微機(jī)原理 第4章+存儲(chǔ)器系統(tǒng).ppt

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1、第4章存儲(chǔ)器系統(tǒng)本章重點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的性能指標(biāo)常用存儲(chǔ)芯片使用存儲(chǔ)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1存儲(chǔ)器概述內(nèi)存是主存儲(chǔ)器，存放當(dāng)前運(yùn)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(diǎn)：快，容量小，隨機(jī)存取，CPU可直接訪問(wèn)；?一般由MOS型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成；?分RAM、ROM。外存是輔助存儲(chǔ)器，存放非當(dāng)前使用的程序和數(shù)據(jù)。?特點(diǎn)：慢，容量大，順序存取/塊存取，可長(zhǎng)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(pán)、磁帶、CD、DVD、存儲(chǔ)卡、U盤(pán)等。存儲(chǔ)器分內(nèi)部存儲(chǔ)器(內(nèi)存)和外部存儲(chǔ)器(外存)。4

2、.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類微機(jī)中的內(nèi)存儲(chǔ)器通常由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，按存取方式分為隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。根據(jù)存儲(chǔ)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(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器SRAM一、隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM(2)動(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)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(chǔ)信息，速度慢，集成度高，容量大。但電容有漏電存在，需要定時(shí)“刷新”。(3)非易失性隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器NVRAM存儲(chǔ)電路由SRAM和E2PROM共同構(gòu)成。正常運(yùn)行時(shí)同SRAM；掉電或電源故障SRAM信息自動(dòng)保護(hù)到E2PROM。4.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(xiě)入的。二、只讀存儲(chǔ)器ROM4.1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類（2）可編程PROM（PROM）熔絲斷開(kāi)和接通存儲(chǔ)信息，只能寫(xiě)一次，不能擦除和改寫(xiě)。（3）可擦除可編程ROM（EPROM）是紫外線EPROM，照15~20min擦除，寫(xiě)入要專用編程器。（4）電可擦除可編程ROM（E2PROM）在線E2PROM，編程改寫(xiě)不需專用設(shè)備，某引腳上加規(guī)定電壓即可。（5）閃速存儲(chǔ)器FLASH（FlashMemory）類似E2PROM，擦寫(xiě)速度快，按塊擦寫(xiě)。4.1.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)單元個(gè)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(shí)間：從啟動(dòng)讀(寫(xiě))操作到操作完成的時(shí)間(ns)。存取周期：連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作所需最小時(shí)間間隔?？煽啃裕河闷骄鶡o(wú)故障間隔時(shí)間MTBF來(lái)衡量功耗(mw毫瓦)：操作(動(dòng)態(tài))功耗、維持(靜態(tài))功耗性能/價(jià)格比盡量選用存儲(chǔ)容量大的芯片，以減少總芯片數(shù)。CPU讀寫(xiě)存儲(chǔ)器的時(shí)間必須大于存儲(chǔ)芯片的存取時(shí)間。4.1.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)示意圖存儲(chǔ)體(內(nèi)容)根據(jù)地址信號(hào)確定地址4.1.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片內(nèi)部(虛線框)：由地址寄存器、地址譯碼器、存儲(chǔ)體、讀寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)寄存器和讀寫(xiě)控制邏輯等組成。一、存儲(chǔ)體是存儲(chǔ)信息的實(shí)體，

5、由存儲(chǔ)元組成。存儲(chǔ)元是存儲(chǔ)一位二進(jìn)制“0”或“1”的基本存儲(chǔ)電路。存儲(chǔ)體內(nèi)基本存儲(chǔ)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(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)二、地址譯碼器三、讀／寫(xiě)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(chǔ)單元。雙譯碼方式接收CPU傳來(lái)的控制命令，產(chǎn)生相應(yīng)時(shí)序信號(hào)對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫(xiě)控制。4.2隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)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(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM地址線：A0～A12數(shù)據(jù)線：D0～D7輸出允許信號(hào)：OE寫(xiě)允許信號(hào)：WE選片信號(hào)：CS1、CS26264的工作過(guò)程：讀操作：地址；CS1=0、CS2=1；OE=0，WE=1；數(shù)據(jù)寫(xiě)操作：地址；數(shù)據(jù)；CS1=0、CS2=1；OE=*，WE=0有對(duì)應(yīng)的工作時(shí)序。6264芯片的主要引線：4.2隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAMD0~D7A0A12???WEOECS1CS2???A0A12MEMWMEMR譯碼電路高位地址信號(hào)D0~D7???6264芯片與系統(tǒng)的連接CPU或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SRAM62644.2隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM（1）全地址譯碼低位地址線直接接存儲(chǔ)器芯片的地址線；剩余的全

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