微型计算机原理及应用

微型计算机原理及应用第1页，课件共35页，创作于2023年2月第6章:存储器

6.1概述6.1.1存储器的分类

按信息存储方式，半导体存储器可分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。1）随机存取存储器RAM——计算机在运行期间，这种存储器中的信息可随时读出或写入。2）只读存储器ROM——机器运行期间其信息只能读出不能写入。根据信息写入的方式，常用的ROM类型有：掩膜式ROM、可编程ROM、可擦除PROM、电可擦除PROM、快速整体电擦除第2页，课件共35页，创作于2023年2月

双极型RAM随机存取存储器静态RAM（RAM）MOS型RAM 半导体动态RAM存储体掩膜式ROM可编程（PROM）只读存储器紫外线可擦除PROM（EPROM）（ROM）电可擦除PROM（E2PROM）闪速存储器FLASHMEMORY

图6-1半导体存储器的分类第3页，课件共35页，创作于2023年2月6.1.2半导体存储器的性能指标1、存储容量2、存取速度内存储器的存取速度一般用最大存取时间或存取周期来描述。3、功耗半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”。4、可靠性可靠性一般是指存储器抗外界电磁场、温度等因素变化干扰的能力。5、价格第4页，课件共35页，创作于2023年2月6.2随机存取存储器RAM包括静态RAM和动态RAM6.2.1半导体存储器一般结构及组成图6-2随机存储器结构示意框图

第5页，课件共35页，创作于2023年2月1、存储矩阵基本电路——能够寄存二进制信息的电路存储体——基本电路的集合体2、地址译码器（1）单译码方式

图6-3单译码方式的存储器结构示意图

第6页，课件共35页，创作于2023年2月（2）双译码方式

图6-4双译码方式的存储器结构示意图

第7页，课件共35页，创作于2023年2月3、存储器控制电路读写控制信号有以下几种表示方法：1）OD(OutputDisable)输出禁止引线端。高2）OE(OutputDisable)输出开放引线端。3）R/W（Read/Write）读/写控制引线端。4）WE写开放引线端，低电平有效时，数据总线上的数据被写入被寻址的单元。4、三态双向缓冲器

第8页，课件共35页，创作于2023年2月6.2.2静态RAM1、静态基本存储单元电路（1）NMOS静态基本存储电路1）NMOS静态基本存储电路的组成图6-5NMOS静态基本存储电路

第9页，课件共35页，创作于2023年2月2）NMOS静态基本存储电路的工作过程①静止状态②读出操作③写入操作

（2）CMOS静态基本存储电路1）CMOS静态基本存储电路的组成第10页，课件共35页，创作于2023年2月2）CMOS静态基本存储电路工作过程图6-6COMS基本存储电路第11页，课件共35页，创作于2023年2月2、静态RAM的电路结构

图6-7静态RAM芯片的结构示意图第12页，课件共35页，创作于2023年2月3、静态RAM芯片举例工作方式读LHL写LLH为选通HXX表6-16116的控制方式功能表第13页，课件共35页，创作于2023年2月图6-8HM6116的引脚排列及逻辑符号

第14页，课件共35页，创作于2023年2月6.2.3动态RAM1、动态基本存储电路（1）动态基本存储电路的基本组成行选线列选线Q1Q2C1C2图6-9动态基本存储电路（2）动态基本存储电路的操作过程第15页，课件共35页，创作于2023年2月2、动态存储器芯片举例第16页，课件共35页，创作于2023年2月图6-102164引脚排列、内部结构第17页，课件共35页，创作于2023年2月3、动态存储器的刷新方式CPU利用刷新周期进行刷新操作，刷新周期往往与读/写周期相等。根据刷新周期时间的不同，通常有三种刷新方式：（1）定时集中刷新方式（2）非同步的刷新方式（3）同步刷新方式4、同步刷新方式实例第18页，课件共35页，创作于2023年2月6.2.4RAM存储容量的扩展方法1、位扩展方式2、字扩展方式

图6-11位扩展方式连接方式第19页，课件共35页，创作于2023年2月3、字位扩展方式

图6-12字扩充连接方式第20页，课件共35页，创作于2023年2月6.2.5RAM存储器与CPU的连接

图6-13用2114芯片组组成4096×8存储器

第21页，课件共35页，创作于2023年2月1、数据总线的连接

2、地址总线的连接3、控制总线的连接MEMWWRM/IOMEMRRD＆＆图6-14存储器读/写控制逻辑第22页，课件共35页，创作于2023年2月6.3只读存储器ROM6.3.1只读存储器的结构图6-15ROM的结构框图第23页，课件共35页，创作于2023年2月图6-1616×1位的阵列第24页，课件共35页，创作于2023年2月6.3.2只读存储器的分类只读存储器ROM常分为下列三种：1、掩膜式ROM2、现场编程ROM3、可改写的PROM6.3.3PROM基本存储电路图6-17熔丝式PROM基本存储电路第25页，课件共35页，创作于2023年2月6.3.4典型PROM芯片表6-182764引脚与其他型号对应关系第26页，课件共35页，创作于2023年2月图6-192864A引脚第27页，课件共35页，创作于2023年2月6.4高速缓存存储器Cache

6.4.1Cache存储器原理1、原理

2、Cache的命中率6.4.2Cache存储器组织1、地址映像

图6-20Cache的基本结构

第28页，课件共35页，创作于2023年2月（1）直接映像图6-21直接映像的Cache组织

第29页，课件共35页，创作于2023年2月（2）全相联映像图6-22全相联映像的Cache组织

第30页，课件共35页，创作于2023年2月（3）组相联映像图6-23组相联映像的Cache组织

第31页，课件共35页，创作于2023年2月2、替换算法(1)先进先出算法（FIFO）(2)近期最少使用算法（LRU）(3)随机替换法（RAND)6.5存储器系统与CPU系统连接实例6.5.1EPROM、RAM子系统与CPU主系统的连接第32页，课件共35页，创作于2023年2月图6-24EPROM、RAM组成的8位存储器子系统

第33页，课件共35页，创作于2023年2月6.5.28086CPU的最小模式与静态RAM的连接

图6-25最小模式连接的静态RAM存储器

第34页，课件共35页，创作于2023年2月6.5.3存储器芯片同CPU连接时要注意的问题①存储器的地