第九讲 只读存储器闪速存储器和存储器于CPU的连接

.,第九讲,主存储器（二）只读存储器及存储器与CPU的连接,.,本讲主要内容,只读存储器闪速存储器存储器与CPU的连接存储器容量的扩展CPU与存储器的连接存储器举例,.,二.只读存储器,1.ROM的分类,.,(1)掩模式ROM,采用掩模工艺制成，其内容由厂方生产时写入，用户只能读出使用而不能改写。,有MOS管的位表示存1，没有MOS管的位表示存0。,.,.,.,（2）.PROM(一次性编程),写“0”时：烧断熔丝写“1”时：保留熔丝,.,（3）.EPROM(多次性编程),(1)N型沟道浮动栅MOS电路,紫外线全部擦洗,4.2,.,(2)2716EPROM的逻辑图和引脚,4.2,.,(4)电擦可编程只读存储器EEPROM,若VG为正电压，第一浮空栅极与漏极之间产生隧道效应，使电子注入第一浮空栅极，即编程写入。若使VG为负电压，强使第一级浮空栅极的电子散失，即擦除。EEPROM的编程与擦除电流很小,可用普通电源供电,而且擦除可按字节进行。,它的主要特点是能在应用系统中在线改写，断电后信息保存，因此目前得到广泛应用。,电可擦写ROMEEPROM及Flash存储器,.,三.闪速存储器,1.什么是闪速存储器?,FlashMemory闪速存储器是一种高密度、非易失性的读/写半导体存储器，它突破了传统的存储器体系，改善了现有存储器的特性。,特点：,固有的非易失性(2)廉价的高密度(3)可直接执行(4)固态性能,.,2.FLASH存储元,.,3、FLASH存储器基本操作,(1).编程操作:实际上是写操作。所有存储元的原始状态均处“1”状态，这是因为擦除操作时控制栅不加正电压。编程操作的目的是为存储元的浮空栅补充电子，从而使存储元改写成“0”状态。如果某存储元仍保持“1”状态，则控制栅就不加正电压。,.,(2).读取操作:控制栅加上正电压。浮空栅上的负电荷量将决定是否可以开启MOS晶体管。如果存储元原存1，可认为浮空栅不带负电，控制栅上的正电压足以开启晶体管。如果存储元原存0，可认为浮空栅带负电，控制栅上的正电压不足以克服浮动栅上的负电量，晶体管不能开启导通。,.,(3).擦除操作:所有的存储元中浮空栅上的负电荷要全部洩放出去。为此晶体管源极S加上正电压，这编程操作正好相反。,源极S上的正电压吸收浮空栅中的电子，从而使全部存储元变成1状态。,.,4.FLASH存储器的阵列结构,.,用1K4位存储芯片组成1K8位的存储器,？片,五、存储器与CPU的连接,1.存储器容量的扩展,4.2,2片,.,位扩展法总结：,只加大字长，而存储器的字数与存储器芯片字数一致,对片子没有选片要求。,用8k*1的片子组成8k*8的存储器需8个芯片地址线需13根数据线8根控制线WR接存储器的WE,.,(2)字扩展（增加存储字的数量）,用1K8位存储芯片组成2K8位的存储器,4.2,？片,2片,.,2:4,16K8,16K8,16K8,16K8,用16K8位的芯片组成64K8位的存储器需4个芯片地址线共需16根片内：(214=16384)14根，选片：2根数据线8根控制线WE,.,.,(3)字、位扩展,用1K4位存储芯片组成4K8位的存储器,4.2,？片,8片,CPU,用1k4的存储器芯片2114组成2k8的存储器,.,2.存储器与CPU的连接,(1)地址线的连接,(2)数据线的连接,(3)读/写命令线的连接,(4)片选线的连接,(5)合理选择存储芯片,(6)其他时序、负载,4.2,ramsel3=A21*A20*MREQ,例有若干片1M8位的SRAM芯片，采用字扩展方法构成4MB存储器，问(1)需要多少片RAM芯片？(2)该存储器需要多少地址位？(3)画出该存储器与CPU连接的结构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ和R/W#。(4)给出地址译码器的逻辑表达式。,解：(1)需要4M/1M=4片SRAM芯片；(2)需要22条地址线(3)译码器的输出信号逻辑表达式为：,例设有若干片256K8位的SRAM芯片，问：(1)采用字扩展方法构成2048KB的存储器需要多少片SRAM芯片？(2)该存储器需要多少字节地址位？(3)画出该存储器与CPU连接的结构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ#和R/W#。,解：(1)该存储器需要2048K/256K=8片SRAM芯片；(2)需要21条地址线，因为221=2048K，其中高3位用于芯片选择，低18位作为每个存储器芯片的地址输入。(3)该存储器与CPU连接的结构图如下。,例设有若干片256K8位的SRAM芯片，问：(1)如何构成2048K32位的存储器？(2)需要多少片RAM芯片？(3)该存储器需要多少字节地址位？(4)画出该存储器与CPU连接的结构图，设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、控制信号MREQ#和R/W#。,解：采用字位扩展的方法。需要32片SRAM芯片。,.,例4.1解:,(1)写出对应的二进制地址码,(2)确定芯片的数量及类型,A15A14A13A11A10A7A4A3A0,4.2,.,(3)分配地址线,A10A0接2K8位ROM的地址线,A9A0接1K4位RAM的地址线,(4)确定片选信号,4.2,.,例4.1CPU与存储器的连接图,4.2,.,(1)写出对应的二进制地址码,(2)确定芯片的数量及类型,(3)分配地址线,(4)确定片选信号,1片4K8位ROM2片4K8位RAM,A11A0接ROM和RAM的地址线,4.2,.,用138译码器及其他门电路（门电路自定）画出CPU和2764的连接图。要求地址为F0000HFFFFFH,并写出每片2764的地址范围。,4.2,.,2.存储器举例,CPU的地址总线16根(A15A0，A0为低位)；双向数据总线8根(D7D0)，控制总线中与主存有关的信号有：MREQ，R/W。主存地址空间分配如下：08191为系统程序区，由只读存储芯片组成；819232767为用户程序区；最后(最大地址)2K地址空间为系统程序工作区。,现有如下存储器芯片：EPROM：8K8位(控制端仅有CS);SRAM：16K1位，2K8位，4K8位，8K8位.,.,解：(1)主存地址空间分布如图所示。,16根地址线寻址64K0000FFFFH(65535),EPROM：8K8位SRAM：16K1位，2K8位，4K8位，8K8位.,请从上述芯片中选择适当芯片设计该计算机主存储器，画出主存储器逻辑框图，注意画