第5章 存储器原理与接口修改

1、存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 15.1 存储器分类存储器分类5.2 多层存储结构概念多层存储结构概念5.3 主存储器及存储控制主存储器及存储控制5.4 8086系统的存储器组织系统的存储器组织5.5 现代内存芯片技术现代内存芯片技术存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 2

2、n存储器（存储器（memorymemory）是计算机的重要组成部分，是是计算机的重要组成部分，是CUPCUP最重要的系统资源之一最重要的系统资源之一。许多存储单元的集合，用以存放计算机要执行的程序和有关许多存储单元的集合，用以存放计算机要执行的程序和有关数据。数据。程程序序数数据据地地址址译译码码器器、指令指令1指令指令2指令指令3指令指令4、数据数据1数据数据2数据数据3、每个存储单元所存储的内容称为一个每个存储单元所存储的内容称为一个字字（word）；）；一个字由若干一个字由若干位位(bit)组成，组成，8位称为一个位称为一个字节字节(byte)每个存储单元有一个固定的地址每个存储单元有一

3、个固定的地址若存储器地址译码器的输入地址线为若存储器地址译码器的输入地址线为n，则存储器的，则存储器的单元数为单元数为2n。存储器分类存储器分类存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 3按构成存储器的器件和存储介质分类按构成存储器的器件和存储介质分类按存储器存取方式分类按存储器存取方式分类按在计算机中的作用分类按在计算机中的作用分类存储器分类存储器分类磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、

4、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。其它磁表面存储器以及光盘存储器等。随机存取存储器随机存取存储器RAM（Random Access Memory）只读存储器只读存储器ROM （Read-Only Memory）主存储器（内存，主存储器（内存，Main Memory） 辅助存储器（外存，辅助存储器（外存，External Memory） 高速缓冲存储器（缓存，高速缓冲存储器（缓存，Cache Memory） 串行访问存储器串行访问存储器 SAS（Serial Access Storage）存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的

5、组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 4又称读写存储器，指能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行读/写操作的一类存储器。 在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作的一类存储器。 随机存取存储器随机存取存储器RAM(Random Access Memory) 只读存储器只读存储器ROM (Read-Only Memory) 静态静态RAM动态动态RAM按存放信息原理不同掩膜掩膜ROM（MROM）可编程可编程ROM（PROM）可擦除编程可擦除编程ROM（EPROM）按工艺不同按存储器存取方式分类：按存储器

6、存取方式分类：存储器分类存储器分类存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 5n存储器分类（Page 120 图5.1）存储器分类存储器分类存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 6n金字塔结构的多层存储体系充分体现出容量和速度关系。n核心是解决容量、速度、价格间的矛盾。 微型计算机存

7、储体系的分层结构多层存储结构多层存储结构存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 7n主存储器的主要性能指标：主存储器的主要性能指标： ：反映存储器可存储信息量的指标。 以字数每个字的字长表示。 如 某存储器存储容量为64K8位，即64K字节。：完成一次访问（读/写）存储器的时间。 ： 存取时间TA（Access Time）表示启动一次存储操作到完成该操作所经历时间；存储周期TMC（Memory Cycle）两次独立的存储操作之间所需的最小

8、时间间隔。主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 8主存储器及控制主存储器及控制n半导体存储器一般由以下部分组成：半导体存储器一般由以下部分组成： 接受CPU送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读写操作。地址选择电路地址选择电路I/O电路电路控制信息的读出与写入（包含对I/O信号的驱动及放大处理功能 ）。片选信号用以实现芯片的选择。读/写控制电路则用来控制对芯片的读/写

9、操作。矩阵形式保存数据。存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 9n典型的RAM内部结构示意图地址译码方式：单译码方式双译码方式主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 10静态随机存取存储器静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器动态随机存取存储器DR

10、AMRAM（Random Access Memory）意指随机存取存储器。 其工作特点是：在微机系统的工作过程中，可以随机随机地对其中的各个存储单元进行读写操作读写操作。 主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 11n典型存储器静态RAM存储器芯片Intel 2114 （1）外部结构 A0-A9：10根地址信号输入引脚。 ： 读写控制信号输入引脚，当为低电平时，使输入三态门导通，信息由数据总线通过输入数据控制电

11、路写入被选中的存储单元；反之从所选中的存储单元读出信息送到数据总线。 I/O1I/O4 ：4根数据输入出信号引脚 ：片选信号输入引脚， 低电平有效，通常接地址译码器的输出端。 +5V： 电源。 GND：地。WECS123456789181716151413121110A1A2A3A4A5A6A0CSGNDVCCA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE引脚图主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 12n典

12、型存储器静态RAM存储器芯片Intel 2114 （2）内部结构A3A4A5A6A7A8行选择64 64存储矩阵.VCCGND输入数据控制I / O1I / O2I / O3I / O4列 I/O 电路列选择. . . . . .A0A2A1A9CSWE主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 13n基本存储单元基本存储单元基本工作原理基本工作原理：依靠T1管栅极电容的充放电原理来保存信息。 当栅极电容上充有电荷

13、时，表示该单元保存信息“1”。当栅极电容上没有电荷时，表示该单元保存信息“0”。 T1ESD ESCD字选线数据线单管动态存储单元 写入操作写入操作 字选择线为高电平，T1管导通，写信号通过位线存入电容C中；读操作读操作 字选择线仍为高电平，存储在电容C上的电荷，通过T1输出到数据线上，通过读出放大器，即可得到所保存的信息。刷新操作刷新操作 电容上所保存的电荷时间长了就会泄漏，造成了信息的丢失。因此，在动态RAM的使用过程中，必须及时地向保存“1”的那些存储单元补充电荷，以维持信息的存在。主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控

14、制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 14n典型存储器动态RAM存储器芯片Intel 2164A（1）外部结构 A0A7：地址信号的输入引脚，用来分时接收CPU送来的8位行、列地址； ：行地址选通信号输入引脚，低电平有效，兼作芯片选择信号。当为低电平时，表明芯片当前接收的是行地址； ：列地址选通信号输入引脚，低电平有效，表明当前正在接收的是列地址(此时应保持为低电平)； ：写允许控制信号输入引脚，当其为低电平时，执行写操作；否则，执行读操作。WERASCAS12345678910111213141516N/CDI

15、NWERA SA0A2A1VDDVSSCA SDOUTA6A5A4A3A7 DIN：数据输入引脚； DOUT：数据输出引脚； VDD：十5V电源引脚； Vss：地； N/C：未用引脚。主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 15n典型存储器动态RAM存储器芯片Intel 2164A （2）内部结构8位地址锁存器1/4I/O门 输出缓冲器A0A1A2A3A4A5A6A7DOUTVDDVSS行时钟缓冲器列时钟缓冲器

16、写允许时钟缓冲器数据输入缓冲器RASCASWEDIN128128存储矩阵1/128行译码器128128存储矩阵128读出放大器1/2(1/128列译码器)128读出放大器128读出放大器128读出放大器1/2(1/128列译码器)128128存储矩阵128128存储矩阵1/128行译码器主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 16掩模式掩模式ROM MROM（Mask ROM）可编程可编程ROM PROM（Pr

17、ogrammable ROM）可擦除可编程可擦除可编程ROM EPROM （Erasable Programmable ROM）电可擦除可编程电可擦除可编程ROM EEPROM （Electrically Erasable Programmable ROM）ROM (Read Only Memory) 意指只读存储器。 其工作特点是：在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作。电源关断，信息不会丢失，属于非易失性存储器件；常用来存放不需要改变的信息。主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的

18、组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 17nROM存储位T1和电子开关和电子开关S构成一个存储位。构成一个存储位。X选择线端加上选中信号S断开D“1”X选择线端加上选中信号S闭合D“0”nROM的组成161位ROM结构信息“1”信息“0”主存储器及控制主存储器及控制存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 18n某SRAM芯片，其存储容量为32K8位，该芯片的地址线和数据线的数

19、目为 。 A.64和16 B.32和8 C.15和8 D.16和16 存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 19n5.4.1 8086系统的存储器接口n8086 CPU的存储器接口（最小模式下）存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 20CPU对存储器进行读

20、写操作过程对存储器进行读写操作过程：首先，要由地址总线给出地址信号，选择要进行读/写操作的存储单元；然后，通过控制总线发出相应的读/写控制信号；最后，才能在数据总线上进行数据交换。包括： 地址线的连接； 数据线的连接； 控制线的连接。在连接中要考虑以下问题：在连接中要考虑以下问题： CPU总线的负载能力；总线的负载能力； CPU的时序与存储器工作速度的匹配；的时序与存储器工作速度的匹配； 存储器的地址分配和片选问题存储器的地址分配和片选问题 。存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术

21、现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 21如何用容量较小、字长较短的芯片组成微机系统所需容量和字长的存储器？211416位10K字211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211421142114211440片611610片1K42K86116611661166116611661166116611661166116存储器

22、的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 22存储器的容量字数存储器的容量字数字长字长位扩展 字扩展字位同时扩展字位同时扩展存储器芯片与CPU的连接存储单元地址的确定存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 23n1.ROM扩展电路nROM在微机

23、中的功能主要是存储程序、常数和系在微机中的功能主要是存储程序、常数和系统参数。统参数。n主要以主要以EPROM作为学习对象。作为学习对象。n常用的常用的EPROM芯片有一个系列，型号为芯片有一个系列，型号为2716、2732、27256等等。其中，等等。其中，“27”后面的数字除以后面的数字除以8就是容量，单位是就是容量，单位是KB。n2.RAM扩展电路nRAM在微机中的功能主要是存储程序、常数和系在微机中的功能主要是存储程序、常数和系统参数。统参数。n主要以主要以SRAM作为学习对象。作为学习对象。n常用的常用的SRAM芯片有一个系列，型号为芯片有一个系列，型号为6116、6264、6225

24、6等等。其中，等等。其中，“61”后面的数字除以后面的数字除以8就是容就是容量，单位是量，单位是KB。存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 24【例【例5-1】 设计一个ROM扩展电路，容量为32K字，地址从00000H开始。第一步第一步 确定芯片及数量第二步第二步 与CPU相连8086WRIOM /D7D4D3D0A9A0A15A14A13A12A11A10设计要点设计要点：关键是处理好地址线、数据线、片选信号

25、线、读写信号线 的连接。第三步第三步 确定寻址范围27256芯片27256芯片存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 25【例【例5-1】 设计一个ROM扩展电路，容量为32K字，地址从00000H开始。第一步第一步 确定芯片及数量第二步第二步 与CPU相连第三步第三步 确定寻址范围存储器的组织存储器的组织设计要点设计要点：关键是处理好地址线、数据线、片选信号线、读写信号线 的连接。存储器分类存储器分类多层存储结构

26、多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 26【例【例5-2】设计一个RAM扩展电路，容量为32K字，地址从10000H开始。 第一步第一步 确定芯片及数量第二步第二步 与CPU相连设计要点设计要点：关键是处理好地址线、数据线、片选信号线、读写信号线 的连接。第三步第三步 确定寻址范围62256芯片存储器的组织存储器的组织A15存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小

27、结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 27【例【例5-3】用2K8的6116芯片组成4K8的存储器系统。 第一步第一步 确定芯片及数量第二步第二步 与CPU相连设计要点设计要点：关键是处理好地址线、数据线、片选信号线、读写信号线 的连接。第三步第三步 确定寻址范围RAM16116A10A0I/O8I/O1WECSRAM26116A10A0I/O8I/O1WECS存储器的组织存储器的组织存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口

28、28芯片A15A11A10A0寻址范围RAM10011 0000 0000 0000111 1111 11113000H37FFHRAM20011 1000 0000 0000111 1111 11113800H3FFFHRAM26116A10A0I/O8I/O1WECS8086RAM16116A10A0I/O8I/O1WECSWRIOM /D7D0A10A0A15A14A13A12A11G1 CBAAG2BG27Y0Y.译码器&存储器分类存储器分类多层存储结构多层存储结构主存储器及存储控制主存储器及存储控制8086存储器的组织存储器的组织现代内存芯片技术现代内存芯片技术小结小结 微机原理与接口技术第5章 存储器原理与接口 29字长扩展（1）地址线共用；（2）数据线分别接入系统数数据线分别接入系统数据总线的低据总线的低4位和高位和高4位位；（3）读写信号端并在一起接至系统的存储器读写信号；（4）片选端并在一起接至地址译码器输出。字数扩展（1）地址线共用；（2）数据线共用（至系统数据总线）；（3）读