上交大 胡春香 微机原理与应用 2013版 第6章 微机的存储器

1、Shanghai Jiao Tong University1第六章第六章 微机的存储器微机的存储器2Shanghai Jiao Tong University存储器是微型计算机系统中用来存储器是微型计算机系统中用来存放程序和数据的基本存放程序和数据的基本单元或设备单元或设备。存储器容量愈大，能存放的信息就愈多，。存储器容量愈大，能存放的信息就愈多，计算机的能力就愈强。计算机的能力就愈强。 存储器作为计算机系统重要组成部分，随着更好的存储存储器作为计算机系统重要组成部分，随着更好的存储载体材料的发现及生产工艺的不断改进，载体材料的发现及生产工艺的不断改进，争取更大的存争取更大的存储容量、获得更快

2、的存取速度、减小存储器载体的体积储容量、获得更快的存取速度、减小存储器载体的体积以及降低单位存储容量性价比以及降低单位存储容量性价比等方面都获得快速的发展。等方面都获得快速的发展。 微机的存储器微机的存储器3Shanghai Jiao Tong University存储器的分类与组成（一）存储器的分类与组成（一）Shanghai Jiao Tong University4存储器的分类与组成（二）存储器的分类与组成（二）Shanghai Jiao Tong University5n 存储容量存储容量半导体存储器性能指标（一）半导体存储器性能指标（一）Shanghai Jiao Tong Univ

3、ersity6半导体存储器性能指标（二）半导体存储器性能指标（二）Shanghai Jiao Tong University7n 存取时间存取时间半导体存储器性能指标（三）半导体存储器性能指标（三）Shanghai Jiao Tong University8n 功耗功耗半导体存储器性能指标（四）半导体存储器性能指标（四）Shanghai Jiao Tong University9n 工作电源工作电源半导体存储器性能指标（五）半导体存储器性能指标（五）Shanghai Jiao Tong University10n 价格价格半导体存储器性能指标（六）半导体存储器性能指标（六）11Shanghai

4、 Jiao Tong University半导体存储器分类半导体存储器分类12Shanghai Jiao Tong University随机存取存储器（一）随机存取存储器（一）Shanghai Jiao Tong University13随机存取存储器（二）随机存取存储器（二）Shanghai Jiao Tong University14随机存取存储器（三）随机存取存储器（三）15Shanghai Jiao Tong University只读存储器（一）只读存储器（一）Shanghai Jiao Tong University16固定固定ROM (掩模掩模ROM)：又称为固定存储器。又称为固定

5、存储器。只读存储器（二）只读存储器（二）由器件制造厂家根据用户事先编好的机器码程序，把由器件制造厂家根据用户事先编好的机器码程序，把 0、1 信息信息存储在掩模图形中而制成的存储在掩模图形中而制成的ROM芯片。芯片。这种芯片制成以后，它的存储矩阵中每个这种芯片制成以后，它的存储矩阵中每个MOS管所存储的信息管所存储的信息0或或1被固定下来，不能再改变，而被固定下来，不能再改变，而只能读出只能读出。如果要修改其内容，只有重新制作。如果要修改其内容，只有重新制作。只适用于大批量生产，不适用于科学研究。只适用于大批量生产，不适用于科学研究。Shanghai Jiao Tong University1

6、72. 一次性可编程一次性可编程ROM (PROM)：只读存储器（三）只读存储器（三） 18Shanghai Jiao Tong University3. 可擦除、可再编程的只读存储器可擦除、可再编程的只读存储器只读存储器（四）只读存储器（四）Shanghai Jiao Tong University19只读存储器（五）只读存储器（五）紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程ROM (EPROM)： 用于产品开发。用于产品开发。Shanghai Jiao Tong University20电可擦除可编程电可擦除可编程ROM (E2PROM)： 只读存储器（六）只读存储器（六）采用浮栅技术，用电擦除，即

7、采用浮栅技术，用电擦除，即EEPROM，可重复擦写，并且擦除的，可重复擦写，并且擦除的速度要快的多。速度要快的多。电擦除过程就是改写过程，只要通过厂商提供的专用刷新程序就可电擦除过程就是改写过程，只要通过厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写芯片内部的内容，彻底摆脱了以轻而易举地改写芯片内部的内容，彻底摆脱了EPROM 擦除器和擦除器和编程器的束缚。编程器的束缚。 它具有它具有ROM的非易失性，又具备类似的非易失性，又具备类似RAM的功能，可随时改写。的功能，可随时改写。Shanghai Jiao Tong University214. 快闪存储器快闪存储器 (Flash Memory)：

8、只读存储器（七）只读存储器（七）采用浮栅型采用浮栅型MOS管，存储器中数据的擦除和写入是分开管，存储器中数据的擦除和写入是分开进行的，数据写入方式与进行的，数据写入方式与EPROM相同，一般一只芯片可相同，一般一只芯片可以擦除以擦除/写入写入100万次以上。万次以上。是一种不需要电力就能保存资料的可重写的记忆体。市面是一种不需要电力就能保存资料的可重写的记忆体。市面上的储存卡、上的储存卡、U盘、盘、MP3播放器、数码照相机和部分手机播放器、数码照相机和部分手机都是使用闪存。都是使用闪存。22Shanghai Jiao Tong University半导体存储器组成半导体存储器组成23Shang

9、hai Jiao Tong UniversityNn2存储体存储体24Shanghai Jiao Tong University地址选择电路地址选择电路25Shanghai Jiao Tong University单译码方式单译码方式26Shanghai Jiao Tong University双译码方式（一）双译码方式（一）Shanghai Jiao Tong University27双译码方式（二）双译码方式（二）28Shanghai Jiao Tong University读读/ /写电路与控制电路写电路与控制电路29Shanghai Jiao Tong University静态随机存储

10、器（一）静态随机存储器（一）30Shanghai Jiao Tong University静态随机存储器（二）静态随机存储器（二）31Shanghai Jiao Tong University静态随机存储器（三）静态随机存储器（三）32Shanghai Jiao Tong University静态随机存储器（五）静态随机存储器（五）Shanghai Jiao Tong University33静态随机存储器（六）静态随机存储器（六）Shanghai Jiao Tong University34静态随机存储器（七）静态随机存储器（七）35Shanghai Jiao Tong University

11、动态随机存储器动态随机存储器Shanghai Jiao Tong University36动态基本存储电路（一）动态基本存储电路（一）写操作时，写操作时，写选择线上为高电平，写选择线上为高电平，T1导通。导通。待写入的信息由写数据线通过待写入的信息由写数据线通过T1加加到到T2管的栅极上，对栅极电容管的栅极上，对栅极电容Cg充充电。电。若写入若写入1，则，则Cg上充有电荷；上充有电荷；若写入若写入0，则，则Cg上无电荷。上无电荷。写操作结束后，写操作结束后， T1截止，信息被保截止，信息被保存在电容存在电容Cg上。上。读操作时，在T4管栅极加上预充电脉冲，使T4管导通，读数据线因有寄生电容CD

12、而预充到1。使读选择线为高电平, T3管导通。若T2管栅极电容Cg上已存有“1”信息，则T2管导通。这时，读数据线上的预充电荷将通过T3，T2而泄放，于是，读数据线上为0。若T2管栅极电容上所存为“0”信息，则T2管不导通，则读数据线上为1。经过读操作，在读数据线上可读出与原存储相反的信息。若再经过读出放大器反相后，就可得到原存储信息了。37Shanghai Jiao Tong University动态基本存储电路（二）动态基本存储电路（二）38Shanghai Jiao Tong University动态基本存储电路（三）动态基本存储电路（三）写入时，写入时，使字选线上为高电平，使字选线上为

13、高电平，T1管导通，待写入的信息由位线管导通，待写入的信息由位线D（数据线）（数据线）存入存入Cs。读出时，读出时，同样使字选线上为高电平，同样使字选线上为高电平，T1管导通，则存储在管导通，则存储在Cs上的信息通过上的信息通过T1管管送到送到D线上，再通过放大，即可得到存储信息。线上，再通过放大，即可得到存储信息。Shanghai Jiao Tong University39动态基本存储电路（七）动态基本存储电路（七）Shanghai Jiao Tong University40兼片选信号兼片选信号动态动态RAM举例（一）举例（一）Shanghai Jiao Tong University4

14、1动态动态RAM举例（二）举例（二）Shanghai Jiao Tong University42xx动态动态RAM举例（三）举例（三）43Shanghai Jiao Tong University随机存储器小结随机存储器小结44Shanghai Jiao Tong UniversityROM存储信息原理（一）存储信息原理（一）45Shanghai Jiao Tong UniversityROM存储信息原理（二）存储信息原理（二）46Shanghai Jiao Tong UniversityROM存储信息原理（三）存储信息原理（三）47Shanghai Jiao Tong University

15、ROM存储信息原理（四）存储信息原理（四）Shanghai Jiao Tong University48 2716 EPROM芯片容量为芯片容量为2K8位，采用位，采用NMOS工艺和工艺和双列直插式封装，双列直插式封装，24条引脚。条引脚。EPROM芯片实例（一）芯片实例（一）Shanghai Jiao Tong University49EPROM芯片实例（二）芯片实例（二）50Shanghai Jiao Tong University存储器的连接存储器的连接51Shanghai Jiao Tong University存储器芯片的扩充（一）存储器芯片的扩充（一）52Shanghai Jiao

16、 Tong University存储器芯片的扩充（二）存储器芯片的扩充（二）Shanghai Jiao Tong University53存储器芯片的扩充（三）存储器芯片的扩充（三）54Shanghai Jiao Tong University存储器芯片的扩充（四）存储器芯片的扩充（四）55Shanghai Jiao Tong University0A1A0Y1Y2Y3Y输入输入输出（低有效）输出（低有效）0011010101111011110111100A1A0Y1Y2Y3Y存储器芯片的扩充（五）存储器芯片的扩充（五）56Shanghai Jiao Tong University例：例：用用

17、4片片16Kx8位的存储器芯片组成位的存储器芯片组成64Kx8位存储器。位存储器。芯片芯片16Kx8地址为地址为14位，芯片位，芯片64Kx8地址码应有地址码应有16位。位。连接时，各芯片的连接时，各芯片的14位位地址线可直接接地址总线的地址线可直接接地址总线的A0A13，而地址，而地址总线的总线的A15，A14则接到则接到2-4译码器的输入端译码器的输入端，其，其输出端输出端4 根选择线分根选择线分别接到别接到4片芯片的片选片芯片的片选CS端。端。存储器芯片的扩充（六）存储器芯片的扩充（六）57Shanghai Jiao Tong University任一任一地址码时，地址码时，仅有仅有一片

18、芯片处于被选中的工作状态，一片芯片处于被选中的工作状态，各芯片的取值范围如表所示。各芯片的取值范围如表所示。存储器芯片的扩充（七）存储器芯片的扩充（七）58Shanghai Jiao Tong UniversityROM、PROM或或EPROM芯片都可与芯片都可与8086系统总线连系统总线连接，实现程序存储器。接，实现程序存储器。例如，例如， EPROM芯片芯片2716、2732、2764和和27128，属，属于以于以1字节字节宽度输出组织的，因此，在连接到宽度输出组织的，因此，在连接到8086系统系统时，为了存储时，为了存储16位指令字，要使用两片这类芯片位指令字，要使用两片这类芯片并联并联组成一组。组成一组。存储器与存储器与CPU连接（一）连接（一）59Shanghai Jiao Tong University存储器与存储器与CPU连接（二）连接（二）60Shanghai Jiao Tong University存储器与存储器与CPU连接（三）连接（三）61Shanghai Jiao Tong University存储器与存储器与CPU连接（四）连接（四）62Shanghai Jiao Tong University存储器与存储器与CPU连接（五）连接（五）Shanghai Jiao Tong