微匯與接第五章

本文格式為Word版，下載可任意編輯——微匯與接第五章微機原理匯編與接口技術第五章存儲器511存儲器的類型從不同角度啟程存儲器有不同的分類方式存儲器通常按照制造工藝和存取方法舉行分類1按工作時與CPU聯(lián)系緊密程度分類可分為主存和輔存或稱為內存和外存主存直接和CPU交換信息且按存儲單元舉行讀寫數(shù)據(jù)輔存那么是作為主存的輔佐存儲存放暫時不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)它只是在需要時與主存舉行批量數(shù)據(jù)交換因此輔存通常容量大但存取速度慢2按存儲元件材料分類可分為半導體存儲器磁存儲器及光存儲器半導體存儲器主要用來做主存而磁和光材料主要作為大容量輔存如磁盤磁帶光盤等半導體存儲器51存儲器概述存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶裝置用來存放程序和數(shù)據(jù)切實地說存儲器是存放二進制編碼信息的硬件裝置3按存儲器讀寫工作方式分類可分為隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROMRAM是一種既可讀又可寫的易失性存儲器關閉電源后所存信息將全部損失通常用來暫存運行的程序和數(shù)據(jù)存取操作與時間存儲單元的物理位置依次無關ROM是一種在工作過程中只能讀不能寫的非易失性存儲器掉電后所存信息不會損失通常用來存放固定不變的程序和數(shù)據(jù)如引導程序根本輸入輸出系統(tǒng)BIOS程序等主存儲器一般由RAM和ROM兩類存儲器構成根據(jù)存儲電路的性質RAM又可進一步分為靜態(tài)RAM采用雙穩(wěn)電路存儲信息動態(tài)RAM是以電容上的電荷存儲信息ROM按其性能的不同又可分為掩模式ROM熔練式可編程的PROM可用紫外線擦除可編程的EPROM和可用電擦除可編程的E2PROM4按存儲器讀寫數(shù)據(jù)的方式分類可分為并行存儲器與串行存儲器串行存儲器的體積小引線少連接輕易適用于89C2051和89C105l等單片機512存儲器的性能指標與分級布局1存儲器的性能指標衡量半導體存儲器的主要性能指標有4項存儲容量存取速度功耗穩(wěn)當性存儲容量是存儲器的一個重要指標存儲容量存儲容量是指存儲器所能存儲二進制數(shù)碼的數(shù)量即含存儲元的總數(shù)通常用多少存儲單元每個單元多少位代碼表示即用其存儲單元數(shù)與存儲單元字長乘積表示即容量字數(shù)字長例如容量為16K字節(jié)即16K8它表示存儲器有16102416384個存儲單元每個存儲單元字長為8位若容量為4K16那么表示存儲器有409641024個存儲單元每個存儲單元字長為16位存取時間存取時間是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所體驗的時間有時又稱為讀寫周期功耗功耗通常是指每個存儲元消耗功率的大小單位為微瓦位或者毫瓦位穩(wěn)當性穩(wěn)當性一般是指對電磁場及溫度變化等的抗干擾才能一般平均無故障時間為數(shù)千小時以上2存儲器的分級系統(tǒng)對存儲器的要求是容量大速度快本金低但這三者在同一存儲器中不成兼得為了解決這一沖突采用了分級存儲器布局通常將存儲器分為高速緩沖存儲器和主存儲器和外存儲器三級中央處理器CPU能直接訪問的存儲器有高速緩存和內存CPU不能直接訪問輔存輔存中的信息務必先調入內存才能由CPU舉行處理如下圖高速緩存簡稱快存是一高速小容量存儲器在中高檔計算機中用快存臨時存放指令和數(shù)據(jù)以提高處理速度目前快存多由雙極性靜態(tài)隨機存儲器SRAM組成和內存相比它存取速度快但容量小內存用來存放計算機運行期間的大量程序和數(shù)據(jù)它和快存交換指令和數(shù)據(jù)快存再和CPU打交道目前內存多由MOS動態(tài)隨機存儲器DRAM組成輔存目前主要使用的是磁盤存儲器磁帶存儲器和光盤存儲器52常用的存儲器芯片521半導體存儲器芯片的布局半導體存儲器芯片通常由存儲矩陣地址譯碼器操縱規(guī)律和三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄放器組成如圖52所示圖52存儲器芯片的組成地址譯碼器接收來自CPU的n位地址經(jīng)譯碼后產(chǎn)生2n個地址選擇信號實現(xiàn)對片內存儲單元的選址操縱規(guī)律電路接收片選信號CS及來自CPU的讀寫操縱信號形成芯片內部操縱信號操縱數(shù)據(jù)的讀出和寫入數(shù)據(jù)緩沖器寄放來自CPU的寫入數(shù)據(jù)或從存儲體內讀出的數(shù)據(jù)存儲體是存儲芯片的主體由根本存儲元按照確定的排列規(guī)律構成排列方式通常可分為字布局位布局52常用的存儲器芯片521半導體存儲器芯片的布局半導體存儲器芯片通常由存儲矩陣地址譯碼器操縱規(guī)律和三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄放器組成如圖52所示圖52存儲器芯片的組成存儲矩陣也稱為存儲體是大量存儲元件的有機組合存儲元件那么是由能存儲一位二進制代碼1或0的物理器件構成的在CPU及其接口電路送來的芯片選擇信號CS和讀寫操縱信號RW的合作下單方向開啟三態(tài)緩沖器將該存儲單元中的N位代碼舉行讀或寫操作在不舉行讀或寫操作時芯片選擇信號無效操縱規(guī)律使三態(tài)緩沖器處于高阻狀態(tài)存儲矩陣與數(shù)據(jù)線脫開N個存儲元件構成可并行存取記憶N位代碼的存儲單元猶如N個觸發(fā)器構成一個N位數(shù)據(jù)寄放器一樣將存儲矩陣中的全部存儲單元賦予單元地址由芯片內部的地址譯碼器實現(xiàn)按地址選擇對應的存儲單元容量為2n個存儲單元的存儲矩陣須有n條地址線選通對應的存儲單元若每個存儲單元有N位代碼字長為N那么有N條數(shù)據(jù)線該存儲體由2nN個存儲元件組成所謂字布局方式是指將芯片上全體存儲元排列成不同的存儲單元每個單元一個字每個字的各位在同一個芯片內例如1K16位的芯片所謂位布局方式是指將芯片上全體存儲元排列成不同的存儲單元每個單元一位即將全體存儲元排列成不同字的同一位例如8K1位的芯片大量芯片采用兩種方式相結合例如2K4位的芯片鮮明存儲單元的數(shù)量與地址多少有關而每個單元的位數(shù)與數(shù)據(jù)線多少相關522隨機讀寫存儲器RAM隨機讀寫存儲器簡稱隨機存儲器隨機存儲器RAM可分為雙極型MOS型目前雙極型RAM主要用在高速微型計算機中而在微型計算機中廣泛使用均是MOS型RAMMOS型RAM分為靜態(tài)RAMstaticRAM動態(tài)RAMdynamicRAM靜態(tài)RAM的存儲元件是6管MOS型觸發(fā)器每個存儲元件中包括的MOS管好多存儲容量有限動態(tài)RAM的存儲元件由一只MOS管和一只電容組成依靠MOS管柵極電容的電荷記憶信息為了不損失信息須在電容放電損失電荷信息之前把數(shù)據(jù)讀出來再寫進去相當于再次給電容充電以維持所記憶的信息這就是所謂的刷新常用的靜態(tài)RAMSRAM芯片有611662646212862256等它們分別與下面將要介紹的271627642712和27256的引線兼容6116芯片的引線和功能如圖53所示它與EPROM2716的引線兼容這在使用上是很有利的它的存儲容量為2K字節(jié)即一片6116芯片包含有16384個存儲元件這16384個存儲元件以128128的矩陣排列用A10A011根地址線對其舉行行列地址譯碼以便對2048個存儲單元舉行選擇選中的存儲單元的8個存儲元件的二進制信息同時出入所以6116有8根數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)是讀出還是寫入由芯片允許信號CE寫允許信號WE及輸出允許信號OE一起操縱當CEWE有效即CEWE為低電平時數(shù)據(jù)線上的信號寫入被選中的存儲單元一次寫入8位二進制信息圖536116芯片的引線及功能若CEOE有效即CEOE為低電平且WE為高電平日那么被選中的存儲單元中的8位二進制信息送往數(shù)據(jù)線D7D0523只讀存儲器ROM只讀存儲器readonlymemory的特點是信息一經(jīng)寫入存儲單元里的內容就不能變更即使在斷電后也不會損失但只能讀出ROM依寫入處境可分為掩模ROM可編程ROM紫外線擦除PROM電擦除EPROMPROM的內容由用戶自行寫入寫入后就不成更改了1EPROM常用的EPROM芯片以1片2716為最根本容量即2K82732276427128和27256的存儲容量那么逐次成倍遞增為4K88K816K8和32K8它們的引線排列如圖55所示EPROM的布局要比RAM簡樸得多但由于EPROM的寫入編程需要2025V的編程脈沖故其芯片與RAM相比少了一條寫允許線WE卻多了一條編程操縱線PGM和一條編程電壓電源線VppEPROM的擦除和寫入編程需要將芯片從電路板上拔下來在專用的擦除器和編程器舉行而在CPU運行期間即EPROM的讀方式下PGM和Vpp都接Vcc再沒有其他特殊的要求2EEPROMEEPROM的使用簡樸便當具有在線編程的獨特功能擦除和寫人次數(shù)為1萬次信息保持時間為10年芯片內部有電壓提升電路無論讀出還是寫入擦除后再寫入都是只需在單一的5V電壓下舉行常用的EEPROM芯片有28162K828172K8和28648K82816和2864的引線排列也與一致容量的SRAM6116和6264兼容2817和2864A的引線排列如圖56所示圖562817和2864的引線排列CEWE和OE分別為芯片允許信號寫允許信號和輸出允許信號當CEWE為低電平且OE為高電平日舉行擦寫操作當CEOE為低電平且WE為高電平日舉行讀操作RDYBUSY為2817和2864A的擦寫狀態(tài)信號線當2817和2864A舉行擦除和寫入操作時將RDYBUSY置為高電平寫入操作完成后再將RDYBUSY置為低電平CPU可以通過檢測RDYBUSY的狀態(tài)來操縱2817和2864A的擦寫操作28162817和2864的主要性能指標根本一致讀取時間250ns寫入時間10ns2816為15ns字節(jié)擦除時間10ns2816為15ns讀操作電壓5V擦寫操作電壓5V操作電流110mA3閃速存儲器閃速存儲器與一般EEPROM不同之處在于閃速存儲器芯片為整體電擦除并需要為其供給12V編程電壓但它的擦除和編程速度高集成度高穩(wěn)當性高功耗低價格低其整體性能優(yōu)于一般EEPROMATMEL公司生產(chǎn)容量為32K864K8128K8和256K8的芯片分別是AT29C256AT29C512AF29C010和AT29C020AMI公司生產(chǎn)的芯片命名為AM28F容量為256K8芯片的引線排列如圖57所示這些閃速存儲器芯片的引線都為32條其區(qū)別在地址線的條數(shù)如容量為32K8芯片的為NC內部無連接圖57256K8的引線排列53存儲器與CPU的接口在介紹了存儲器芯片的布局及概括芯片的使用后進一步了解如何在微型計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)存儲器與CPU總線的接口連接時概括考慮的問題是根據(jù)系統(tǒng)要求的存儲容量選擇相應的存儲器芯片存儲器芯片與微型計算機系統(tǒng)的地址總線數(shù)據(jù)總線和操縱總線的概括連接方法以及如何對存儲器的存儲單元舉行地址調配等在微型計算機中CPU對存儲器舉行讀寫操作首先要由地址總線給出地址信號然后要發(fā)出存儲器讀或寫操縱信號結果才能在數(shù)據(jù)總線上舉行信息交換存儲器與CPU總線的連接主要是地址線的連接數(shù)據(jù)線的連接存儲器讀或寫操縱線的連接531存儲器芯片與地址總線的連接計算機應用系統(tǒng)的存儲器通常都是由多片存儲器芯片組成的芯片內部都自帶有地址譯碼電路芯片內部的存儲單元由芯片內部的譯碼電路對芯片的地址線輸入的地址舉行譯碼來選擇這稱為字選字選只要從地址總線的最低