲器與系統(tǒng)的連接CPU對存儲器進(jìn)行讀/寫操作時，首先由地址總線給出地址信號，然后要對存儲器發(fā)出讀操作或?qū)懖僮鞯目刂菩盘?，最后在?shù)據(jù)總線上進(jìn)行信息交換。存儲器與系統(tǒng)之間通過AB、DB及有關(guān)的控制信號線相連接，設(shè)計系統(tǒng)的存儲器體系時需要將這三類信號線正確連接。7.4.1存儲器擴(kuò)展若干存儲芯片和系統(tǒng)進(jìn)行連接擴(kuò)展，通常有三種方式：位擴(kuò)展字?jǐn)U展字位擴(kuò)展位擴(kuò)展（位并聯(lián)法）位擴(kuò)展指用多個存儲器器件對字長進(jìn)行擴(kuò)充。一個地址同時控制多個存儲器芯片。字?jǐn)U展（地址串聯(lián)法）字?jǐn)U展指的是增加存儲器中字的數(shù)量。字位擴(kuò)展實際存儲器往往需要字向和位向同時擴(kuò)充。一個存儲器的容量為M×N位，若使用L×K位存儲器芯片，那么，這個存儲器共需要（M/L）×（N/K）個存儲器芯片。7.4.2存儲器地址譯碼存儲單元的地址由片內(nèi)地址信號線和片選信號線的狀態(tài)共同決定。常用的片選信號產(chǎn)生方法有以下三種：全地址譯碼部分地址譯碼線選擇譯碼片選信號由地址線中所有不在存儲器上的地址線譯碼產(chǎn)生，存儲器芯片中的每一個存儲單元只對應(yīng)內(nèi)存空間的一個地址特點：尋址范圍大，地址連續(xù)，不會發(fā)生因高位地址不確定而產(chǎn)生的地址重復(fù)現(xiàn)象也稱局部地址譯碼。片選信號不是由地址線中所有不在存儲器上的地址線譯碼產(chǎn)生，而是只有部分高位地址線被送入譯碼電路產(chǎn)生片選信號。特點：某些高位地址線被省略而不參加地址譯碼，簡化了地址譯碼電路，但地址空間有重疊。線選法是指高位地址線中的某一條作為存儲器芯片的片選控制信號的譯碼方式。優(yōu)點：選擇芯片不需要外加邏輯電路，譯碼線路簡單。缺點：地址重疊區(qū)域多，適用于擴(kuò)展容量較小的系統(tǒng)。7.4.38086CPU與存儲器的連接7.4.38086CPU與存儲器的連接1.CPU與存儲器的接口8086CPU有最小與最大兩種工作模式。最小模式的控制信號僅由8086產(chǎn)生。最大模式需用總線控制器8288協(xié)同產(chǎn)生控制信號。1.CPU與存儲器的接口最小模式最大模式2.存儲器接口分析ROM接口電路

只讀存儲器在計算機系統(tǒng)中的功能主要是存儲程序、常數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)等。目前常用的有27系列和28系列EPROM芯片?！纠?-1】設(shè)計一ROM擴(kuò)展電路，容量為32K字，地址從00000H開始。EPROM芯片采用27256。

A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最小地址00000000000000000000最大地址0000111111111111111132K字EPROM的地址范圍表2.存儲器接口分析RAM接口電路

隨機讀寫存儲器在計算機系統(tǒng)中的功能主要是：存儲程序、變量等。常用的有61和62系列SRAM芯片。2.存儲器接口分析與ROM接口電路不同，CPU對RAM不僅要進(jìn)行16位讀操作，還要進(jìn)行寫操作。寫操作有3種類型：寫16位數(shù)據(jù)、寫低8位數(shù)據(jù)和寫高8位數(shù)據(jù)?！纠?-2】設(shè)計一RAM擴(kuò)展電路，容量為32K字，地址從10000H開始。芯片采用62256。

A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0最小地址00010000000000000000最大地址0001111111111111111132K字RAM的地址范圍表3.存儲器系統(tǒng)設(shè)計舉例【例6-3】某8086系統(tǒng)工作于最小模式下的存儲器系統(tǒng)如圖6-17所示。圖中8086CPU芯片上的地址、數(shù)據(jù)信號線經(jīng)鎖存、驅(qū)動后成為地址總線A19-A0、數(shù)據(jù)總線D15-D0。兩片EEPROM為27256。兩片RAM為