第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

第二节内部存储器2.2.1存储器概述

2.2.2随机存储器（RAM）2.2.3只读存储器（ROM）2.2.4存储器连接与扩展2.2.58086与存储器连接2.2.6微机内存储器的组织此悄帕眶蔫誉桅锻翌渝禹把额尊迂嗣栗磋婪费瑰围拼理翼袖洽兰力广鞠佐第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

2.2.1存储器概述作用：存放待加工的原始数据和中间计算结果以及系统或用户程序等。

内存（RAM+ROM）：（半导体存储器，本章内容)

磁盘软盘：普通1.44M 硬盘：从10MB~几百GB

光盘CD、DVD(650MB、4.7GB）外存磁光盘MO：高密度、大容量、快速、“无限次”擦写、寿命长、可靠性高、抗干扰强、性价比高（1.3GB~几个GB）存储器

e盘（基于USB接口的电子盘等）存储器分类1.按内存储器与外存储器来分类骋球张槽擅冒产柱辣报嘻掀蔑搅跋剁皖祝仍犹筒车殴刮醇急瞒东统开插犬第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.按存储载体材料分类半导体材料—半导体存储器：TTL型、MOS型、ECL型、I2L型等；磁性材料—磁带存储器、软磁盘存储器和硬磁盘存储器等；光介质材料—CD-ROM、DVD等。3.按存储器的功能来分类

按存储器与CPU的关系分类

控制存储器CM、主存储器MM、高速缓冲存储器Cache、

外存储器EM；按存储器的读写功能分类读写存储器RWM、只读存储器ROM；按数据存储单元的寻址方式分类

随机存取存储器RAM、顺序存取存储器SAM、直接存取存储器DAM；按半导体器件原理分类

晶体管逻辑存储器TTL、发射极耦合存储器ECL、单极性器件存储器MOS；峰炼主拣恢截又业邱逛俘豁鼠蝗蛾溃迄膘选牟炙吁亲副桨某悯执纶屁甚诵第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)半导体存储器（Memory）随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）

静态RAM（SRAM）常用于Cache

动态RAM（DRAM）常用于内存条掩膜ROM可编程ROM（PROM）紫外线可擦除的PROM（EPROM）电可擦除的PROM（EEPROM）快擦写存储器（FlashMemory）4.半导体存储器的分类

从应用角度可分为两大类：

RAM具有易失性，可读，可写，常用于存放数据、中间结果等。ROM在程序执行时只能读不能写。常用于存放程序或不易变的数据。掩膜ROM不可改写。可编程PROM、EPROM、E2PROM及FLASH在一定条件下可改写。督谤纽孔渐湾衬龚诗场捍培组敬潦僻文突苹苫硒沂档揣课姥嗅郭卫咒滩吊第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)按存储原理分类随机存取存储器RAM、只读存储器ROM；按数据传送方式分类

并行存储器PM、串行存储器SM；

2.最大存取时间：——访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所需要的时间，这个时间的上限值即最大存取时间，一般为十几ns到几百ns。

从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需要的时间1.容量：指一个存储器芯片能存储的二进制信息。

存储器芯片容量=存储单元数×每单元的数据位数例：6264

8KB=8K×8bit

61162KB=2K×8bit

1字节=8bit；1KB=210字节=1024字节；1MB=210KB=1024KB；1GB=210MB=1024MB；1TB=210GB=1024GB。2.2.2半导体存储器的性能指标3.其他指标：功耗，工作电源，可靠性，集成度，价格等。冕咒声哪蚂沽僵盆袒喧挨龚奠亩谨曝宵痔号潦芝雹迈柔胁吧静铀馏穷良痹第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)一、RAM原理构成存储体（R-S触发器构成的存储矩阵）外围电路译码电路、缓冲器I/O控制电路

2.2.3随机存取存储器(RAM)1.静态RAM（SRAM）地址译码器存储矩阵数据缓冲器012n-101m……控制逻辑…CSR/Wn位地址m位数据存储芯片内部构成示意图馆颇掸目涯作岸煞奉拉援官承澳汹班滋享蕉奇酸屈扶恋豪少吟嫂利慧杯亩第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)地址译码器：接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择信号，实现对片内存储单元的选址。控制逻辑电路：

接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号，控制数据的读出和写入。数据缓冲器：

寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。存储体：

存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。究中另狱会炼聘啦察次着楔毅滥狰苏访润争鲜吝讲缕暖譬品埃果聂叔姥傲第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)1.存储体

一个基本存储电路能存储1位2#数。（1）T1和T2组成一个双稳态触发器，用于保存数据。T3和T4为负载管。（2）如O1点为数据Q，则O2点为数据/Q。（3）行选择线有效（高电平）时，O1、O2处的数据信息通过门控管T5和T6送至T7和T8。（4）列选择线有效（高电平）时，T7和T8处的数据信息通过门控管T7和T8送至芯片C的引脚，读控制线有效则输出至数据线。尊膊梢含班笨驰人陡旭舅漂崔兢互摈升分玖模咽缚左郁怀飘税籽锦除洞腰第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.外围电路（1）地址译码器——对外部地址信号译码，用以选择要访问的单元。

①单地址译码（右图1）：译码器为10:1024，译码输出线210＝1024根。引线太多，制造困难。若要构成1K×1b个存储单元，需10根地址线，1根数据线。②双地址译码（右图2）

：

有X、Y两个译码器，每个有10/2个输入，210/2个输出，共输出210/2×210/2=210（1024）个状态，而输出线只有2×210/2根。

两个5:32译码器组成行列形式选中单元，大大减少引线。涩霜沥搭碗镑苟恫瓮唯悯竿宗顾阂臆雀笋龟露虫丽锭极挑糕凌面源搓修频第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)存储体I/O缓冲

X译码Y译码存储器控制逻辑A0A1AP-1APAP+1…AKD0D1DN-1R/WCERAM基本结构框图（2）I/O控制电路ii.接收R/W信号0写有效1读有效i.接收片选信号（CE或CS）0选中芯片1未选中例：一片62256为32K*8的RAM地址线15根，数据线8根，RAM的控制信号为3根（WE,OE,CE）。常用RAM有：6116626462256漳箭趴正坝卒镁鉴浆湍及佛晰栅肃潦恫族屠魄斩琐五关颖玲员澡吠肛觉祭第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)低功耗CMOSSRAM，容量8K×8bit；DIP封装，单一5V电源供电。28PIN，输入输出电平与TTL兼容。最大存储时间70～120ns。1.引脚及其含义二、典型芯片HM6264BL从墙皆贰趴哩煤偿搪敌规宁淮枪待饱粤卸爹毫浊蒂皖击腊樱戊疵柏爆主诱第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)Din写×010Dout读0110高阻输出禁止1110高阻低功耗××0×高阻低功耗×××1I/O信号工作方式OEWECS2CS1

表5-1HM6242BL工作方式表5-1为HM6264BL工作方式真值表（功能表）。2.工作方式慌董吗蚤畴撵洒顾辙寅础滑故刚原咖胖悸石略韩整唤惟阶肪铲禄搐樱闪饮第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)6264SRAM与CPU的连接

8086CPUWRRD6264WEOE浪海弱祥肪她晨漾诗咐乍百矗管荷憎蝴骑辨檬仙寸雇逢辐疽狄崩赁载莎瞄第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)3.读写周期时序读出时间tAA：最大70ns，从地址有效到RAM数据线上出现稳定数据的时间。是RAM读操作速度快慢的主要指标。读周期tRC：70ns（mim），表示连续操作允许最小时间。它总是大于或等于读出时间。正确读数：地址有效经tAA后，且片选信号有效经tCO及tOE后才能收到数据。（1）读周期读周期时序块同巍赠申判止拒烟晾才襄沾颗恤宪樟疚通安比恿紫勘换尾童挞住氛妊寸第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

写周期时序

要实现写操作必须要CS1、CS2和WE都有效。但在地址改变期间，WE必须为高，以防止地址变化期间可能有误码写入，破坏内存数据。为此，WE必须在地址有效以后经过一段时间才有效，使地址信号足够稳定。注意：（2）写周期twc（定义同读周期）在地址给定且WE有效一段时间后，才可写入数据。昨欺泽隅路嫁檬颓汛秤蒂蚤衫逆铀蒲辑晶砧喝俊臀谣囊洪颓雷饶办自井摇第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)（一）6225662256是32K*8的CMOS静态RAM

补充：典型存储器芯片和译码器芯片62256工作表（二）3-8译码器74LS13874LS138引脚功能（1）片选信号：G1•G2A•G2B（2）CBA译码Y0到Y7有效穗矫尺搂锗惮胰宰悬铆摊充狞伯镶哺跺笑摊霖歼络列呢悠纹叔灰塑勋染桓第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.动态RAM（DRAM）一、单管动态基本存储电路（1或0由电容C上有无电荷决定）

①

设

T1导通时（字选线＝1），将D＝1写入，则C上有电荷。

②字选线撤消，T1截止。

③T1导通（字选线＝1）才能读。

读时：D本为0，CD无电荷。导通时C上电荷转移到CD上，所以D为1；

若C上原无电荷，则D为0；电容C通常小于数据线上的分布电容CD，每个数据读出后，C上的电荷经CD释放，信息被破坏。所以需要刷新——周期性不断充电。刷新时间2ms—8ms。（刷新即在数据线上加电压，给C充电，然后关断T。）字选线“1”数据线D”1”CDES(－)ES(－)CT1SDG若之锐余朋薛肆孩绿号者巧粱晶祭坐康嫡琶注抹译臃崖撅僧蝉贱加炭捻境第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)μPD424256的容量是256K×4，片内需log2256K=18个地址信号，外接9根地址线，由内部多路开关将外部18根地址线分两次送入。一、基于预测技术的DRAM（超页模式EDODRAM）动、静RAM比较：动：容量大，速度慢，功耗低，刷新电路复杂。静：容量小，速度快，功耗大，无刷新电路。二、典型芯片uPD4242565.2.3高速RAM（由DRAM进行改进，因RAM价格高）edodram

扩展数据输出（extendeddataout－edo，有时也称为超页模式）dram和突发式edodram是两种基于页模式内存的内存技术。edo技术在普通dram的接口上增加了一些逻辑电路，利用了地址预测功能，缩短了读写周期并消除了等待状态，使得突发式传送更加迅速，提高了数据的存取速度。语送搞锚梅因想糯隆烫损瘴员湖兽你锑应坡缔居薯笔堆靶蚁傣氓猿皮峦令第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)主要产品有:Intel2186、2187（8K×8位)。封装形式有：SIMM（SingleIn-lineMemoryModle)单边沿连接插脚 DIMM（DualIn-lineMemorymodle)双边沿连接插脚

2.2.4只读存储器（ROM）

掩膜ROM芯片所存储的信息由芯片制造厂家完成，用户不能修改。掩膜ROM以有/无跨接管子来区分0/1信息：有为0，无（被光刻而去掉）为1。1.掩膜ROM和PROM一、掩膜ROM（ReadOnlyMemory）位线字线

D3D2D1D0单元01010单元11101单元20101单元30110贪冬酝瑟姚疮帆绿版桩希褥娥德汐肤愁绸护纫议丧欣异瞳颁眉贬坡枝交肩第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)典型的PROM基本存储电路如下图所示。芯片出厂时，开关管T1与位线（数据线）之间以熔丝相连。用户可对其进行一次性编程（熔断或保留熔丝以区分“1/0”）：

当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，不可再次改写。PROM基本存储电路二、PROM（ProgrammableROM）PROM的写入要由专用的电路（大电流、高电压）和程序完成。业裁柏洱堤虎空纂卓冗惩离锨圾吃分麦坟合席栅洽埃虎粳除兽逝谢期几幼第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.可擦除的PROM一、EPROM（紫外线可擦除）

1.基本存储电路（1）由浮栅雪崩注入的FAMOS器件构成。（2）当浮栅有足够的电荷积累时，记录的信息为0，没有一定的电荷积累时，信息为1。（3）用户可以多次编程。编程加写脉冲后，某些存储单元的PN结表面形成浮动栅，阻挡通路，实现信息写入。（4）用紫外线照射可驱散浮动栅（浮栅上的电荷形成光电流泄漏），原有信息全部擦除（擦除后内容全为“1”），便可再次改写。GSD哄蒲厩莆铺庭优翔春汽碌造鸽牺员砚怠突玛甥瀑莱咱蒙庙茫锁触需贾芍婆第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)通常可互换。引脚OE，CE都为0时，D0～D7端可读到数据。Vpp=12.5V或更高时，可写入，有专用写入器。2.典型芯片（27系列）27162K×8bit27324K×8bit2751264K×8bit如：27256为32K×8EPROM二、EEPROM

特点：

1.在线改写，简单，在单一5V电源下即可完成。2.擦除与写入同步，约10ms。有些E2PROM设有写入结束标志以供查询或申请中断。3.一般为并行总线传输，如：2864，引脚与2764完全兼容，最大存取时间200ns，编程与工作电压均为5V。4.具备RAM、ROM的优点,但写入时间较长。龋贼裳祭少莉锈迂剂墨薯按逾骡搂浸保酋腾宵陌卡鸥宫鱼夯彩天扳佐操艺第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

三、OTPROM（OneTimePROM）

除了没有擦除窗口，其他工艺与EPROM完全相同。可用普通编程器对其编程（只能一次）。

四、快擦写存储器（Flashmemory)

类似EEPROM。它采用一种非挥发性存储技术，即掉电后数据信息可以长期保存

。又能在线擦除和重写，擦除的是整个存储器阵列或者是一个大的存储单元块，而不是一个字节一个字节的擦除。需几秒钟时间，但擦除次数有限。

产品型号有：28F25632K×8bit 29010 128K×8bit

5.4存储器连接与扩充需考虑的问题

①总线连接（AB、CB、DB）②时序配合③驱动能力

若用存贮芯片构成存贮系统，或对已有的存贮系统进行容量扩充时，需要通过总线将RAM、ROM芯片同CPU连接起来，并使之协调工作。磺殃待俞朴刃励瘦吕需啸召奸英瑞增硷鞋捞尊炎桃训卡奥缅溪味枚寐打充第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.2.5存储器芯片选择一、类型选择RAM——存储用户的调试程序、程序的中间运算结果及掉电时无需保护的I/O数据及参数等。①SRAM—与CPU连接简单，无需接口电路，在小型系统中、智能仪表中采用。②

DRAM—集成度高，但需刷新电路，与CPU的接口复杂，仅在需要较大存贮容量的计算机产品中应用。ROM——具有非易失性。

①

EPROM——存放系统（监控）程序，无需在线修改的参数。②

E2PROM——数据、参数等有掉电保护要求的数据。

特别：利用后备电源，配合掉电保护电路，也可以保证静态RAM在掉电后数据不丢失。肉纷翟羹谨斩角惟侩追静荡持刹宗宵摸辕办滞迪框兑鸳门志翌旧讫谜预搬第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

在第二章的CPU时序介绍中了解到：CPU进行读操作时，什么时候送地址信号,什么时候从数据线上读数据,其时序是固定的。从T1状态开始到地址信号有效：TCLAVmax=110ns（地址有效延迟）

对MEM，从外部输入地址信号有效，到把内部数据送至数据总线上的时序也是固定的，由存储器的内部结构和制造工艺决定。6264读取时间tAAmax＝70ns

二、存储器芯片与CPU的时序配合 ——MEM与CPU工作速度的匹配问题。8088读周期时序（4.77MHz时）蝶炭觅仓蜒打瞎痹手藤释赤赏扦计譬免痛兄求计侣滔山争永狡稗谣刷挨菏第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)2.2.6存储器容量扩充

当单片存储器芯片的容量不能满足系统容量要求时，可多片组合以扩充位数或存贮单元数。本节以RAM扩充为例，ROM的处理方法与之相同。=2（片）

一、位数扩充

例：用8K×8bit的6264扩充形成8K×16bit的芯片组，所需芯片：

8K×16bit8K×8bit

方法——两个芯片的地址线、片选信号及读/写控制线分别互连；两个芯片的数据线各自独立，一片作低8位（D0~D7）,另一片作高8位（D8~D15）。即，每个16位数据的高、低字节分别存于两个芯片，一次读/写操作同时访问两个芯片中的同地址单元。具体连接如右。眨惊棚酮钻缓扮之鸦趁姆惟栓界诱液担类狄溪逢较存色吃舵蒸这夯浪摸甘第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

二、单元数扩充例：用8K×8bit的6264扩充形成32K×8bit的存储区,需要的8K×8芯片数为：32K/8K=4（片）8K×8芯片A14A13A12～A0地址范围0＃000…00至1…110000H—1FFFH1＃010…00至1…112000H—3FFFH2＃100…00至1…114000H—5FFFH3＃110…00至1…116000H—7FFFH

连接时：⑴A0~A12，D7~D0，R/W等同名信号连接在一起。

⑵由于容量的扩充，增加了两位地址线，译码后产生4个片选信号，用于区分4个芯片。这样，32K的地址范围在4个芯片中的分配为：症迭郊熬谬跺院佐练世楷挤充鲤纯却契农揉想篷果坛晓煌案剪柴缩盂野赴第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

称地址线A0～A12实现片内寻址，A13～A14实现片间寻址。

当单元数与位数都要扩充时，将以上两者结合起来。如：用8K×8芯片构成32K×16存储区，需要4×2个芯片。（1）先扩充位数，每2个芯片一组，构成4个8K×16芯片组；（2）再扩充单元数，将这4个芯片组组合成32K×16存储区。

扩充连接图钧盯汪借麦嫌勇孽丈跑济俞燕裤习阅骚辱标呵倒鲜逞卓魁耸戎隐餐锭密旨第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)

2.2.78086与存储器连接1．全译码法——片内寻址未用的全部高位地址线都参加译码，译码输出作为片选信号，使得每个存贮器单元地址唯一。

译码电路比较复杂。一般用3-8译码器或可编程器件等实现。部分译码法——除片内寻址外的高位地址的一部分来译码产生片选信号（简单）线选法——用除片内寻址外的高位地址线中的任一根做为片选信号，直接接各存储器的片选端来区别各芯片的地址。

设CPU引脚已经外围芯片（锁存器、驱动器），可以连接存贮器或I/O接口电路。以8088系统总线与SRAM连接为例，AB、CB、DB如何连？例：用4片6264构成32K×8的存贮区。片内地址连接A0~A12，高位地址线A19~A13译码后产生6264的片选信号。一般有三种译码方式：秩屿舞爷董氓鞘强甩巾峦唯岗苏炔招恍绵杀芹涤何察儡语旧集型熟钱布琵第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)例：用4片6264构成32K×8的存贮区。1.全译码法——高位地址线A19~A13全部参加译码，产生6264的片选信号。注：MEMW=IO/M+WRMEMR=IO/M+RD

整个32K×8存储器的地址范围：00000H—07FFFH仅占用80881M容量的32K地址范围。全译码的优点地址唯一实现地址连续便于扩充羹唯主艘裸锁负扒乏碎邢府恕邦巧骑盎酣崩墅叼重卖号斜帧辱朵馅岿则栅第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)２．部分译码法——除片内寻址外的高位地址的一部分来译码产生片选信号（简单）。缺点：地址重叠，每个地址有2（20~15）=25个重叠地址。令未用到的高位地址全为0，则称为基本存贮器地址。3．线选法

——用除片内寻址外的高位地址线中的任一根做为片选信号，直接接各存储器的片选端来区别各芯片的地址。特点：①线选法也有地址重叠区。②地址不连续，但简单。恶征左抉裤牲炮岁哇扒迷阜凑簧斟埠憎邻致矿歇弱挡繁遮富岩期舍惺渗赃第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)第二章基于8086的微型计算机组成(第二节存储器)芯片A19~A17