《微机原理与接口技术 第五章存储器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术 第五章存储器（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,存 储 器,存储器的分类及特点 半导体存储器 存储器系统设计 存储器系统的层次结构,存储器应用回顾,计算机存储系统（第一章）,内存储系统 CPU 经三总线直接访问， 由半导体器件组成 外存储系统 CPU 经 I/O 接口访问， 由磁性材料组成,存储器应用回顾,系统结构中的存储器（第二章）,CPU,RAM,ROM,程序存储、程序控制,存储器应用回顾,程序设计中的存储器寻址（第三章）,MOV AX，2000H MOV AX，BX MOV AX，BX+20H MOV AX，BX + SI MOV AX，BX + SI + 20H,2007 诺贝尔物理学奖,获奖的原因是先后独立发现了“巨磁电阻”效应
2、。指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。,阿尔贝费尔 德国,彼得格林贝格尔 法国,存储器的发展历史,磁性材料存储器的发展史,磁环存储器 早期计算机系统，尺寸大容量低 软磁盘存储器 前期计算机系统， 5英寸（360KB、1.2MB） 3英寸（1.44MB、2.88MB） 硬磁盘存储器 近期计算机系统 8英寸10MB，3000元 5英寸 160GB，500元,存储器的发展历史,半导体材料存储器的发展史,双极性晶体管 场效应晶体管 新型半导体材料,存储器的分类及特点,按存储（记忆）材料分类,纸存储器 磁、光存储器
3、 半导体存储器,按存储器在计算机中的位置分类,内存储器 半导体存储器 外存储器 磁、光存储器,存储器的分类及特点,按存储器与 CPU 的关系分类,控制存储器 主存储器 高速缓冲存储器 外存储器,注：在 CPU 内部，存放微控制程序。,注：CPU 经地址访问，存放指令和数据。,注：CPU 经 I/O 访问，以文件形式存放信息。,存储器的分类及特点,按存储器的读写功能分类,读写存储器 RWM（Read / Write Memory） 只读存储器 ROM（Read Only Memory）,按存储原理分类,随机存取存储器 RAM（Random Acess Memory） 仅读存储器 ROM （Rea
4、d Only Memory）,注：易失性存储器，掉电丢失数据,注：非易失性存储器，掉电保持数据,存储器的分类及特点,按存储单元的寻址方式分类,随机存取存储器 RAM （Random Acess Memory） 顺序存取存储器 SAM （Sequential Access Memory） 直接存取存储器 DAM （Direct Access Memory）,存储器的分类及特点,按半导体器件原理分类,晶体管-晶体管逻辑存储器 TTL 器件 发射极耦合存储器 ECL 器件 场效应晶体管存储器 MOS 器件,注：相对速度快、功耗大、集成度低、价格高。,注：相对速度低、功耗小、集成度高、价格低。,存储器
5、的分类及特点,按存储数据传送方式分类,并行存储器 串行存储器,注：多位并行处理，相对传送速度快。,注：一位一位串行处理，相对传送速度慢。,半导体存储器的性能指标,存储容量,存储容量 = N M,N：半导体存储器芯片有多少个存储单元， 单元寻址与 地址线有关。 M：每个存储单元中能存放多少个二进制位， 二进制数位的传送与数据线有关。,半导体存储器的性能指标,存储容量的表示,1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB,存储容量的常用单位,常用单位的换算,bit 用二进制位定义存储容量 Byte 用二进制字节定义存储容量,字 节 B （Byte） 千字节 KB （Ki
6、lo Byte） 兆字节 MB （Mega Byte） 吉字节 GB （Giga Byte）,半导体存储器的性能指标,存取时间,存取时间的定义 存取时间的单位 存取时间的特点,向存储器单元写数据所需时间， 从存储器单元读数据所需时间。,ns （纳秒）,存储器存取时间短仅用基本周期， 存储器存取时间长插入等待周期。,半导体存储器的性能指标,功耗,功耗的定义 功耗的单位 功耗的应用,存储器单元的功耗， 存储器芯片的功耗。,存储器单元的功耗 W/单元 存储器芯片的功耗 mW /芯片,台式机可用高功耗的存储器， 便携机必用低功耗的存储器。,半导体存储器的性能指标,工作电源,TTL 器件，工作电源为 +
7、5V MOS 器件，工作电源为 +1.5V +18V,与存储器芯片类型有关 与应用系统有关,一般应用系统 +5V 特殊应用系统 +3.3V、1.5V,半导体存储器的性能指标,价格,价格公式 （CE）/S 元/位 性价比,C 存储器芯片价格 E 所需外围电路价格 S 存储器芯片字节容量,单片容量大的存储器芯片相对成本低 存取时间长的存储器芯片相对成本低 无外围电路的存储器芯片相对成本低,半导体存储器的结构特点,RAM的结构特点,双极型 RAM MOS 型 RAM 不挥发型 RAM,常用：TTL 逻辑、ECL 逻辑、I2L 逻辑 特点：速度快、功耗大、相对价格高,常用：静态 SRAM、动态 DRA
8、M 特点：集成度高、功耗小、相对价格低,常用：电池保持型、电写入型 特点：掉电不丢失数据,半导体存储器的结构特点,ROM的结构特点,掩膜型 ROM 可编程型 PROM 光擦除型 EPROM 电擦除型 EEPROM,芯片制造时编好程，低成本大批量。,应用时可一次编程，中成本小批量。,可多次光擦除多次编程，高成本研发用。,可多次电擦除多次编程，目前广泛应用。,半导体存储器的位结构,TTL 存储器的位结构电路 静态 MOS 存储器的位结构电路 动态 MOS 存储器的位结构电路,基本存储单元电路用来存储 1 位二进制信息。,由两个反向交叉耦合的晶体管加两个电阻组成 两发射极相连引出字线 W 另两发射极
9、分别引出位线 D 和/D,由六个场效应晶体管组成 T0、T1构成基本触发器；T4、T5为负载管 T2、T3的栅极相连引出字线 W、源极分别引出位线D 和/D,由 1 个场效应晶体管加 1 个电容组成 电容充电为高电平、放电为低电平,静态 MOS 存储器的位结构电路,T,2,T,4,V,CC,T,3,A,D,W,T,5,T,0,T,1,动态 MOS 存储器的位结构电路,刷 新,放大器,C,T,列选择信号,D,行选择信号,RAM 随机存取存储器,RAM 类型的特点,静态 SRAM（Static RAM） 动态 DRAM （Dynamic RAM）,相对集成度低 外围控制电路简单 多用于单板机的数据
10、存储,相对集成度高 外围控制电路复杂 多用于系统机中的程序、数据存储,RAM 具有读写功能，在计算机中大量使用。,SRAM 随机存取存储器,SRAM 芯片内部原理图,SRAM 随机存取存储器,SRAM 常用芯片及存储量,SRAM 2147 存储量 = 4096 * 1 = 4096bit = 0.5KB SRAM 2114 存储量 = 1024 * 4 = 4096bit = 0.5KB SRAM 6116 存储量 = 2048 * 8 = 18Kbit = 2KB SRAM 6264 存储量 = 8K * 8 = 64Kbit = 8KB,SRAM 随机存取存储器,SRAM 芯片的引脚特点,
11、地址线 An 接 CPU 的地址总线 AB（字线 W 有关） 数据线 Dn 接 CPU 的数据总线 DB （位线 D 有关） 片选线 /CE（/CS）由 CPU 的 AB 线译码产生 读写线 /OE、/WE 由 CPU 的控制线 /RD、/WR控制,SRAM 随机存取存储器,SRAM芯片6264 的逻辑图,DIP28封装,地址线 A0 A12 数据线 D0D7（I/O0I/O7） 控制线 /OE、/WE /CS1（/CE1） CS2 （CE2） 电源线 VCC、GND,注：D0D7 对应于 I/O0I/O7 CSn 对应于 CEn,SRAM 随机存取存储器,SRAM芯片6264 引脚功能,存储
12、量 片选线 读写线,地址线 = 13条、 213 = 8K A0 A12 数据线 = 8条、 D0 D7 存储量 = 8K * 8 = 64Kbit = 8KB,/CE1（/CS1）= L 且 CE2 （CS2）= H,读有效 / WE = H 且 /OE = L 写有效 / WE = L 且 /OE = H OR L,SRAM 随机存取存储器,SRAM芯片6264 控制线与工作方式,问题：为什么要两条片选线/CE1、CE2 为什么写有效时/WE = L、/OE = X,SRAM 随机存取存储器,6264中片选线 /CE1、CE2 的应用,提供两条片选线是为了应用时控制方式多样,/CE1 CE
13、2,/CE1 CE2,GND,VCC,/CE1接低、CE2控制,CE1接高、/CE1控制,6264,6264,SRAM 随机存取存储器,6264中读写线 / WE、/OE 的应用,读写线为两条是为不同CPU服务 Intel的80系列CPU的读写线为二条 /RD、/WR 8086CPU与6264SRAM的接线图如下,/WE /OE,8086CPU,6264SRAM,读：/RD = L、/WR = H / WE = H、/OE = L 写：/RD = H、/WR = L / WE = L、 /OE = H,8086,6264,/WR,/RD,SRAM 随机存取存储器,6264中读写线 / WE、/
14、OE 的应用,读写线为两条是为不同型号 CPU 服务 MOTOROLA 的68系列CPU的读写线为一条 R/W 6805CPU 与6264SRAM的接线图如下,R/W,/WE /OE,GND,6805CPU,6264SRAM,读：R/ /W = H / WE = H、/OE = L 写：R/ /W = L / WE = L、/OE = L,6805,6264,DRAM 随机存取存储器,DRAM存储器的特殊性,在读取数据时，电容电荷量减少 由于电容漏电，电容电荷量减少 为保持电容电荷量，应定时充电 DRAM 需要外围刷新控制器,注：DRAM刷新控制器一般由专用刷新控制器 芯片或者 DMA 可编程
15、芯片构成,DRAM 随机存取存储器,DRAM芯片2164 介绍,存储量 64K * 1 地址线 = 8 A0 A7 采用地址线复用技术解决 寻址所需16条地址线 数据线 = 2 Din、Dout 读写数据使用不同的数据口 控制线 列地址选通控制线 /CAS 行地址选通控制线 /RAS 写数据控制线 / WE 读数据控制由外围芯片产生,A0 A7 /RAS /CAS /WE Din Dout,DRAM 随机存取存储器,CPU 与 2164 的连接,CPU,控,制,器,DRAM,6164,DRAM,/RAS,/CAS,R/W,R/W,A0A15,A0A15,注：未画出数据总线 DB,ROM 只读存储器,ROM的类型,固定掩膜 ROM 生产厂家编程，不能修改， 用于大批量定型产品 一次编程 PROM 仅能写入一次编程，不能修改， 用于小批量产品 多次编程 EPROM 能多次编程写入，可以修改 用于产品开发,ROM 只读存储器,固定掩膜 ROM,由单个金属化 MOS 管构成,基本存储单元 位存储原理,MOS 管
