新第3章 存储器.ppt

1、第2章 存储器基础 1.本章主要内容： 存储器概述、半导体存储器、典型存储器芯片。 2.本章重点： 典型存储器芯片及其功能 3.本章难点： 典型存储器芯片即功能 4.教学内容如下,存储器是机器码指令和数据的器件。CPU取指和执行访问存储器的指令都需要与存储器打交道。存储器性能的好坏在很大程度上影响着微型计算机系统的性能。,3.1微机系统存储器体系结构,分为四级：最内一级为内部寄存器组，第二级为高速缓冲存储器(cache)，第三级为内存储器，最外面一级为外存储器。从上至下，它们在存储容量上依次递增，而在存取速度和单位价格上依次递减。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RA

2、M RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一种静态RAM。存储单元电路以双稳电路为基础，故状态稳定，不掉电信息就不会丢失。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM RAM又称为读写存储器。但断电后RAM中存放的信息将丢失。RAM适宜

3、存放原始数据、中间结果及最后的运算结果，因此又称为数据存储器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一种静态RAM。存储单元电路以双稳电路为基础，故状态稳定，不掉电信息就不会丢失。 (2)DRAM(Dynamic RAM) DRAM是一种动态RAM。存储单元电路以电容为基础。依靠电容存储信息充电后为“1”，放电后为“0”。 由于电容存在泄漏电流的放电作用，“1”的保持时间只有几毫秒，为了不丢失信息，每隔12毫秒必须对保持“1”的电容重新充电，这称为动态RAM的定时刷新。 动态RAM的电路简单、集成度高、功耗小、价格便宜，但不掉电也会因电容放电而丢失信息，需为之设置专门的刷新电路。

4、,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。

5、 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储

6、器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的

7、一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM

8、有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(El

9、ectrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Progra

10、mmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字

11、母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM ROM是计算机运行时只能执行读操作的存储器。 掉电后ROM中存放的数据不会丢失。因此在微机系统中ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。 ROM有以下五类： (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不

12、能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。

13、,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前续字母P表示用户通过其他技术手段可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。PROM写入程序的速度很慢，且要用到高压，所以必须离线(脱离它所在的微机系统)写入，用特定的编程器将程序写入之。 (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特点。新的前续字母E表示可擦除。即它原先的程序可用

14、紫外线擦除器擦去。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：这是近年发展起来的一种只读存储器，它具有PROM特征。最前两个前续字母EE表示它的用电擦除。即所谓电擦除方式。而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在线(不脱离它所在的微机系统)改写。 (5)闪速存储器( Flash Memory)：简称FLASH，是20世纪80年代中期推出的新型器件。它可以在在线条件下，即在计算机内进行擦除、改写。因而称为快擦写型存储器或闪速存储器。它具有芯片整体电擦除或分区电擦除和可再编程功能，从而使它成为性能价格比和可靠性最高的可读写、非易失性存储器

15、。,3.2半导体存储器 。 3.2.1 存储器的分类 。,1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序嵌入芯片。 (2)可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM) (3)紫外线擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable PROM，EPROM)。 (4)电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable PROM) (5)闪速存储器( Flash Memory)，简称FLASH。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元

16、，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时

17、间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.

18、功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 存

19、储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Fail

20、ures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2

21、)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器

22、而附加的线路的价格。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 存储容量用“存储单元个数每个单元的存储位数”来表示。例如，存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器酌容量为256 x8位。 存储器芯片的容量Q，地址线为N位，数据线为M位，则Q=M 。 2.存取速度 (1)存取时间：一次存储器读/写操作时间。 (2)存取周期：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。 3.功耗功耗 反映了存储器耗电的多少，同时也相应地反映了它的发热程度（温度会限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，这有利于存储器的工作稳定性。双极型半导体存储器的功耗高于MOS型存储器。 4.可

23、靠性可靠性通常以平均无故障时间(Mean Time between Failures,MTBF)来衡量。平均无故障时间可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。平均无故障时间越长，则可靠性越高。 5.性能/价格比 性能/价格比用于衡量存储器的经济性能，它是存储容量、存取速度、可靠性、价格等因素的综合指标，其中的价格还应包括系统中因使用存储器而附加的线路的价格。,3.2.2 存储器的主要性能指标 1.存储容量 2.存取速度 3.功耗功耗 4.可靠性 5.性能/价格比 用户选用存储器时，应针对具体的用途，侧重考虑要满足某种性能，以利于降低整个系统的价格。例如，选用外存储器要求它有较大的存储容量，但对于

24、存取是否高速则不作要求；高速缓存要求较高的存取速度，但对于其存储容量则不过高要求。,3.3典型存储器芯片 在微型计算机应用系统中，常用的存储器类型主要有SRAM、EPROM等。 3.3.1 静态随机存取存储器 一般采用CMOS工艺制造，由单一的+5V电源供电，额定功耗为200mW左右。存储速度较快，一般为200ns左右。,3.3.1 静态随机存取存储器 (脚号与脚名解释),RAM逻辑符号,1.SRAM功能表,当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本

25、芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。,当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片

26、不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中

27、没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。,1.SRAM功能表,当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中

28、， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。,1.SRAM功能表,当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同

29、时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。,1.SRAM功能表,当 输入1时，表示SRAM未被选中，本芯片不响应，具体表现是数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中，此时 和 输入都为1

30、，本芯片虽被选中，但没有收到任何操作信号，本芯片仍不响应，具体表现是 数据线D7D0对外呈高阻态。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入0、 输入1，本片被选中同时收到读操作信号，本片响应：将本片的，由 Ak-1A0输入的地址确定的某单元中的数据从D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 当 输入0时，表示SRAM被选中， 输入1、 输入0，本片被选中同时收到写操作信号，本片响应：将D7D0上的数据输入由Ak-1A0输入的地址确定的本片某单元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中没有列出地址线Ak-1A0，不是此线不起作用，而是因为作用显而易见（如上述、提及），没有必要列入表中。

31、,1.SRAM功能表,时刻为第一个激励信号输入时间；时刻为最后一个激励信号输入时间；时刻为本芯片响应稳定，开始输出稳定数据的时间；和之间的延时，它是SRAM对读激励的响应时间，称为读取时间。,2.SRAM时序 (1)“读”时序：纵轴为信号电压，横轴为时间。,时刻为第一个激励信号输入时间；时刻为最后一个激励信号输入时间；时刻激励信号开始撤销，亦即第一个“激励信号撤销”时间；一个时段是指时刻和之间的延时，它是SRAM对写激励的响应时间，称为存储时间。,2.SRAM时序 (1)“写”时序：纵轴为信号电压，横轴为时间。,3.3.2 EPROM (脚号与脚名解释),1.EPROM功能表,在线为ROM，可

32、“Read”,离线为EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”),EPROM怎么知道自己是否“在线”呢：Vpp输入5v为在线；输入12.5v为离线。,1.EPROM功能表,在线为ROM，可“Read”,离线为EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”),EPROM离线功能很重要，但与构建微机系统无关。略去功能表相关行列得:,在线EPROM功能表,EPROM功能表与逻辑符号,在线EPROM逻辑符号,在线EPROM功能表,EPROM与SRAM比对,在线EPROM逻辑符号,在线EPROM功能表,SRAM功能表,SRAM逻辑符号,EPROM与SRAM

33、比对,在线EPROM逻辑符号,在线EPROM功能表,SRAM功能表,SRAM逻辑符号,EPROM与SRAM比对结论： 两者“读”功能完全相同“读” 时序完全相同。 EPROM无在线“写”功能而SRAM有，故SRAM多一根控制输入线，功能表多一行；而EPROM数据线为单向线，SRAM数据线为双向线。 SRAM功能表蕴含了EPROM的在线功能表。,3.3.3EEPROM(电擦除可编程ROM) EPROM擦除、编程都要离线，起来仍然不太方便。EEPROM的主要特点是能在线写。 NMC98C64A见下图2-6。 1.芯片引脚芯片引脚名称和功能一如前述芯片，I/O70即前面芯片的D70。,2.读写功能基

34、本符合SRAM功能表 (1)读功能一如SRAM。 (2)写功能与SRAM略有不同：每写一次后应检测1号脚，为高时方可进行下一次写。,SRAM逻辑图功能表,3.3.4Flash EEPROM优点很多，但是其写入时间太长。人们希望写入速度快似SRAM，掉电后存储内容又不丢失的存储器。为此，“闪存”(Flash Memory)应运而生。 1.TMS28F040的引脚排列如图 ：19条地址线A0A18 ，8条数据线DQ0DQ7 该芯片的容量为512K8位，写允许信号 ，输出允许信号,SRAM逻辑图功能表,2.读写 必须先写入所谓命令到该芯片才能读写。读写功能基本符合SRAM功能表,3.4抽象存储器 提

35、出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。,3.4抽象存储器 提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。 存储器虽然种类繁多，但是其读写功能基本类同。从简化概念便于理解出发，将各类存储器抽象成下图。,对于SRAM，此图完全吻合其功能；对于EPROM，此图吻合其在线功能；对于EEPROM(NMC98C64A)此图几乎完全吻合其功能；对于Flash(TMS28F040), 对其写入命令后，其读写功能吻合此图。 由此可见提出此图目的可以达到：提出抽象存储器概念是为了提出将存储器接入总线的通用方法。,微机系统工作原理再理解,(2)存储器与CPU工作速度匹配考虑 响应时间是存储

36、器的重要参数，它是获得全部激励到做出响应之间的时间。这可以从该从片技术资料查得。 CPU工 作速度亦为两个参数：读延时和写延时，。 读延时必须大于读取时间，写延时必须大于存储时间。,例1：CPU工作在第I步：从存储器取指。分析微机系统工作过程。,例2：CPU工作第步：执行“写I/O接口”指令。分析微机系统工作过程。,上述方法适合于普林斯顿体系。而对于哈佛体系，比如MCS-51单片机，存储器接入总线方法见图b)和c)。,图3-10中存储器各引脚接入总线的接法基本是确定的： 依下标对应原则，D7D0与8位DB连接、Ak-1A0与ABL连接； 存储器的读写使能输入脚、与总线对应引脚相连。 抽象部分仅

37、存储器片选输入脚和与地址总线引脚ABH的连接，更具体的说抽象在译码器。一个设计正确的译码器会将ABH上的某地址码译成0送存储器片选输入脚，作为存储器片选信号。,3.4.2地址译码方法 1 译码器 译码器是一个多输入单输出的逻辑器件。其定义是：输入端输入某代码时，输出端输出有效信号的逻辑器件叫译码器。,下图译码器有3位输入线，1位输出线。当输入为3位某代码时输出端输出有效信号。输入3位其他代码时输出端输出无效信号。 有效信号为高电平(逻辑1)叫译中为高译码器，有效信号为低电平(逻辑0)叫译中为低译码器。,将8个译中为低译码器封装在一起，加上三个译码控制端，构成74LS138译码器，见左下图，相应

38、引脚分布图见右下图。,74LS138译码器逻辑图与真值表,2.地址译码方法 主芯片CPU是根据地址访问从片的，即由地址线上送出的地址信息选中某一芯片的某个单元进行读写。由图(a)AB与从片的连接方式可知，芯片选择 是由高位地址ABH译码实现的，选中的芯片中的单元选择直接由低位地址ABL确定。 地址译码方法即由ABH产生 的方法，具体有线选法、全地址译码法、局部地址译码法三种。,(1) 线选法所谓线选法就是用ABH中某一位地址线作为片选信号直接接到从芯片的片选端 。此法一般用于扩展少量的从片。 优点：节省了硬件译码器，结构简单，成本低廉。 缺点：各从片地址空间是断续的，每个接口电路的地址空间又可

39、能是重叠的 (地址重叠指一个从片单元占的地址多于一个)。 (2) 全地址译码法 “全地址”指全部地址线参与从芯片的连接，即 AB的位数=ABH的位数+ABL的位数 优点：各从片地址空间连续，无地址重叠现象。 缺点：译码电路复杂，成本较高。 (3) 局部地址译码法 指部分地址线参与从芯片的连接，即 AB的位数ABH的位数+ABL的位数 优点缺点介于上述二者之间，是用的较多的一种方法。,读图 ：芯片中的字母表示该芯片引脚。芯片外的字母表示地址总线的引脚，相同字母表示同一引脚。AB的位数为16；DB、CB略去没画。译码芯片为138。 0#芯片属于局部地址译码法，参与连接的地址总线7位：ABL为3位，

40、A2、A1、A0；ABH为4位A15、A14、A13、A12。 AB的位数ABH的位数+ABL的位数。 1#芯片属于全地址译码：ABL为12位，A11A0；ABH为4位A15、A14、A13、A12。 AB的位数=ABH的位数+ABL的位数。 2#芯片为线译码，直接由A15作为其片选 输入。,3.4.3 地址位图 地址位图是由地址总线和地址信息构建的一张图。不管是图(a)的译码环节的设计，还是(b)的阅读，地址位图都是很有用的。 地址位图的作用如下： 读图。由已有微机硬件电路填写地址位图，获悉微机系统各芯片地址。 硬件设计。由微机系统的地址要求填写地址位图，由地址位图设计出译码电路，从而完成各

41、从片与地址总线AB的连接。完成微机硬件设计。在以后章节我们将实践。现在我们实践一下：读出图(b)各芯片地址。,读出图(b)各芯片地址。求0#芯片地址位图。 (1)由译码器分析片选信号的产生条件。 依138的真值表知，只有A15输出1，译码器才译码；只有A14、A13、A12都输出0，才输出0到0#芯片的 脚。即主片通过A15A14A13A12输,出1000，选中0#芯片。 (2)从片被选中后ABL输出地址分析。 0#芯片被选中( 输入0)，此时的ABL才有意义，A2、A1、A0任一组输出值都对应0#芯片地址；这样的输出值有8组，将之填入位图低3位。 (3)与0#芯片无关的地址线填,此地址位图一共8行，意味着0#号芯片有8个单元，即8个地址。地址位图的简单画法见最后一行。 图中表示0#芯片有地址重叠现象。取值的改变将使0#芯片获得不同的地址空间。当全部取0时，由