《只读存储器》PPT课件.ppt

022709,2.1 只读存储器(ROM),存储器的读写是以字节(Byte)作单位, 但存储器芯片的容量则是以位(bit)作为单位，一片存储器芯片的容量定义为: 芯片容量=存储单元数每单元位数 存储器常以210=1024=1k作为计算单位。 eg. 2716=2k8 ; 6264=8k8 问2716, 6264各有多少根地址线? ROM-Read Only Memory, ROM中的信息一旦写入就不能随意更改, 故称为只读存储器。 1.只读存储器的结构及分类 结构： 地址译码器的作用： 缓冲器的作用： 存储矩阵工作原理：,022709,2.1 只读存储器(ROM),存储矩阵工作原理： 基本工作原理= 存在的问题： 当内存单元数较多时，使 译码器结构复杂，输出线多 采用双译码结构，如下图 所示:,022709,2.1 只读存储器(ROM),ROM实际结构： 地址译码器： 双地址译码： 2个24译码器替换 了1个416译码器 存储矩阵：16*1 缓冲器： 与3总线结构的连接： 问题： 如何组成16*n的 存储器？ 芯片级？ 电路板级？,022709,2.1 只读存储器(ROM),分类： ROM存储矩阵的各基本存储单元中信息的存储是用MOS管的接通或断开状态来实现的。根据使用者的要求来确定ROM中各个管子的状态对ROM编程；根据不同的编程方式ROM常分为以下三种： 掩膜编程的ROMROM 现场编程ROMPROM (Programmable Read Only Memory) 用户可以使用编程器将所需的信息一次性写入，不可更改。 可改写、可编程ROMEPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 根据擦去信息所用的方法，又可分为： UVEPROM用电信号编程，用紫外线擦除；编程后覆盖窗口。 EEPROM(E2PROM)用电编程，用电擦除；但写入数据的次数有限，一般几百次至几万次不等。可在线字节擦除/写入！,022709,2.1 只读存储器(ROM),2.只读存储器典型产品举例 A.Intel 2716 UVEPROM (2732; 2764; 27128等) 读方式: 维持方式: 525mW=132mW 编程方式: PGM上加50ms宽的正脉冲; O0O7用于数据输入。 程序检查: 编程禁止:用于实现对多个并 联2716的编程。 擦除:整片擦除所有位被置1 地址线 内存单元数 数据线 数据位数 控制线,表2.1 2716的工作方式,022709,2.1 只读存储器(ROM),B.Intel 2816 EEPROM 当要向一个指定单元写入 信息时, 要先擦除(使各位 都为1), 然后再写入(必要 位改成0); 擦除和写入时,Vpp上加一 个21v的编程脉冲信号, 脉 冲宽度915ms; 片擦除时,输入端保持高电 平, 约需10ms; 维持方式时可降低功耗约 50%;,表2.2 2816的工作方式,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),RAM随机存取存储器 (Random Access Memory) 特点： 可随时直接读、写; 是易失性存储器; 分类： 1.RAM的基本结构,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),2.静态基本存储电路 A. 特点/工作原理: 掉电后信息全部丢失; 管子较多,总有一组MOS管导通, 功耗较大 非破坏性读出数据 数据无需刷新, 使用方便,基本工作原理,+地址译码器,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),+地址总线 +控制总线 +数据总线,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),+多内存单元,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),B. 典型芯片 Intel 2128 NMOS 静态 RAM 它是由2k*8位组成的16k位静态RAM(SRAM) 维持状态功耗降至工作时的1/4左右。,表2.3 2128 RAM 功能表,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),3.动态基本存储电路 动态存储电路具有元件少, 功耗低的优点, 在大容量存储器中得到广泛应用; 动态存储电路有4管型、3管型和单管型(如图所示); A. 特点: 集成度高; 成本低; 功耗低; 特别是维持功耗低的优点, 适合做大容量存储器; 但需要每隔2ms左右进行一次刷新, 且数据的读出是破坏性的, 即Cg的电压一般从0.2v将下降为0.1v, 所以数据读出后还要对存储电路进行回写。,Cg,T,列选择线,行选择线,刷新 放大器,数据I/O,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),B. 典型芯片 Intel 2116 动态存储器(DRAM) 2116是由单管存储电路组成的 16k*1位的DRAM; A0A6分时复用构成14条地址输入端。 首先 -RAS有效, 使 A0A6上的 行地址输入锁存, 再使 -CAS有效, 将A0A6上的列地址输入锁存; -RAS同时起CE的作用, 而-CAS同时起-OE的作用。 刷新按行进行, 2ms内对A0A6的128行(每行128个)刷新一遍。刷新操作只需使 -RAS为低电平(读入行地址), 而 -CAS为高电平就可以对该行内存刷新。,022709,2.2 随机存取存储器(RAM),4.FLASH存储器 它也是一种可擦除、可改写的只读存储器; 与EEPROM相比, 最大的特点就是擦除、改写的速度快;容量大。 (P37p40) 接口类型: 标准的并行接口 NAND(与非)型闪存 串行接口的FLASH存储器,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,1.存储器芯片的选择类型、容量、速度 A.存储器类型的选择 ROMROM、PROM、EPROM(UVEPROM; EEPROM) RAMSRAM、DRAM(考虑如何刷新) FLASH结合了上面二者的优点; 但其本质上仍然是ROM, 速度比RAM慢得多。 B.存储容量的选择 根据需要确定容量, 适当留有余地; 选择芯片时, 根据位数确定芯片数量; 同时考虑价格因素。 C.存储器芯片与CPU工作速度的匹配,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,2.存储器芯片组的连接 A.单片连接 地址总线从低位起一一对应，CS接地； 数据总线(D0D7)一一对应； 控制总线(WR;RD)一一对应；,总线表达方式： 清晰；归类； 由网络标号实际表达连接关系,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,B.存储器位数的扩展 位扩展常见于RAM； 问题：用2n*1位的存储器芯片组成2n*8位存储器？ (Din与Dout是分开的？),022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,B.存储器位数的扩展,问题：用2n*4位的存储器芯片组成2n*8位存储器？,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 线选法用余下的高位地址线连接各存储器芯片的CS 优点：简单； 缺点： 地址不一定连续， 且有相当多的地 址不允许使用 (地址冲突)； 无0000H地址； 注意： 还余4根高位 地址线： A12A15,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 线选法 线选法最多可扩展的芯片数=剩余的高位地址线数 问题：地址不连续？地址冲突？(无0000H地址?)如何求取各芯片的地址范围？,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 部分译码对其余的高位地址线部分译码 优点： 地址连续； 按需设计， 使译码器 比较简单； 缺点： 存在地址重 叠影响了 地址区的有 效使用；,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 部分译码 问题：扩展8片存储器需什么译码器？扩展16片存储器？32？64？,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 全译码对剩余的高位地址线全译码 (剩余地址线数=CPU地址线数-存储器芯片地址线数) 优点：地址连续且唯一确定(无重叠)；可获得最大地址空间； 缺点：译码器相对比较复杂； 目的：A.地址唯一确定(无重叠)；B.获得最大地址空间； 方法：余1根地址线：1-2译码(反相器) 余2根地址线：2-4译码器 余3根地址线：3-8译码器 余4根地址线：4-16译码器 余5根地址线：5-32译码器(2-4译码器+3-8译码器； 反相器+4-16译码器) 余6根地址线：6-64译码器(2-4译码器+4-16译码器; 3-8译码器+3-8译码器) ,最简单容易的选择，理论上用现有的译码器可以构造任意位的译码器 ,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,C.存储器存储单元的扩展 全译码构造5-32译码器 问题：如何用反相器+4-16译码器构造5-32译码器？ 用2-4译码器接低位地址线，3-8译码器接高位地址线？ 如何构造6-64译码器？ (思考：存储器采用行译码+列译码以简化译码器结构，why?),022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,D.应用举例 关于线选法 eg.某系统需要配置一个4k*8位的静态RAM。 试问：用几片2114(1k*4位)组成该存储器？用线选法如何构成这个存储器：试画出连线简图，并注明各芯片所占的存储空间。 关于全译码(对其余的高位地址线全译码) eg.用四片1k*8位的静态RAM。一片24译码器，一片416译码器，请构成4k*8位容量的存储器，画出连接图。并要求：地址唯一确定；给出每块芯片的寻址范围；扩展到64k*8位还要增添什么器件。 关于部分译码(对其余的高位地址线部分译码; 存在地址重叠影响了地址区的有效使用，也限制了存储器的扩展),022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,022709,2.3 微型计算机存储器的组成与扩展,022709,作业,1.UVEPROM和EEPROM都可以改写芯片的内容,在使用上他们有什么不同？ 2.EPROM,PROM,动态RAM,静态RAM等存储器,哪几类是可以随时读写的？ 3.某ROM芯片有10个地址输入端和4个数据输出端,该芯片的存储容量是多少位？ 4.说明静态RAM和动态RAM的主要区别,使用时应如何选用？ 5.现有1k*8位的RAM芯片若干片,若用线选法组成存储器,有效的寻址范围最大是多少千字节？若用1个38译码器来产生片选信号,则有效的寻址范围最