《w5存储器》PPT课件.pptVIP

2020/5/29,微机原理及应用,1,第5章存储器,一、概述二、典型芯片举例三、主存储器设计作业,2020/5/29,微机原理及应用,2,一、概述,存储器是计算机的重要组成部分，用来存放计算机系统工作时所用的信息程序和数据。1、内存和外存2、存储器的分类3、存储器的性能指标4、存储器的基本结构,2020/5/29,微机原理及应用,3,1、内存和外存,（1）内存(或主存），用于存放当前正在使用的程序和数据，CPU可以对它直接访问，存取速度快，但容量较小。（2）外存（或辅存），用于存放一些CPU暂时不处理的程序和数据。当CPU么处理这些信息时，必须先将其调入内存。外存包括软盘，硬盘，光盘等等。外存容量大，相对内存来说，存取速度较慢。,2020/5/29,微机原理及应用,4,2、存储器的分类(应用),(1)只读存储器ROM(2)随机存取存储器RAM,2020/5/29,微机原理及应用,5,(1)只读存储器ROM,只读存储器(ReadOnlyMemoryROM)用户在使用时只能读出其中信息，不能修改或写入新的信息，断电后，其信息不会消失。存储单元中的信息由ROM制造厂在生产时一次性写入，称为掩膜ROM（MaskedROM）；PROM(ProgrammableROM可编程ROM)PROM中的程序和数据是由用户自行写入的，但一经写入，就无法更改，是一次性的ROM；,2020/5/29,微机原理及应用,6,(1)只读存储器ROM,EPROM(ErasebleProgrammableROM可擦除可编程ROM)可由用户自行写入程序和数据，写入后的内容可用紫外线灯照射擦除，然后可以重新写入新的内容，可以多次擦除，多次使用。E2PROM(ElectricallyErasebleProgrammableROM电可擦除可编程ROM)可用电信号进行清除和改写的存储器，使用方便。,2020/5/29,微机原理及应用,7,(2)随机存取存储器RAM,随机存取存储器(RandomAccessMemory)RAM的特点是存储器中的信息能读能写，且对存储器中任一单元的读或写操作所需要的时间基本是一样的。断电后，RAM中的信息即消失。分为两类：SRAM(StaticRAM静态RAM)SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”。只要电源不撤除，信息不会消失，不需要刷新电路。,2020/5/29,微机原理及应用,8,(2)随机存取存储器RAM,DRAM(DynamicRAM动态RAM)DRAM是利用电容端电压的高低来表示“1”和“0”，为了弥补漏电需要定时刷新。一般微机系统中的内存采用DRAM，配有刷新电路，每隔12ms刷新一次。,2020/5/29,微机原理及应用,9,3、存储器的性能指标,(1)存储容量(2)存储速度(3)可靠性,2020/5/29,微机原理及应用,10,(1)存储容量,存储容量是指一块存储芯片上所能存储的二进制位数。假设存储芯片的存储单元数是M，一个存储单元所存储的信息的位数是N，则其存储容量为MN。,D7D1D0,例题,2020/5/29,微机原理及应用,11,例题,1、已知单片6116芯片的地址线是11位，每个存储单元是8位，求其存储容量?解:因为可编址范围211，即M211，每个存储单元可存8位，即N8，所以，6116的存储容量=2118=210248=2K82KB,2020/5/29,微机原理及应用,12,例题,2、若要组成64K字节的存储器，以下芯片各需几片?6116(2K8)4416(16K4),解:(64K8)(2K8)=32(片)(64K8)(16K4)=8(片),2020/5/29,微机原理及应用,13,区别：芯片的存储容量和微机的存储容量,微机的存储容量由多片存储芯片组成的总存储容量。微机的最大内存容量由CPU的地址总线决定。如：PC486，地址总线是32位，则，内存容许最大容量是232=4G；实际的装机容量由实际使用的若干片存储芯片组成的总存储容量。,2020/5/29,微机原理及应用,14,(2)存储速度,存储器的存取速度是影响计算机运算速度的主要因素，用两个参数来衡量：存取时间TA（AccessTime）定义为启动一次存储器操作（读或写），到完成该操作所经历的时间。存储周期TMC（MemoryCycle）定义启动两次读（或写）存储器操作之间所需的最小时间间隔。,2020/5/29,微机原理及应用,15,(3)可靠性,存储器的可靠性用MTBF来衡量。MTBF即MeanTimeBetweenFailures平均故障间隔时间，MBTF越长，表示可靠性越高。,2020/5/29,微机原理及应用,16,4、存储器的基本结构,1、存储体由多个基本存储单元组成，容量即为MN；2、地址寄存器（地址锁存器）锁存CPU送来的地址信号；3、地址译码器对地址信号进行译码，选择存储体中要访问的存储单元；4、读/写驱动电路包括读出放大和写入电路；5、数据缓冲器芯片数据信号经双向三态门挂在数据总线上，未选中该片，呈高阻状态；,6、读/写控制电路接受来自CPU的片选信号、读/写信号。（对ROM只读；对DRAM刷新信号）,2020/5/29,微机原理及应用,17,“读”操作工作过程,（1）送地址CPU通过地址总线将地址送入地址寄存器，并译码；（2）发出“读”命令CPU通过控制总线将“存储器读”信号送入读/写控制电路；,（3）从存储器读出数据读/写控制电路根据“读”信号和片选信号选中存储体中的某一存储单元，从该单元读出数据，送到数据缓存器。再经过数据总线送到CPU。,2020/5/29,微机原理及应用,18,“写”操作工作过程,（1）送地址CPU通过地址总线将地址送入地址寄存器，并译码；（2）发出“写”命令CPU通过控制总线将“写”信号送入读/写控制电路；,（3）写入数据到存储器读/写控制电路根据“写”信号和片选信号选中存储体中的某一存储单元，将数据总线上的数据，送到数据缓存器，再写入到选中的存储单元。,2020/5/29,微机原理及应用,19,二、典型芯片举例,1、SRAM芯片HM6116(简称6116）静态随机存取存储器，11条地址线，8位数据线，3条控制线，两条电源线，单片存储容量2K8。,常用的SRAM还有6232，6264、62256，适用于较小系统。,2020/5/29,微机原理及应用,20,二、典型芯片举例,2、DRAM芯片Intel2164A动态随机存取存储器，8条地址线，2位数据线(输出和输入），3条控制线，两条电源线，单片存储容量64K1。地址线采用分时复用，由CAS（列选通）和RAS（行选通），从而实现16位地址线，M21664K。,2020/5/29,微机原理及应用,21,三、主存储器设计,1、芯片选择2、存储器芯片的基本地址3、存储器芯片的容量扩充4、存储器芯片与CPU连接,2020/5/29,微机原理及应用,22,1、芯片选择,SRAM与CPU连接，不需要外围电路，连接简单，用于小型控制系统。DRAM常用于大型系统，因为需要刷新电路，比如PC机的内存条。ROM通常用于存放固定的系统程序。,2020/5/29,微机原理及应用,23,2、存储器芯片的基本地址,6116的基本地址：000H7FFH,D7D1D0,2020/5/29,微机原理及应用,24,2、存储器芯片的基本地址,6264的基本地址:0000H1FFFH,D7D1D0,2020/5/29,微机原理及应用,25,2、存储器芯片的基本地址,2114的基本地址是000H3FFH,D3D2D1D0,2020/5/29,微机原理及应用,26,2、存储器芯片的基本地址,EPROM27218基本地址是0000H3FFFH,D7D1D0,2020/5/29,微机原理及应用,27,3、存储器芯片的容量扩充,对1#来说其地址范围0000000000000000011111111111（即0000H07FFH）,用两片6116芯片（2K8）即可扩展成4K8位，这种扩展方式就称为字扩展。,对2#来说其地址范围0010000000000000111111111111（即0800H0FFFH),译码和译码器,2020/5/29,微机原理及应用,28,3、存储器芯片的容量扩充,显然，我们可以用2片2114组成1K8位的存储器，这种扩展方式称为位扩展。,对2114来说，存储容量是1K4位，而正常数据都以字节作为存储单元，显然需要进行扩展。,N=(1K8位)(1K4位)=2,2020/5/29,微机原理及应用,29,译码和译码器,全部CPU高位地址参与译码，称之为全译码。全译码方式能保证每个存储单元地址唯一。若只选择CPU一部分高位地址参与译码，这称为部分译玛。每个存储单元会有多个地址对应，地址译码可以选择专用芯片，在微机系统中常用的有74LS138（称3-8译码器）。真值表,2020/5/29,微机原理及应用,30,74LS138真值表,2020/5/29,微机原理及应用,31,4、存储器芯片与CPU连接,1、地址总线低位直接相连，高位通过译码器相连。地址线的连接方式确定了芯片的地址。2、数据总线8位芯片的数据线可以直接与8088CPU的相连，与8086CPU连接，要分成两个存储体；低于8位的要进行位扩充后再与CPU相连。,例题,2020/5/29,微机原理及应用,32,例题,所以27128地址范围：0010000000000000000000100011111111111111即20000H23FFFH,1、如图是某一8088系统的存储器连接图，试确定其中各芯片的地址空间。,该片14条地址线，其基本地址0000000000000011111111111111；,高6位：A19A1800；A171；A16A15A14000；,2020/5/29,微机原理及应用,33,例题,0011000000000000000000110001111111111111即30000H31FFFH,解：（2）6264是SRAM，13条地址线，用2片，基本地址00000000000001111111111111；,16264的高7位：,则A16A15A14100；A19A180；A171；,16264地址范围：,2020/5/29,微机原理及应用,34,例题,2626