第5章存储器技术C教学案例

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1、存储器技术,第5章,5.1 内存储器概述,5.1.1 内存储器的基本结构 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。,5.1.1 内存储器的基本结构,5.1 内存储器概述,5.1 内存储器概述,5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储字位数的乘积表示。一般一个半导体芯片有

2、M位地址线，N位数据线，则该半导体芯片的存储容量为2MN位。,5.1 内存储器概述,5.1.3 内存储器的主要技术指标 存取速度： “存取时间”（Access Time）TA：从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间； “存储周期”（Memory Cycle）TMC：连续启动两次独立的存储器操作之间的最小时间间隔。 通常存储周期TMC略大于存取时间TA。,5.1 内存储器概述,5.1.3 内存储器的主要技术指标 存储器带宽：指单位时间里存储器存取的信息量。通常以位/秒或字节/秒作为度量单位。存储器带宽是衡量存储器数据传输速率的重要技术指标。 可靠性：用平均故障间隔时间MTBF（Mean

3、Time Between Failures）来衡量。MTBF越长，可靠性越高。内存储器常采用纠错码技术来延长MTBF以提高可靠性。,5.1 内存储器概述,5.1.4 内存储器的分类 按存储方式可分为随机读写存储器RAM和只读存储器ROM。 RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。 ROM有掩膜ROM（Masked ROM）、PROM（Programmable ROM）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）和闪速存储器（Flash Memory）等几种

4、。,5.1 内存储器概述,5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品,5.2.1 RAM基本存储元电路 基本存储元：基本存储元是组成存储器的基础和核心，它用来存储一位二进制信息0或1。 （SRAM存储元的电路图） （DRAM存储元的电路图）,5.2随机存取存储器（RAM） 一、静态随机存取存储器 （一）静态的基本存储电路 静态的基本存储电路，是由个管组成的触发器.如图5.5所示：,单管动态基本存储电路 单管动态基本存储电路如图5.9所示，它1管和寄生电容Cs组成。,5.2.2 RAM芯片的内部结构,5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品,2K 8位的静态RAM芯片 A0A10 地址输入

5、 I/O1I/O8 数据输入/输出 CE 片选信号 OE 三态输出允许信号 WE 读写控制：=0写，=1读 VCC 电源 GND 地线,5.2.3 RAM芯片实例 SRAM存储器芯片Intel6116,5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品,64K 1位的动态RAM芯片 存取时间为150ns/200ns(-15,-20） 低功耗，最大275mW 每2ms需刷新一次，每次512单元 A0A7 地址输入 RAS 行地址选通信号 CAS 列地址选通信号 WE 读写信号：=0写；=1读,5.2.3 RAM芯片实例 DRAM存储芯片Intel2164,5.2 RAM芯片的结构、工作原理及典型产品,

6、5.3.1 ROM基本存储元电路 掩模ROM 可编程只读存储器PROM（Programmable ROM） 可擦除的EPROM（ Erasable PROM ） 电可擦除的E2PROM（ Electrically Erasable PROM ）,5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品,5.3.2 ROM芯片的内部结构,5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品,4K 8位的EPROM芯片 A0A11 地址输入 O0O7 数据输入/输出 CE 片选信号 OE/VPP 输出允许/编程高电压,5.3.3 ROM芯片实例 Intel 2732,5.3 ROM芯片的结构、工作原理及典型产品,5.

7、4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.1 存储器的扩展 位扩展法：位扩展是指增加存储字长（示例：由2片2114（ 1K 4位）芯片组成1K 8位的存储器） 字扩展法：字扩展是指增加存储器字的数量（示例：由2片1K 8位的存储芯片组成2K 8位的存储器） 字位同时扩展法：字位同时扩展是指既增加存储器字的数量，又增加存储字长（示例：由16片1K 1位的存储芯片组成2K 8位的存储器）,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口 芯片的数据线、地址线和控制线与系统总线的连接 数据线的连接： 芯片内有双向三态缓冲器，芯片数据线直接和系统数据总线相应数据位挂接。,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4

8、.2 8位微机系统中的存储器接口 芯片的数据线、地址线和控制线与系统总线的连接 地址线的连接： 片内地址：芯片内的存储单元寻址，低位部分是片内地址，直接和存储芯片的地址端相连。 片选地址：对各个存储芯片进行选择的地址，高位部分是片选地址，经译码器产生芯片选择信号和各个芯片的片选端相连。,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口 芯片的数据线、地址线和控制线与系统总线的连接 控制线的连接：,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口 74LS138译码器,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口

9、片选控制方法 线选法：地址中的高位部分不经译码，直接用它们分别作各个芯片的片选信号。 例：用Intel 6116形成8KB的存储器,地址不连续,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口 片选控制方法 部分译码法：对高位地址的一部分进行译码产生片选信号。 例：16K EPROM 2732的一种部分译码电路方案,地址连续但不唯一，有地址重叠现象,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 8位微机系统中的存储器接口 片选控制方法 全译码法：所有高位地址参与译码产生片选信号。 例：由4片2732和4片6116组成的一种全译码电路,地址连续且唯一,5.4 半导体存

10、储器接口的基本技术,设有若干片256K8位的SRAM芯片，问： (1) 采用字扩展方法构成1024KB的存储器需要多少片SRAM芯片？ (2) 该存储器需要多少位地址线？片内地址线和片选地址线各多少位？ (3) 画出该存储器与8088CPU连接的结构图。,解： (1) 该存储器需要1024K/256K = 4片SRAM芯片； (2) 220=1024K，需要20条地址线。 每片为一组，22=4，需2位片选地址，218=256K，需18位片内地址。 (3) 该存储器与8088CPU连接的结构图如下。,5.4.2 16位微机系统中的存储器接口,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 16位

11、微机系统中的存储器接口 8086的存储器访问操作 字节访问： 例：MOV AL, 20H A0=0，BHE=1 偶存储体片选有效 A19A0=20H寻址偶存储体 经数据线D0D7送数据到AL,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 16位微机系统中的存储器接口 8086的存储器访问操作 字节访问： 例：MOV AL, 21H A0=1，BHE=0 奇存储体片选有效 A1A19=10H寻址奇存储体 经数据线D8D15送数据到AL,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 16位微机系统中的存储器接口 8086的存储器访问操作 字访问： 例：MOV AX, 20H A0=0，BHE=

12、0 奇偶存储体片选均有效 A1A19=10H寻址奇偶存储体 经数据线D0D15送数据到AX,5.4 半导体存储器接口的基本技术,5.4.2 16位微机系统中的存储器接口 8086的存储器访问操作 字访问： 例：MOV AX, 21H 分两个总线周期完成： A0=1，BHE=0 A1A19=10H寻址奇存储体 A0=0，BHE=1（CPU使能地址+1） A1A19=10H寻址偶存储体,5.4 半导体存储器接口的基本技术,Thanks！,5.2，5.5，5.7，5.9，5.13,课后作业,D0D7,A12,A11,A13,A14,8086,A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A

13、1 A0,A14 A13 A12 A11,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 0,1 1 1 0,7 0 0 0 H,7 7 F F H,1,A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,A14 A13 A12 A11,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 0 1,1 1 0 1,6 8 0 0 H,6 F F F H,2,A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,A14 A13 A12 A11,0 0 0 0 0 0 0 0

14、 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 0 1 1,1 0 1 1,5 8 0 0 H,5 F F F H,3,A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,A14 A13 A12 A11,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 1 1 1,0 1 1 1,3 8 0 0 H,3 F F F H,4,在采用部分译码的存储器中，存储地址通常取未用高位地址的值为全0，这样确定的地址叫基本地址。,A15,A16,A15,A16,A15,A16,A15,A16,A15,试分析各芯片的地址范围，并说明地址是否

15、唯一？,例：设有4K 4位SRAM芯片及8K 8EPROM芯片，欲与8088CPU组成16K 8 的存储器，请问需用此SRAM及EPROM多少片？它们的片内地址线及片选地址线分别是几根？若该16K 8存储器地址空间连续，且末地址为FFFFFH，请分别画出SRAM、EPROM与8088CPU的连线 ，并写出各芯片的地址域。,SRAM片内地址线：212=4K，地址线为A0A11 用138译码器，片内地址应为A0A11，所有高位作片选地址。 组数为16K4K=4组，每组片数8 4=2片，共428片。 SRAM芯片的地址域：,EPROM片内地址线：213=8K，地址线为A0A12 用138译码器，片内地址应为A0A12，所有高位作片选地址。 组数为16K8K=2组，每组片数8 8=1片，共212片 EPROM芯片的地址域：,例：设有4K 4位SRAM芯片及8K 8EPROM芯片，欲与8088CPU组成16K 8 的存储器，请问需用此SRAM及EPROM多少片？它们的片内地址线及片选地址线分别是几根？若该16K 8存储器地址空间连续，且末地址为FFFFFH，请分别画出SRAM、EPROM与8088CPU的连线 ，并写出各芯片的地址域。,SRAM连接图,EPROM连接图,