微機(jī)系統(tǒng)與接口教學(xué)資料 第5章存儲器

第5章存儲器及其擴(kuò)展技術(shù)陸堯勝楊仁桓主講暨南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子工程系微機(jī)系統(tǒng)與接口2023/4/221編輯ppt

存儲器及其擴(kuò)展技術(shù)

存儲器分類存儲器接口尋址技術(shù)：地址譯碼存儲器擴(kuò)展2023/4/222編輯ppt

計算機(jī)的基本概念

生物反射?。焊袘?yīng)器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器2023/4/223編輯ppt系統(tǒng)流程2023/4/224編輯ppt

微機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2023/4/225編輯ppt8086/8088微處理器

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微型計算機(jī)存儲器

微型機(jī)的存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器。內(nèi)存儲器與CPU以及各種接口電路組成微型機(jī)的主機(jī)。內(nèi)存儲器在主機(jī)內(nèi)部，CPU通過其3總線（地址、數(shù)據(jù)、控制）直接對它進(jìn)行訪問。2023/4/227編輯ppt

微型計算機(jī)存儲器

---內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器存放CPU當(dāng)時正要處理的程序和數(shù)據(jù)，因此，它的存取速度要求和CPU的處理速度相匹配，但存儲容量相對于外存儲器可以小一些。常用的內(nèi)存儲器：磁芯存儲器和半導(dǎo)體存儲器，目前微型機(jī)都用半導(dǎo)體存儲器.2023/4/228編輯ppt

微型計算機(jī)存儲器

----外存儲器外存儲器屬于計算機(jī)的外部設(shè)備(I/O)，它存儲的信息要通過接口電路輸入到內(nèi)存儲器后才能供CPU處理。通常用來存儲CPU當(dāng)前操作暫時用不著的信息因此，它的速度可以要求低一些，但存儲容量相對于內(nèi)存儲器要大得多，所以又稱它為海量存儲器，或稱為虛擬存儲（VirtualMemory）。外存儲器有磁帶、磁盤（硬盤和軟盤），光盤，F(xiàn)lash存儲器（優(yōu)盤）等。2023/4/229編輯ppt

半導(dǎo)體存儲器的分類

雙極型RAM

隨機(jī)存儲器RAMMOS型靜態(tài)RAM半導(dǎo)體RAM動態(tài)RAM存儲器

掩膜式ROM

可編程PROM

只讀存儲器ROM

可擦式EPROM

電可擦式EEPROM2023/4/2210編輯ppt習(xí)題

為8086CPU擴(kuò)展：程序存儲區(qū)

A000：0000H~07FFH.

數(shù)據(jù)存儲區(qū)

A000：0800H~0FFFH

可用EPROM2716:2K×8，RAM:2K×8,

譯碼器可選74LS138。0000,0111,1111,1111B07FFH-0000H+1=1000,0000,0000B=2K0FFFH-0800H+1=2k16位RAM與ROM的特點(diǎn)比較RAMCPU對其可進(jìn)行讀寫操作。失電后內(nèi)容丟失。用于存放當(dāng)前執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)、堆棧、I/O緩沖和系統(tǒng)參數(shù)。SRAM用作Cache,DRAM用作主存。ROMCPU只能對其進(jìn)行讀出操作而不能進(jìn)行寫入。失電后內(nèi)容不丟失。用于存放固定不變的程序，如:各種系統(tǒng)軟件、監(jiān)管程序、匯編程序、常數(shù)和函數(shù)表。ROM、PROM、EPROM、E2PROM、FlashMemory2023/4/2211編輯ppt

半導(dǎo)體存儲器的性能指標(biāo)（1）容量（2）存取時間:是指存數(shù)的寫操作和取數(shù)的讀操作所占用的時間，一般以ns為單位。存儲器芯片的手冊中一般要給出典型的存取時間或最大存取時間。在芯片外殼上標(biāo)注的型號后往往也給出了時間參數(shù)，例如：2732A－20，表示該芯片的存取時間為200ns。（3）功耗（4）電源2023/4/2212編輯ppt

存儲器地址分配及譯碼器

首先要確定內(nèi)存容量(存儲區(qū)大小，尋址范圍）、并選擇存儲器芯片的容量大小。在設(shè)計微機(jī)內(nèi)存時，要選擇若干存儲器芯片才能達(dá)到內(nèi)存容量的要求。這些選擇好的存儲器芯片如何同CPU有效地連接并能有效地尋址，就存在一個存儲器的地址分配問題.在進(jìn)行地址分配時，一定要將ROM和RAM分區(qū)域安排。IBMPC／XT將ROM安排在高端，而把RAM安排在低端。2023/4/2213編輯ppt

存儲器地址分配及譯碼器

存儲器系統(tǒng)設(shè)計是將所選芯片與所確定的地址空間聯(lián)系起來，即將芯片中的存儲單元與實(shí)際地址一一對應(yīng)，這樣才能通過尋址對存儲單元進(jìn)行讀寫。每一個存儲器芯片都有一定數(shù)量的地址輸入端（AB，信息輸入），用來接收CPU的地址輸出信號。CPU的地址輸出信號，原則上每次只能尋址到一個存儲單元。到底一個地址信號實(shí)際上能夠?qū)ぶ返侥膫€芯片（或幾個芯片共同組成一個8位/的單元或16位的字）上的哪一個單元，這就要由地址譯碼器來確定。2023/4/2214編輯ppt存儲器芯片與CPU的連接CPU對存儲器的讀寫操作過程：首先是向其地址線發(fā)地址信號，然后向控制線發(fā)讀寫控制信號，最后再在數(shù)據(jù)線上傳送數(shù)據(jù)信息。每一塊存儲器芯片，其地址線、數(shù)據(jù)線和控制線都必須和CPU建立正確的連接，才能進(jìn)行正確的讀寫操作。（P50圖2-18；2-18）CPU與存儲器的連接就是指地址線的連接、數(shù)據(jù)線的連接和控制線的連接。連接時，應(yīng)考慮以以下幾個問題：1．CPU總線的負(fù)載能力2．存儲器與CPU的速度匹配問題3．存儲器的尋址方法2023/4/2215編輯ppt

存儲器的尋址方法

存儲器芯片與CPU地址總線的連接方式，必須滿足對這些芯片所分配的地址范圍的要求。片選：CPU發(fā)出的地址信號必須實(shí)現(xiàn)兩種選擇：首先對存儲器芯片的選擇，使相關(guān)芯片的片選端CS為有效。字選：在選中的芯片內(nèi)部再選擇某一存儲單元。片選信號和字選信號均由CPU發(fā)出的地址信號經(jīng)譯碼產(chǎn)生。片選信號由存儲器芯片的外部譯碼電路產(chǎn)生，這需要自行設(shè)計；而字選信號由存儲器芯片的內(nèi)部譯碼電路產(chǎn)生，不需要用戶設(shè)計。外部譯碼電路的兩種譯碼方法：（1）線性選擇法（2）全地址譯碼法

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1）線性選擇法

線選法：直接用CPU地址總線中某一高位線作為存儲器芯片的片選信號。線選法的優(yōu)點(diǎn)是連接簡單，片選信號的產(chǎn)生不需要復(fù)雜的邏輯電路，只用一條地址線與MREQ的簡單組合就可產(chǎn)生有效的CS。缺點(diǎn)：1）地址的不連續(xù)性和多義性當(dāng)采用線選法時，若低位地址線用于字選，高位地址線用作線選，當(dāng)高位地址未全部用完、而又沒有對其控制2）即使所有高位地址線都用作線選，其能尋址的存儲空間十分有限。2023/4/2217編輯ppt

2）全譯碼法

全譯碼法將高位地址線全部作為譯碼器的輸入，用譯碼器的輸出作片選信號；低位地址線用作字選，與芯片的地址輸入端直接相連。所有的地址線均參與片內(nèi)或片外的地址譯碼，不會產(chǎn)生地址的多義性和不連續(xù)性。在全譯碼方式中，譯碼電路的核心常用一塊譯碼器充當(dāng)，例如前面介紹的74LS138等。2023/4/2218編輯ppt所需芯片數(shù)：EPROM:片RAM:片

程序存儲器的地址范圍：1010, 0000,0000,0000,00001010,0000,0111,1111,1111數(shù)據(jù)存儲器的地址范圍：1010,0000,1000,0000,00001010,0000,1111,1111,11112K=211

0xxx1xxx1xxxxxxxxx全部為1全部為1全部為110000000101001110010111011174LS138譯碼器真值表2023/4/2219編輯ppt接線CPU

數(shù)據(jù)線地址線M/IORDWR74LS138

G端子(3個)輸入端子(ABC)輸出端子(Y0~Y7)EPROM數(shù)據(jù)線地址線OECERAM數(shù)據(jù)線地址線OECSWE2023/4/2220編輯ppt存儲器擴(kuò)展技術(shù)存儲芯片名稱RAM、ROM規(guī)格、型號與引腳存儲空間（容量大?。ぶ贩秶绊摗钡母拍钇x、字選（單元選擇）CPU引腳（P39）存儲器與CPU接口：存儲器的擴(kuò)展技術(shù)2023/4/2221編輯pptIBMPC／XT系統(tǒng)板上RAM

PC／XT系統(tǒng)板上共有256KB的RAM，由4個體（BANK0～BANK3）組成，每個體內(nèi)由9片4164組成64KB×9的存儲空間，第9位用于奇偶校驗(yàn)。圖5－13給出了連接框圖。地址信號:4164需要16條片內(nèi)地址線（字選線），因此，每片4164均與CPU的地址線A0～A15相連，中間加了2個地址鎖存器74LS158，分別鎖存A0～A7和A8～A1516位地址。地址線的高端A16～A19，均接入了譯碼系統(tǒng)。譯碼系統(tǒng)由兩片74LS138和部分門電路組成，產(chǎn)生了4組行、列地址選擇信號RAS0～RAS3和CAS0～CAS3，進(jìn)行行、列地址的選通。(參見P153）2023/4/2222編輯pptIBMPC／XT系統(tǒng)板上RAM控制信號:所有4164的WE端連在一起，與系統(tǒng)總線上的寫控制端XMEMW連接，XMEMW是由CPU的WR控制的，當(dāng)XMEMW有效時，所有芯片處于等待寫入狀態(tài)；否則，處于讀出狀態(tài)。刷新:4164是動態(tài)RAM芯片。刷新控制由系統(tǒng)板上的82375DMA控制器的通道0來完成。8237送出的DACKOBRQ信號有效時，意味著刷新操作的開始。2023/4/2223編輯ppt

8086／8088的存儲器組織存儲器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)8086CPU有20位地址線，可尋址1MB的存儲空間。存儲器通常按字節(jié)組織排列成一個個單元，每個單元用一個惟一的地址碼表示，這稱為存儲器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。若存放的數(shù)據(jù)為8位，則將它們按順序進(jìn)行存放；若存入的數(shù)據(jù)為一個16位的字，則將字的最高字節(jié)存于高地址單元，低位字節(jié)存于低地址單元；若存放的數(shù)據(jù)為32位的雙字，則將地址指針的偏移量（字）存于低地址的字單元中，將地址指針的段基址（字）存于高地址的字單元中。2023/4/2224編輯ppt8086CPU存儲區(qū)的實(shí)際結(jié)構(gòu)存儲空間實(shí)際上被分成兩個512KB的存儲體（或稱為存儲庫），分別叫做高位庫和低位庫。高位庫與8086數(shù)據(jù)總線中的D15～D8相連，庫中每個單元的地址均為奇數(shù)；低位庫與數(shù)據(jù)總線中的D7～D0相連，庫中每個單元的地址均為偶數(shù)。地址線A0和控制線BHE用于庫的選擇，分別接到每個庫的選擇端SEL，其余地址線A19～A1同時接到兩個庫的存儲芯片上，以尋址每個存儲單元。存儲器高低位庫與總線的連接如圖5－14所示。當(dāng)BHE＝0時，選中奇數(shù)地址的高位庫；當(dāng)A0＝0，選中偶數(shù)地址的低位庫。2023/4/2225編輯pptCPU8088的內(nèi)存儲器8088外部數(shù)據(jù)總線為8位，因此，它所對應(yīng)的1MB的存儲空間是一個不分高位庫和低位庫的單一存儲體。這樣，無論是對16位的字?jǐn)?shù)據(jù)，還是對8位的字節(jié)數(shù)據(jù)；也無論