微機原理 第4章+存儲器系統(tǒng).ppt

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1、第4章存儲器系統(tǒng)本章重點半導(dǎo)體存儲器分類半導(dǎo)體存儲器芯片的性能指標常用存儲芯片使用存儲器系統(tǒng)的設(shè)計4.1存儲器概述內(nèi)存是主存儲器，存放當前運行的程序和數(shù)據(jù)。?直接編址范圍由CPU地址總線條數(shù)決定，8086：1MB(220)，80386：4GB(22?230)；?特點：快，容量小，隨機存取，CPU可直接訪問；?一般由MOS型半導(dǎo)體存儲器組成；?分RAM、ROM。外存是輔助存儲器，存放非當前使用的程序和數(shù)據(jù)。?特點：慢，容量大，順序存取/塊存取，可長期保存程序和數(shù)據(jù)；?通常由磁、金屬涂層、半導(dǎo)體介質(zhì)構(gòu)成；?磁盤、磁帶、CD、DVD、存儲卡、U盤等。存儲器分內(nèi)部存儲器(內(nèi)存)和外部存儲器(外存)。4

2、.1.1半導(dǎo)體存儲器的分類微機中的內(nèi)存儲器通常由半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成，按存取方式分為隨機讀寫存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。根據(jù)存儲器芯片內(nèi)部基本單元電路的結(jié)構(gòu)不同，RAM又分為：(1)靜態(tài)隨機讀寫存儲器SRAM一、隨機讀寫存儲器RAM(2)動態(tài)隨機讀寫存儲器DRAM雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路構(gòu)成。速度快，容量小。用電容存儲信息，速度慢，集成度高，容量大。但電容有漏電存在，需要定時“刷新”。(3)非易失性隨機讀寫存儲器NVRAM存儲電路由SRAM和E2PROM共同構(gòu)成。正常運行時同SRAM；掉電或電源故障SRAM信息自動保護到E2PROM。4.1.1半導(dǎo)體存儲器的分類（1）掩膜式ROM采用掩膜工藝（

3、即光刻圖形技術(shù)）一次性直接寫入的。二、只讀存儲器ROM4.1.1半導(dǎo)體存儲器的分類（2）可編程PROM（PROM）熔絲斷開和接通存儲信息，只能寫一次，不能擦除和改寫。（3）可擦除可編程ROM（EPROM）是紫外線EPROM，照15~20min擦除，寫入要專用編程器。（4）電可擦除可編程ROM（E2PROM）在線E2PROM，編程改寫不需專用設(shè)備，某引腳上加規(guī)定電壓即可。（5）閃速存儲器FLASH（FlashMemory）類似E2PROM，擦寫速度快，按塊擦寫。4.1.2半導(dǎo)體存儲器主要性能指標存儲容量：存儲單元個數(shù)M×每單元位數(shù)N。例如：SRAM6264容量為：8K×8bitDRAMIntel

4、2164A容量為：64K×1bit存取時間：從啟動讀(寫)操作到操作完成的時間(ns)。存取周期：連續(xù)啟動兩次獨立的存儲器操作所需最小時間間隔。可靠性：用平均無故障間隔時間MTBF來衡量功耗(mw毫瓦)：操作(動態(tài))功耗、維持(靜態(tài))功耗性能/價格比盡量選用存儲容量大的芯片，以減少總芯片數(shù)。CPU讀寫存儲器的時間必須大于存儲芯片的存取時間。4.1.3半導(dǎo)體存儲器的基本結(jié)構(gòu)存儲器邏輯結(jié)構(gòu)示意圖存儲體(內(nèi)容)根據(jù)地址信號確定地址4.1.3半導(dǎo)體存儲器的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲器芯片內(nèi)部(虛線框)：由地址寄存器、地址譯碼器、存儲體、讀寫驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)寄存器和讀寫控制邏輯等組成。一、存儲體是存儲信息的實體，

5、由存儲元組成。存儲元是存儲一位二進制“0”或“1”的基本存儲電路。存儲體內(nèi)基本存儲電路的排列結(jié)構(gòu)通常有兩種方式：字結(jié)構(gòu)和位結(jié)構(gòu)。4.1.3半導(dǎo)體存儲器的基本結(jié)構(gòu)二、地址譯碼器三、讀／寫控制電路單譯碼方式接受CPU的地址信息，并譯碼選中芯片內(nèi)某存儲單元。雙譯碼方式接收CPU傳來的控制命令，產(chǎn)生相應(yīng)時序信號對存儲器進行讀/寫控制。4.2隨機讀寫存儲器RAM一、典型SRAM芯片CMOSRAM芯片6264(8KB)?主要引腳功能?與系統(tǒng)的連接使用典型靜態(tài)RAM芯片有Intel公司的：6264(8K*8)、62128(16K*8)、62256(32K*8)、62512(64K*8)SRAM6264芯片外

6、部引線圖4.2隨機讀寫存儲器RAM地址線：A0～A12數(shù)據(jù)線：D0～D7輸出允許信號：OE寫允許信號：WE選片信號：CS1、CS26264的工作過程：讀操作：地址；CS1=0、CS2=1；OE=0，WE=1；數(shù)據(jù)寫操作：地址；數(shù)據(jù)；CS1=0、CS2=1；OE=*，WE=0有對應(yīng)的工作時序。6264芯片的主要引線：4.2隨機讀寫存儲器RAMD0~D7A0A12???WEOECS1CS2???A0A12MEMWMEMR譯碼電路高位地址信號D0~D7???6264芯片與系統(tǒng)的連接CPU或計算機系統(tǒng)SRAM62644.2隨機讀寫存儲器RAM（1）全地址譯碼低位地址線直接接存儲器芯片的地址線；剩余的全

7、部高位地址信號作為譯碼信號，使得存儲器芯片的每一個單元都占據(jù)一個惟一的內(nèi)存地址。存儲器芯片譯碼器低位地址高位地址全部地址片選信號譯碼電路：將輸入的一組高位地址信號通過變換，產(chǎn)生一個有效輸出信號，用于選中某個存儲器芯片，從而確定該存儲器芯片在內(nèi)存中的地址范圍。有三種譯碼方式。存儲器芯片存儲器芯片4.2隨機讀寫存儲器RAM6264芯片的地址范圍：F0000H~F1FFFH111100000……00~1