南理工第7章半导体存储器.ppt

1、2020/7/27，微型计算机原理和应用半导体存储器，1。第七章半导体存储器，本章主要内容：1 .内存概述2。随机存取存储器。只读存储器4。中央处理器与存储器的连接，2020/7/27，微机原理与应用半导体存储器2。存储器概述：它是计算机系统中的一种存储设备，主要用于存储程序。更准确地说，存储器是一种存储二进制编码信息的硬件设备。2020/7/27，半导体存储器的微机原理及应用；3、记忆类型；1、根据工作时与中央处理器的紧密接触进行分类：内存和外存储器。外部存储器被列为计算机的外部设备。2.根据存储元件的材料：半导体存储器(如内部存储器)、磁存储器(如磁盘和磁带)和光存储器(如光盘)。目前，几

2、乎所有微型计算机的存储器都使用半导体存储器。根据内存读写的工作方式：随机存取内存和只读内存。一般来说，只读存储器用于存储程序和固定数据，如计算机系统程序和一些固定表。例如，IBM个人电脑中的基本输入输出系统程序被固化在只读存储器中；随机存取存储器用于存储各种现场输入和输出数据、中间计算结果、与外部存储器交换的信息以及用于堆叠。2020/7/27，微型计算机原理和应用半导体存储器，4，存储器类型，半导体存储器，随机存取存储器随机存取存储器随机存取存储器，只读存储器只读存储器，双极型，金属氧化物半导体类型，屏蔽只读存储器，可编程只读存储器，电可擦可编程只读存储器，光可擦可编程只读存储器，静态，动态

3、，返回，2020/7/27，微型计算机原理和应用半导体只读存储器，只读存储器分类：屏蔽只读存储器，可编程只读存储器，紫外线可擦可编程只读存储器和电可擦可编程只读存储器。l掩模只读存储器：用掩模技术实现或不用晶体管栅极。只读存储器：为了弥补只读存储器的高成本和不能改变其内容的不足，出现了一种由用户编程的只读存储器，只能写一次。可编程只读存储器在工厂是熔断的，每个基本的存储电路都是三极管或二极管，在不写入时有保险丝。编程后，断线为“1”，未断线为“0”。2020/7/27，微机原理与应用半导体存储器，6，只读存储器只读存储器，lEPROM:可由程序员编写，紫外灯擦除，重复使用。芯片上有一个应时窗口

4、。当芯片被紫外线照射时，高能光子与电子顺磁共振中的电子碰撞并分散它们，因此以电荷形式存储的信息被擦除。常用的电子顺磁共振芯片：2716，2732，2764，27128和27256。LE2PROM只读存储器：它可以用电重写，并以字节为单位在线擦除，在断电时可以保留修改后的结果。常见的E2PROM芯片有2816 (2k * 8)、2817 (2k * 8)、2864 (8k * 8)等。返回，2020/7/27，微型计算机原理和应用半导体存储器，7，随机存取存储器，分类：双极和金属氧化物半导体。双极型：优点：存取速度快缺点：功耗高，集成度低，成本高，主要用于高速微机；2.金属氧化物半导体型：它可分

5、为静态随机存取存储器(静态随机存取存储器)和动态随机存取存储器(动态随机存取存储器)，广泛用于微型计算机。ram :随机存取存储器，2020年7月27日，微机原理与应用半导体存储器，8，随机读写存储器ram，lSRAM:双稳态触发器用作存储单元存储1和0，存取速度快，电路简单，无需刷新。然而，由于其集成度低、功耗高、成本高和容量有限，它只适用于存储容量小的场合。常用的SRAM芯片有：2114:1k * 46116:2k * 86264:8k * 862128:16k * 862256:32k * 86116(2k * 8)。技术指标是：采用CMOS工艺制造，单个5V电源，额定功率160mW，典

6、型存取时间200ns，200ns，2020/7/27，半导体存储器的微机原理及应用，9，随机存取存储器RAM，lDRAM:基本存储电路是一个带驱动晶体管的电容，电容上是否有电荷被视为逻辑1和0，容量大，功耗低，结构简单，集成度高，生产成本低。然而，由于电容器的泄漏，它只能持续大约2毫秒，因此需要特殊的电路来定期刷新以保持存储在其中的数据。现在使用的大部分存储器是由动态随机存取存储器组成的。典型的动态随机存取存储器芯片有：2164: 64k * 1英特尔8203是一种专门为2116、2164等设计的刷新控制电路。刷新是逐行执行的，也就是说，无论系统中有多少动态随机存取存储器芯片，或者存储容量有多

7、大，每次都会重新生成所有芯片的同一行。因此，单块动态随机存取存储器的行数越多，其再生次数就越多。Return，2020年7月27日，半导体存储器的微机原理与应用，10，存储器的性能指标，包括存储容量、存取速度、可靠性和性能价格比。l存储容量：指每个存储芯片可以存储的二进制数位数，用存储单元数与存储单元字长(或数据线位数)的乘积来描述。例如，Intel6264是8K*8位/片，Intel2114是1K*4位/片，l存取速度：从中央处理器给出有效存储器地址到存储器给出有效数据的时间。2020/7/27，微型计算机原理与应用半导体存储器，11，存储器的分级结构，三级存储器结构：高速缓存、内部存储器和

8、辅助存储器。中央处理器可以直接访问的内存包括缓存和内存，辅助内存中的信息必须先传输到内存中，才能被中央处理器处理。高速缓存：简称快速存储器，主要由静态随机存取存储器(SRAM)组成。与内存相比，它存取速度快，但容量小。l内存：与快速内存交换指令和数据，快速内存将再次处理中央处理器。存储器主要由动态随机存取存储器组成。2020/7/27，微型计算机原理和应用半导体存储器，12，半导体存储器的结构，地址译码器，存储矩阵，三态缓冲器，控制逻辑，r/w cs，d0d1dn-1。半导体存储器的结构、半导体存储器的组成：存储器矩阵(也称存储体)、地址解码器、控制逻辑和三态数据缓冲寄存器L存储器矩阵：它是大

9、量存储元件(可存储一位二进制码的物理器件)的有机组合，这些存储元件按一定的阵列排列并寻址形成一个存储器矩阵。l地址译码器：用于接收来自中央处理器的地址信号，产生地址译码信号，并选择存储矩阵中的一个或几个基本存储电路进行读写操作。l三态双向缓冲器：用作数据输入/输出控制电路，将其连接到数据总线。l控制电路：通过内存的外部引线端接收来自中央处理器或外部电路的控制信号，经过组合和变换后控制上述电路。2020/7/27，半导体存储器的微机原理与应用，14，半导体存储器的结构，1。读写时：中央处理器及其接口电路发送芯片选择信号CS和读写控制信号R/W，并在一个方向上打开三态缓冲器来操作存储单元；2.当没

10、有执行读/写操作时：CS无效，控制逻辑使三态缓冲器处于高阻抗状态，并且存储器矩阵与数据线断开。2020/7/27，半导体存储器的微机原理及应用，15，存储器与中央处理器的接口，存储器与中央处理器连接时应考虑的问题：1中央处理器通过总线与只读存储器、随机存取存储器和输入输出接口连接时，中央处理器总线的负载能力；2存储器组织和地址分配当根据系统所需的存储容量、其总线的具体连接方法以及如何分配存储器的存储单元的地址来选择相应的存储器芯片接口时；3中央处理器定时和存储器访问速度之间的合作当中央处理器与存储器接口时，工作速度是否匹配。2020/7/27，半导体存储器的微机原理与应用，16，中央处理器与存

11、储器的连接，l地址线：地址线的位数决定芯片的可寻址范围。数据线：内存芯片一般有一条数据线，静态内存芯片也有四条和八条数据线。如果它是一个，它被称为位片。如果有8位数据线，芯片的输出线指定了相应数据位的名称；如果是4位，它可以是数据总线的低4位和高4位。控制线：动态随机存取存储器的芯片选择信号、读写控制信号、行和列地址选通信号。，2020/7/27，微机原理与半导体存储器的应用，17，中央处理器与存储器之间的连接，由于集成度的限制，目前单片机存储器的容量非常有限。对于大容量存储系统，通常需要几个芯片，但在读写时，通常只处理其中一个(或几个芯片)，因此存在芯片选择问题，即需要考虑的主要问题是存储器的地址分配和选择。芯片选择主要通过地址解码来完成。主要有：选线法、全解码法、部分解码法、2020/7/27、半导体存储器的微机原理及应用、18、中央处理器与存储器的连接、1线选择法，将地址线的高位直接连接到存储器芯片的芯片选择端，然后根据地址的低位在芯片上寻址。该选线方法的特点是电路简单，不需要额外的译码电路来选择芯片，可用于小型微机系统。全解码方法将下部地址线连接到存储器芯片的地址输入端，以寻址存储器芯片的片上存储器单元，然后将中央处理器地址总线中所有剩余的上部地址线连接到地址解码器的输入端。由解码器解码的输出被用作每个芯片的芯片选择信号。当内存芯片较多时，采用这种方法。2020/