微機原理及單片機應(yīng)用技術(shù)-存儲器及其接口

存儲器及其接口一、存儲器的類型內(nèi)存（主存）外存（輔存）§4－1存儲器概述1、按與CPU的連接程度分類半導(dǎo)體存儲器磁存儲器光存儲器按存儲元件材料分類2、半導(dǎo)體存儲器（內(nèi)存）按讀寫方式分類讀寫存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）存儲器中任何單元的信息都能隨時讀寫存儲內(nèi)容固定不變，聯(lián)機工作時只能讀出不能寫入1）隨機讀寫存儲器RAM雙極型RAMMOS型RAM從制造工藝上可分為由普通的晶體管構(gòu)成，其特點是存取速度快，但集成度低，功耗大，成本高。多用于速度要求較高的微機系統(tǒng)中。由MOS型場效應(yīng)管構(gòu)成，其特點是集成度高，功耗小，價格便宜，但速度比雙極型RAM要慢（這是現(xiàn)在計算機普遍使用的一種）靜態(tài)RAM：主要特點是用變通的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存放1位二進制信息。只要不切斷電源，信息就可以長時間穩(wěn)定的保存。優(yōu)點是：存取速度快，不需要對所存信息進行刷新；缺點是：基本存儲電路中包含的管子數(shù)目較多，功耗較大。通常用于微機的高速緩存。特點：存儲的信息只能取出，不能改寫（存入），斷電后信息不會丟失，可靠性高。動態(tài)RAM：主要特點是用電容上所充的電荷表示1位二進制信息。因為電容上的電荷會隨著時間不斷釋放，因此對動態(tài)RAM必須不斷進行讀出和寫入，以使釋放的電荷得到補充，也就是對所存信息進行刷新。優(yōu)點是：所用元件少，功耗低，集成度高，價格便宜；缺點是：存取速度較慢并要有刷新電路。通常用于微機的內(nèi)存。2）只讀存儲器ROM主要用于存放固定不變的、控制計算機的系統(tǒng)程序和參數(shù)表，也用于存放常駐內(nèi)存的監(jiān)控程序或者操作系統(tǒng)的常駐內(nèi)存部分，甚至還可以用來存放字庫或其他語言的編譯程序及解釋程序。根據(jù)信息的設(shè)置方式分類ROMPROMEPROM閃速存儲器一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的要求定制的。信息在芯片制造時由廠家寫入。內(nèi)容不能再被更改可編程ROM出廠時沒有寫入信息，允許用戶采用一定的設(shè)備將編好的程序固化在其中。并且一旦寫入也不能再更改?？刹脸齈ROM存放在其中的內(nèi)容可用紫外線照射芯片上的石英窗口而擦除。一般需要30分鐘。然后再用專用設(shè)備寫入新內(nèi)容。電可擦除EPROM性能與EPROM類似，只是在擦除和改寫方面更方便。用電來進行擦除。用戶用一般微機即可再行寫入新內(nèi)容。FlashMemory是升級的E2PROM比其整體性能更優(yōu)二、存儲器的性能指標(biāo)1、存儲容量存儲器可以存儲二進制信息量。存儲容量=字?jǐn)?shù)×字長（位數(shù)）例：一存儲器可存4096個字，字長16位。則：存儲容量=4096×16bit=4k×16bit=8kB2、存取速度存儲器從CPU接收到尋址單元地址到存儲器輸入/輸出有效數(shù)據(jù)所需的時間。3、可靠性在一個規(guī)定的時間范圍之內(nèi)，存儲器芯片能夠正確進行讀/寫操作、不出現(xiàn)讀寫錯誤的概率。4、其他指標(biāo)功耗、集成度、性價比、體積小、使用靈活等三、存儲器的分級結(jié)構(gòu)在§2－1已講CPUcache主存外存圖2.1存儲器三級結(jié)構(gòu)§4－2常用的存儲器芯片An-1A1A0地址譯碼器存儲矩陣三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄存器...............D0D1Dn-1.....控制邏輯圖4.3半導(dǎo)體存儲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖一、半導(dǎo)體存儲器芯片的結(jié)構(gòu)1、存儲矩陣大量的存儲元件組成。

N個存儲元件對應(yīng)于可記憶N位二進制代碼的存儲單元。2、地址譯碼器

存儲矩陣中的所有存儲單元都被賦予唯一的單元地址。

M條地址線可尋址的存儲單元數(shù)為

2M

個3、三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄存器

數(shù)據(jù)線根數(shù)=每個存儲單元中可記憶二進制數(shù)的位數(shù)。

結(jié)合1—3，若共有M條地址線，N條數(shù)據(jù)線，則該存儲體由個存儲元件構(gòu)成。4、控制邏輯

控制信號由CPU及其接口電路送出由能存儲1位二進制碼的物理器件(觸發(fā)器)構(gòu)成二、只讀存儲器ROM三、隨機讀寫存儲器存儲器RAM§4－1中已講，更詳細(xì)的內(nèi)容可看教材§4－3存儲器與CPU的接口一、存儲器芯片與地址總線的連接本質(zhì)上就是在存儲器地址分配的基礎(chǔ)上實現(xiàn)地址譯碼，以保證CPU能對存儲器中所有存儲單元正確尋址。地址線片選線地址總線從

A0

開始依次與存儲器芯片的地址線相連1、線選法：地址的高位直接作為各個芯片的片選信號。尋址時只有一位有效來使片選信號有效。適用于存儲芯片較少的存儲器設(shè)計。不常用看P140例2、譯碼法：用高位地址進行譯碼產(chǎn)生片選信號。一般用系統(tǒng)總線對存儲器地址線連接剩下的若干位高位地址線進行譯碼?？碢141例其中X可為0或1，故存在地址重疊區(qū)，則應(yīng)選擇以下方法才可避免地址重疊沖突

-芯片1：xxxxx000000000000000B-xxxxx011111111111111B芯片2：xxxx0x00000000000000B-xxxx0x11111111111111B芯片3：xxx0xx00000000000000B-xxx0xx11111111111111B芯片4：xx0xxx00000000000000B-xx0xxx11111111111111B～～～則4片62128的存儲空間分配理論上分別為：16k╳8有14AB，8DBA13A13A0A0A14A14例:8086連接4片62128構(gòu)成64kB存儲器，62128的地址線A0A13分別連接到地址總線A0A13上，如果采用A14A17分別連接到4片62128的片選信號上，芯片1：xx11

1000000000000000B–xx111011111111111111B芯片2：xx11

0100000000000000B–xx11

0111111111111111B芯片3：xx101100000000000000B–xx10

1111111111111111B芯片4：xx01

1100000000000000B–xx01

1111111111111111B芯片1被片選中時假設(shè)A19A18=00芯片1地址范圍：芯片2地址范圍：芯片3地址范圍：芯片4地址范圍：芯片2被片選中時38000H–3BFFFH34000H–37FFFH2C000H–2FFFFH1C000H–1FFFFH地址空間是斷續(xù)的返回芯片1：00000000000000000000B-00011111111111111111B芯片2：00100000000000000000B-00111111111111111111B芯片3：01000000000000000000B-01011111111111111111B芯片4：01100000000000000000B-01111111111111111111B芯片5：10000000000000000000B-10011111111111111111B芯片6：10100000000000000000B-10111111111111111111B芯片7：11000000000000000000B-11011111111111111111B芯片8：11100000000000000000B-11111111111111111111B例:8086連接8片628128構(gòu)成1MB存儲器，628128的地址線A0A16分別連接到地址總線A0A16上，如果采用A17A19經(jīng)過3—8譯碼器后的8個輸出分別接到8片628128的片選信號上，則存儲空間分配范圍為：～～～有17AB，8DB128k╳8復(fù)習(xí)3—8譯碼器的功能芯片1被選中時芯片2被選中時按習(xí)慣換算為16進制，則芯片1地址范圍：芯片2地址范圍：芯片3地址范圍：芯片4地址范圍：芯片5地址范圍：芯片6地址范圍：芯片7地址范圍：芯片8地址范圍：00000H–1FFFFH20000H–3FFFFHE0000H–FFFFFH……….……..二、存儲器芯片與數(shù)據(jù)總線的連接

存儲器芯片的位數(shù)不同，那么在與8088CPU的8位數(shù)據(jù)線相連時，就要采用多片并聯(lián)的方式。例：1位的存儲器芯片，則要用8片

4位的存儲器芯片，則要用2片注意：地址線連接。既然并聯(lián)起來促成一個8位的存儲體，則所有并聯(lián)的芯片的地址相同。（但要同時注意，每個芯片的容量應(yīng)相等，即每個芯片的地址線根數(shù)相同）規(guī)則：非字（一個字長=8位）結(jié)構(gòu)的存儲芯片多片組合成8位長度，除數(shù)據(jù)線外所有信號連接在一起。三、存儲器芯片與控制總線的連接ROM：輸出允許線與CPU的相連RAM：分讀/寫控制線