微机原理与接口技术第3章1.ppt

第三章 存储器,教学重点 半导体存储器的组成 芯片SRAM 6264 芯片EPROM 2764 SRAM、EPROM与CPU的连接, 3.1 概述,一、存储器的基本概念 现代计算机将编好的程序和需要处理的数据事先存放在存储器中，这样计算机可以脱离人的干预而自动运行。 在计算机系统中，输入设备在CPU的控制下将程序和数据送入存储器，CPU从存储器中提取程序，按程序的指令控制计算机的运行，对存储器中的数据进行相应的处理，最后输出设备在CPU的控制下将存储器中的结果送出打印显示。,二、存储器的性能指标,1、存储容量 存储容量就是存储器所能容纳的二进制信息的数量。如果计算机的存储器由多块存储器芯片组成，则存储容量即为各芯片存储容量之和。 存储容量的常用单位还有字节（Byte），千字节（KB）、兆字节（MB）、和吉字节（GB）。,1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=1048576B=220B 1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B=230B,2、存取速度,存储器的速度常用读/写时间、读写/周期和存取速度等指标来衡量。,读/写时间是指从存储器接到读（或写）的命令到完成读（或写）操作所用的时间，也称为存储器存取时间，用TA表示。目前大多数计算机在TA在纳秒（ns）到几十纳秒数量级。,读/写周期是指存储器完成一次完整的存取操作所需的时间，即存储器进行两次独立的操作（读或写）所需的时间间隔，也称存储周期，用TM表示。通常TM比TA稍大，原因是存储器在进行读写操作之间需要稳定时间，而有些存储器需要刷新时间。,存取速度是指每秒从存储器读写信息的数量，用BM表示，设W为存储器传送的数据宽度（位或字节），则BM=W/TA，单位为位/秒或字节/秒。,2、存取速度（续）,三、存储器的分类,存储器,主存储器,外存储器,1、主存储器，简称主存，（也叫内存），可以被CPU直接访问，以较快的速度进行读写操作，主要用来存放计算机当前运行所需的程序和数据。,2、外存储器，简称外存，（也叫辅存），其工作速度较低，不能直接与CPU进行数据交换，只有先将程序和数据送入内存，才能被CPU处理。,除采用磁、光原理的辅存外，其它存储器主要都是采用半导体存储器 本章介绍采用半导体存储器及其组成主存的方法,3.2 半导体存储器的工作原理,一、半导体存储器的分类,按制造工艺 双极型：速度快、集成度低、功耗大 MOS型：速度慢、集成度高、功耗低 按使用属性 随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失 只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失,详细分类，请看图示,图 半导体存储器的分类,详细展开，注意对比,1、读写存储器RAM,2、只读存储器ROM,掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改 PROM：允许一次编程，此后不可更改 EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程 EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写 Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除,二、半导体存储器的组成, 存储体 存储器芯片的主要部分，用来存储信息 地址译码电路 根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的存储单元 片选和读写控制逻辑 选中存储芯片，控制读写操作, 存储体（存储矩阵）,每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据 存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量2MN 存储单元数存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数,示例, 地址译码电路,单译码结构 双译码结构 双译码可简化芯片设计 主要采用的译码结构, 片选和读写控制逻辑,片选端CS*或CE* 有效时，可以对该芯片进行读写操作 输出OE* 控制读操作。有效时，芯片内数据输出 该控制端对应系统的读控制线 写WE* 控制写操作。有效时，数据进入芯片中 该控制端对应系统的写控制线,三、半导体存储器的读写操作,在CPU向存储器发出读操作命令时，主存储器顺序完成以下操作：,（1）由CPU控制将相应存储单元的地址码送地址寄存器中；,（2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、列信号，标定所访问的存储单元；,（3）在CPU的统一控制下，由控制电路将读命令转换成读写电路的操作，将标定存储单元的内容传送到数据线上去。,（ 4）在CPU的控制下，将数据线上的信息传到CPU内部的指定部件中，完成存储器的读操作。,三、半导体存储器的读写操作（续）,存储器的写操作可以描述如下：,（1）在CPU的控制下，将要访问的存储单元地址码送地址寄存器中；,（2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、列信号，标定所访问的存储单元。,（3）在CPU的控制下，将CPU内某部件的内容送数据线上。,（4）在CPU的统一控制下，由控制电路将写命令转换成相应的读写电路的操作，将数据线上的信号传到指定单元，完成存储器的写操作。,3.3 RAM的结构及其常用芯片,静态RAM SRAM 2114 SRAM 6264,动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164,一、RAM的结构,SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 SRAM一般采用“十字结构”存储矩阵： 每个存储单元存放多位（4、8、16等） 每个存储单元具有一个地址,1、 SRAM：,一、RAM的结构（续）,DRAM的基本存储单元是单个场效应管及其极间电容 必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体： 每个存储单元存放一位 需要8个存储芯片构成一个字节单元 每个字节存储单元具有一个地址,2、DRAM：,二、常用RAM芯片。,存储容量为10244 18个引脚： 10根地址线A9A0 4根数据线I/O4I/O1 片选CS* 读写WE*,功能,SRAM芯片6264,存储容量为8K8 28个引脚： 13根地址线A12A0 8根数据线D7D0 片选CS1*、CS2 读写WE*、OE*,功能,3.4 ROM的结构及其常用芯片,EPROM EPROM 2716 EPROM 2764,EEPROM EEPROM 2717A EEPROM 2864A,一、ROM的结构,1、掩膜ROM ： 第一章图1-23中的D0D3即为由半导体二极管构成的存储器“位”电路，每位上是否有二极管是由程序决定，且在芯片出厂时固定下来，不可改变。 书图3-9是44位MOS型掩膜ROM的结构示意图 。,2、EPROM,顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息 一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程 编程后，应该贴上不透光封条 出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息1 编程就是将某些单元写入信息0,二、常用ROM芯片2716,存储容量为2K8 24个引脚： 11根地址线A10A0 8根数据线DO7DO0 片选/编程CE*/PGM 读写OE* 编程电压VPP,功能,EPROM芯片2764,存储容量为8K8 28个引脚： 13根地址线A12A0 8根数据线D7D0 片选CE* 编程PGM* 读写OE* 编程电压VPP,功能,EPROM芯片27256,补充： EEPROM,用加电方法，进行在线（无需拔下，直接在电路中）擦写（擦除和编程一次完成） 有字节擦写、块擦写和整片擦写方法 并行EEPROM：多位同时进行 串行EEPROM：只有一位数据线,EEPROM芯片2817A,存储容量为2K8 28个引脚： 11根地址线A10A0 8根数据线I/O7I/O0 片选CE* 读写OE*、WE* 状态输出RDY/BUSY*,功能,EEPROM芯片2864A,存储容量为8K8 28个引脚： 13根地址线A1