微机的存储器ppt课件

1、第五章第五章 微机的存储器微机的存储器1.存储器按其与CPU的衔接方式进展分类 两大类：内存主存和外存辅存5.15.1存储器的分类与组成存储器的分类与组成2 2、按存储介质分类：、按存储介质分类： 半导体存储器；半导体存储器； 磁泡存储器；磁泡存储器； 磁外表存储器磁外表存储器 如磁带，磁盘，磁鼓，磁卡如磁带，磁盘，磁鼓，磁卡等；等； 磁芯存储器；磁芯存储器； 光盘存储器；光盘存储器； 图5.1为CPU与存储器的衔接构造表示图。图中内存由半导体存储器芯片组成，外存那么有磁带、硬磁盘和软磁盘等。 一、半导体存储器的分类一、半导体存储器的分类 按运用的功能可分为两大类：随机存取存储器按运用的功能可

2、分为两大类：随机存取存储器RAM(Random Access memory)RAM(Random Access memory)和只读存储器和只读存储器ROM(Read Only ROM(Read Only Memory)Memory)。 二、半导体存储器的组成二、半导体存储器的组成由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。一一 存储体存储体 存储体是存储存储体是存储1 1或或0 0信息的电路实体，它由许多存储单元组成，信息的电路实体，它由许多存储单元组成，每个存储单元赋予一个编号，称为地址单元号。而每个存储单元每个存储单元赋予一个编

3、号，称为地址单元号。而每个存储单元由假设干一样的位组成，每个位需求一个存储元件。由假设干一样的位组成，每个位需求一个存储元件。 存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的位数存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的位数n n与存与存储单元的数量储单元的数量N N之间的关系为：之间的关系为： 2 =N 2 =Nn n二地址选择电路二地址选择电路 地址选择电路包括地址码缓冲器，地址译码器等。地址选择电路包括地址码缓冲器，地址译码器等。 地址译码器用来对地址译码，地址译码器用来对地址译码，n n个输入端的地址译码器可以个输入端的地址译码器可以对应对应2n2n个地址码，作为对地址单元的选择线。个地址

4、码，作为对地址单元的选择线。 地址译码器的输出的选择线又叫字线。地址译码器的输出的选择线又叫字线。 地址译码方式有两种：地址译码方式有两种： 1. 1.单译码方式或称字构造单译码方式或称字构造 它的全部地址码只用一个地址译码器电路译码，译码输出它的全部地址码只用一个地址译码器电路译码，译码输出的字选择线直接选中与地址码对应的存储单元。的字选择线直接选中与地址码对应的存储单元。 该方式需求的选择线数较多，适用于小容量的存储器。该方式需求的选择线数较多，适用于小容量的存储器。 2.2.双译码方式或称重合译码双译码方式或称重合译码 读读/ /写电路包括读写电路包括读/ /写放大器、数据缓冲器三态双写

5、放大器、数据缓冲器三态双向缓冲器等。它是数据信息输入和输出的通道。向缓冲器等。它是数据信息输入和输出的通道。 外界对存储器的控制信号有读信号、写信外界对存储器的控制信号有读信号、写信号和片选信号等，经过控制电路以控号和片选信号等，经过控制电路以控制存储器的读或写操作以及片选。只需片选信号处于有制存储器的读或写操作以及片选。只需片选信号处于有效形状，存储器才干与外界交换信息。效形状，存储器才干与外界交换信息。 三读/写电路与控制电路一、静态随机存取存储器一、静态随机存取存储器一一SRAMSRAM的根本存储电路的根本存储电路 由个管组成的触发器由个管组成的触发器. . 5.2 5.2 随机存取存储

6、器随机存取存储器RAMRAM二静态二静态RAMRAM的组成的组成1.1.读出过程读出过程 1 1地址码加到地址码加到RAMRAM芯片的地址输入端，经芯片的地址输入端，经X X与与Y Y地址译码器译码，产生行选与列选信号，选中某一存储单地址译码器译码，产生行选与列选信号，选中某一存储单元，该单元中存储的代码，经一定时间，出如今元，该单元中存储的代码，经一定时间，出如今I IO O电路的电路的输入端。电路对读出的信号进展放大、整形，送至输输入端。电路对读出的信号进展放大、整形，送至输出缓冲存放器。缓冲存放器普通具有三态控制功能，没有开出缓冲存放器。缓冲存放器普通具有三态控制功能，没有开门信号，所存

7、数据还不能送到门信号，所存数据还不能送到DBDB上。上。三静态三静态RAMRAM的读的读/ /写过程写过程2 2在送上地址码的同时，还要送上读在送上地址码的同时，还要送上读/ /写控制信号写控制信号R/WR/W或或RDRD、WRWR和片选信号和片选信号CSCS。读出时，使。读出时，使R/WR/W，CSCS，这时，输出缓冲存放器的三态门将被翻开，所存，这时，输出缓冲存放器的三态门将被翻开，所存信息送至信息送至DBDB上。于是，存储单元中的信息被读出。上。于是，存储单元中的信息被读出。四静态四静态RAMRAM芯片举例芯片举例常用的常用的Intel 6116 Intel 6116 是是CMOSCMO

8、S静态静态RAMRAM芯片，它的存储容量为芯片，它的存储容量为2K2K8 8位：位： 动态动态RAM芯片是以芯片是以MOS管栅极电容能否充有电荷来存储信息管栅极电容能否充有电荷来存储信息的的 二、动态随机存储器二、动态随机存储器( (一动态根本存储电路一动态根本存储电路 三管动态根本存储电路三管动态根本存储电路 写入操作时，写选择线上为高电平，写入操作时，写选择线上为高电平，1 1导通。待写入的导通。待写入的信息由写数据线经过信息由写数据线经过1 1加到加到2 2管的栅极上，对栅极电容管的栅极上，对栅极电容CgCg充电。假设写入，那么充电。假设写入，那么CgCg上充有电荷；假设写入，那么上充有

9、电荷；假设写入，那么CgCg上无电荷。写操作终了后，上无电荷。写操作终了后，1 1截止，信息被保管在电容截止，信息被保管在电容CgCg上。上。 读出操作时，先在读出操作时，先在4 4管栅极加上预充电脉冲，使管栅极加上预充电脉冲，使4 4管管导通，读数据线因有寄生电容导通，读数据线因有寄生电容CDCD而预充到。然而预充到。然后使读选择线为高电平，后使读选择线为高电平，3 3管导通。假设管导通。假设2 2管栅极电容管栅极电容CgCg上已存有上已存有“信息，那么信息，那么2 2管导通。这时，读数据线上的管导通。这时，读数据线上的预充电荷将经过预充电荷将经过3,3,2 2而泄放，于是，读数据线上为。而

10、泄放，于是，读数据线上为。假设假设2 2管栅极电容上所存为管栅极电容上所存为“信息，那么信息，那么2 2管不导通，管不导通，那么读数据线上为。因此，经过读操作，在读数据线上可那么读数据线上为。因此，经过读操作，在读数据线上可以读出与原存储相反的信息。假设再经过读出放大器反相后，以读出与原存储相反的信息。假设再经过读出放大器反相后，就可以得到原存储信息了。就可以得到原存储信息了。 刷新刷新单管动态根本存储电路单管动态根本存储电路 写入时，使字选线上为高电平，写入时，使字选线上为高电平，T1T1管导通，待写入的管导通，待写入的信息由位线信息由位线D D数据线存入数据线存入CsCs。 读出时，同样使

11、字选线上为高电平，读出时，同样使字选线上为高电平，T1T1管导通，那么管导通，那么存储在存储在CsCs上的信息经过上的信息经过T1T1管送到管送到D D线上，再经过放大，即线上，再经过放大，即可得到存储信息。可得到存储信息。Intel 2116 16KIntel 2116 16K1 1二动态二动态RAMRAM芯片举例芯片举例Intel 2116Intel 2116的内部构造如图的内部构造如图5.115.11所示：所示： 动态动态RAMRAM的刷新：的刷新：动态动态RAMRAM的刷新本质式进展一次的刷新本质式进展一次“写入操作，但按行进展，写入操作，但按行进展，即不论系统中有多少个即不论系统中有

12、多少个DRAMDRAM芯片，也不论存储容量有多大，每芯片，也不论存储容量有多大，每次均对一切芯片的同一行刷新次均对一切芯片的同一行刷新 单片单片DRAMDRAM有多少行，就分多少次进展刷新有多少行，就分多少次进展刷新 普通刷新电路中都有刷新计数器，每刷新一行计数一次。普通刷新电路中都有刷新计数器，每刷新一行计数一次。 刷新电路必需保证刷新电路必需保证2ms2ms内对内对DARMDARM刷新一次刷新一次 刷新的方法有定时集中制、非同步再生制、同步再生制刷新的方法有定时集中制、非同步再生制、同步再生制一、只读存储器存储信息的原理和组成一、只读存储器存储信息的原理和组成 .3 .3 只读存储器只读存

13、储器当字线上加有选中信当字线上加有选中信号时，假设电子开关号时，假设电子开关是断开的，位线是断开的，位线上将输出信息；假上将输出信息；假设是接通的，那么设是接通的，那么位线经接地，位线经接地，将输出信息将输出信息0 0。ROMROM的组成由地址译码电路、存储矩阵、读出电路及控制电的组成由地址译码电路、存储矩阵、读出电路及控制电路等部分组成。图路等部分组成。图5.135.13是有是有1616个存储单元、字长为个存储单元、字长为1 1位的位的ROMROM表表示图。示图。一不可编程掩方式一不可编程掩方式MOSMOS只读存储器只读存储器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

14、户事先编好的机器码程序，把0 0、1 1信息存储在掩模图形中而制成的信息存储在掩模图形中而制成的ROMROM芯片。这种芯片制成以芯片。这种芯片制成以后，它的存储矩阵中每个后，它的存储矩阵中每个MOSMOS管所存储的信息管所存储的信息0 0或或1 1被固定下被固定下来，不能再改动，而只能读出。来，不能再改动，而只能读出。二、只读存储器的分类 二可编程只读存储器二可编程只读存储器PROMPROM用户在运用前可以根据本人的用户在运用前可以根据本人的需求编制需求编制ROMROM中的程序。熔丝中的程序。熔丝式式PROMPROM的存储电路相当于图的存储电路相当于图5.125.12的元件原理图。的元件原理图

15、。三可擦除、可再编程的只读存储器三可擦除、可再编程的只读存储器 假设假设EPROMEPROM中写入的信息有错或不需求时，可用两种方法来中写入的信息有错或不需求时，可用两种方法来擦除原存的信息。擦除原存的信息。一种是利用公用的紫外线灯对准芯片上的石英窗口照射一种是利用公用的紫外线灯对准芯片上的石英窗口照射10102020分钟，即可擦除原写入的信息。这种方法只能把存储分钟，即可擦除原写入的信息。这种方法只能把存储的信息全部擦除后再重新写入的信息全部擦除后再重新写入采用金属氮氧化物硅采用金属氮氧化物硅MNOSMNOS工艺消费的工艺消费的MNOSMNOS型型PROMPROM，它是一种利用电来改写的可编

16、程只读存储器，它是一种利用电来改写的可编程只读存储器，即即EEPROMEEPROM。5.4 5.4 存储器的衔接存储器的衔接 要处理两个问题：要处理两个问题： 一个是如何用容量较小、字长较短的芯片，一个是如何用容量较小、字长较短的芯片，组成微机系统所需的存储器；组成微机系统所需的存储器； 另一个是存储器与的衔接方法与应另一个是存储器与的衔接方法与应留意的问题。留意的问题。一、存储器芯片的扩展一、存储器芯片的扩展一位数的扩展位扩展一位数的扩展位扩展 微型计算机中，最小的信息存取单位是微型计算机中，最小的信息存取单位是“字节，假设字节，假设一个存储芯片不能同时提供一个存储芯片不能同时提供8bit8

17、bit数据，就必需把几块芯片数据，就必需把几块芯片组合起来运用，这就是存储器芯片的组合起来运用，这就是存储器芯片的“位扩展。位扩展把位扩展。位扩展把多个存储芯片组成一个整体，使数据位数添加，但单元个多个存储芯片组成一个整体，使数据位数添加，但单元个数不变。经位扩展构成的存储器，每个单元的内容被存储数不变。经位扩展构成的存储器，每个单元的内容被存储在不同的存储芯片上。在不同的存储芯片上。 位上。位上。用用4 4片片16K16K8 8位的存储器芯片组成位的存储器芯片组成64K64K8 8位存储器衔接线路。位存储器衔接线路。 2 2、地址的扩展、地址的扩展 各芯片的地址取值范围各芯片的地址取值范围

18、地址扩展归纳如下：地址扩展归纳如下：例：例： 用用211421141K1K4 4构成构成4K4K8 8的存储器，与的存储器，与8 8位的一个微处位的一个微处置器相连，求：共需多少芯片？每组芯片有几个？每组芯片的置器相连，求：共需多少芯片？每组芯片有几个？每组芯片的地址范围？衔接表示图如下地址范围？衔接表示图如下二、存储器与二、存储器与CPUCPU的衔接的衔接 1.ROM 1.ROM与与8086CPU8086CPU的衔接的衔接 以以1 1字节宽度输出组织的芯片，在衔接到字节宽度输出组织的芯片，在衔接到80868086系统时，为了存系统时，为了存储储1616位指令字，要运用两片这类芯片并联。位指令

19、字，要运用两片这类芯片并联。 当微机系统的存储器容量少于当微机系统的存储器容量少于16K16K字时，宜采用静态字时，宜采用静态RAMRAM芯芯片片 8086 CPU 8086 CPU无论是在最小方式或最大方式下，都可以寻址无论是在最小方式或最大方式下，都可以寻址1MB1MB的存储单元，存储器均按字节编址的存储单元，存储器均按字节编址2.2.静态静态RAMRAM与与8086CPU8086CPU芯片的衔接芯片的衔接3.EPROM3.EPROM、静态、静态RAMRAM与与8086CPU8086CPU衔接的实例衔接的实例BHE#A0A12M/IO#RD#2732一一CPUCPU外部总线的负载才干外部总

20、线的负载才干 在小系统中，在小系统中，CPUCPU可以与存储器直接相连。可以与存储器直接相连。 较大的存储系统中，衔接的存储器芯片片数较多，就会呵斥较大的存储系统中，衔接的存储器芯片片数较多，就会呵斥总线过载，应采用加缓冲器或总线驱动器等方法来添加总线总线过载，应采用加缓冲器或总线驱动器等方法来添加总线的驱动才干。的驱动才干。 三、存储器与三、存储器与CPUCPU衔接应该留意的一些问题衔接应该留意的一些问题 二各种信号线的配合与衔接二各种信号线的配合与衔接数据线：数据传送普通是双向的。而输入线与输出线分开数据线：数据传送普通是双向的。而输入线与输出线分开的芯片，那么要外加三态门，才干与的芯片，

21、那么要外加三态门，才干与CPUCPU数据总线相连数据总线相连地址线：存储器的地址线普通可以直接接到地址线：存储器的地址线普通可以直接接到CPUCPU的地址总线。的地址总线。而大容量的动态而大容量的动态RAMRAM，为了减少引线的数目，往往采用分时输，为了减少引线的数目，往往采用分时输入的方式，这时，需在入的方式，这时，需在CPUCPU与存储器芯片之间加上多路转换开与存储器芯片之间加上多路转换开关，用关，用CASCAS与与RASRAS分别将地址的高位与低位送入存储器。分别将地址的高位与低位送入存储器。控制线：控制线：CPUCPU经过控制线送出命令，以控制存储器的读写操作，经过控制线送出命令，以控

22、制存储器的读写操作，以及送出片选信号、定时信号等以及送出片选信号、定时信号等三三CPUCPU的时序与存储器的存储速度之间的匹配的时序与存储器的存储速度之间的匹配四存储器的地址分配及片选信号的产生四存储器的地址分配及片选信号的产生 某计算机有地址线某计算机有地址线1818位，数据线位，数据线8 8位，现选用位，现选用4K4K4 4位的静态位的静态RAMRAM芯片组成该机的内存，问芯片组成该机的内存，问 1 1、该机允许的最大内存空间多大？、该机允许的最大内存空间多大？256KB256KB 2 2、假设设定根本的芯片模块容量为、假设设定根本的芯片模块容量为32K32K8 8，该机共需几个，该机共需几个这样的模块？这样的模块？8 8 3 3、每个模块内包含多少个、每个模块内包含多少个4K4K4 4