微型计算机接口技术及应用

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1、微机原理及应用微机原理及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用西南民族大学电信学院西南民族大学电信学院 授授 课课 教教 师：杜师：杜 诚诚联系方式：联系方式：1307603541713076035417Email Email：dcheng_dcheng_微型计算机接口技术及应用第六章第六章 存储器接口存储器接口存储器是微型计算机系统中用来存放程序和存储器是微型计算机系统中用来存放程序和 数据的基本单元或设备。数据的基本单元或设备。1. 1.要求：要求：系统对存储器的要求是系统对存储器的要求是容量大、速度快、成容量大、速度快、成 本低本低，但这三者在同一个存储器中不可兼得，但这三

2、者在同一个存储器中不可兼得 。2. 2.解决：解决：采用分级存储器结构，通常将存储器分为高采用分级存储器结构，通常将存储器分为高 速缓冲存储器、主存储器和外存存储器三级速缓冲存储器、主存储器和外存存储器三级 。微型计算机接口技术及应用中 央 处 理 器主存外存快存CPUM1M2M3图6.1 三级存储器的结构示意图微型计算机接口技术及应用6.1 6.1 半导体存储器半导体存储器一、半导体存储器的分类一、半导体存储器的分类1.1.半导体存储器的分类半导体存储器的分类a. a. 双极型存储器双极型存储器; ; b. MOS b. MOS型存储器型存储器2.2.按存取方式分类按存取方式分类（1 1）随

3、机存取存储器）随机存取存储器RAMRAMa. a. 静态静态RAM RAM b. b. 动态动态RAMRAM微型计算机接口技术及应用（2 2）只读存储器）只读存储器ROMROMa. a. 掩模式掩模式ROM; ROM; b. b. 熔炼式可编程的熔炼式可编程的PROMPROM，c. c. 可用紫外线擦除、可编程的可用紫外线擦除、可编程的EPROM;EPROM;d. d. 可用电擦除、可编程的可用电擦除、可编程的E2PROME2PROM等。等。微型计算机接口技术及应用存存储储储储器器级级级级制造工制造工艺艺艺艺存取方式存取方式电电电电路性能路性能主存主存储储储储器器MOSMOS型型RAMRAM静

4、静态态态态RAMRAM动态动态动态动态 RAMRAMROMROM一次成型一次成型ROMROM可擦可可擦可编编编编ROMROM高速高速缓缓缓缓冲存冲存 储储储储器器双极型双极型RAMRAM静静态态态态RAMRAMMOSMOS型型RAMRAM静静态态态态RAMRAM表表6.16.1列出了微机系统中最常用的半导体存储器列出了微机系统中最常用的半导体存储器。微型计算机接口技术及应用二、半导体存储器的主要性能指标二、半导体存储器的主要性能指标衡量半导体存储器性能的主要指标有衡量半导体存储器性能的主要指标有存储容存储容量、存取时间、功能和可靠性。量、存取时间、功能和可靠性。 1. 1.存储容量存储容量存储

5、容量是指存储器所存储容量是指存储器所能存储二进制数码的能存储二进制数码的数量数量，即所含存储元的总数。例如，某存储芯片，即所含存储元的总数。例如，某存储芯片 的容量为的容量为1024410244，即该芯片有，即该芯片有10241024个存储单元，个存储单元，每个单元每个单元4 4位代码。位代码。微型计算机接口技术及应用2. 2.存取时间存取时间存取时间是存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间操作所经历的时间，有时又称为，有时又称为读写周期读写周期。 3. 3.功耗功耗功耗通常是指每个存储元消耗功率的大小，单位功耗通常是指每个存储元消耗功率的大小，

6、单位为微瓦为微瓦/ /位（位（W/W/位）或者毫瓦位）或者毫瓦/ /位（位（mWmW/ /位）位）4. 4.可靠性可靠性可靠性一般是指对电磁场及温度变化等的抗干可靠性一般是指对电磁场及温度变化等的抗干扰能力，一般平均无故障时间为数千小时以上。扰能力，一般平均无故障时间为数千小时以上。微型计算机接口技术及应用三、存储芯片的的组成三、存储芯片的的组成地 址 译 码 器存储 矩阵数 据 缓 冲 器012n-101m控制 逻辑CSR/Wn位 地址m位 数据图6.2 存储芯片组成示意图微型计算机接口技术及应用 地址译码器：地址译码器：接收来自接收来自CPUCPU的的n n位地址，经译码后产生位地址，经译

7、码后产生2n2n个地址选择信号，实现对片内存储单元的选个地址选择信号，实现对片内存储单元的选址。址。 控制逻辑电路：控制逻辑电路：接收片选信号接收片选信号CSCS及来自及来自CPUCPU的读的读/ /写控制信写控制信号，形成芯片内部控制信号，控制数据的读号，形成芯片内部控制信号，控制数据的读出和写入。出和写入。微型计算机接口技术及应用 数据缓冲器：数据缓冲器：寄存来自寄存来自CPUCPU的写入数据或从存储体内读出的的写入数据或从存储体内读出的数据。数据。 存储体：存储体：是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。排列规律构成。微型计算机接口技

8、术及应用6.2 6.2 存储器接口技术存储器接口技术一、存储器接口应考虑的几个问题一、存储器接口应考虑的几个问题1. 1. 存储器与存储器与CPUCPU之间的时序配合之间的时序配合; ;2. CPU2. CPU总线负载能力总线负载能力; ;3. 3. 存储芯片的选用存储芯片的选用. .二、存储器地址译码方法二、存储器地址译码方法1. 1.片选控制的译码方法片选控制的译码方法常用的片选控制译码方法有线选法、全译码法常用的片选控制译码方法有线选法、全译码法、部分译码法和混合译码法等。、部分译码法和混合译码法等。微型计算机接口技术及应用（1 1）线选法）线选法当存储器容量不大，所使用的存储芯片数量不

9、多，而当存储器容量不大，所使用的存储芯片数量不多，而CPUCPU 寻址空间远远大于存储器容量时，可用高位地址线直接作寻址空间远远大于存储器容量时，可用高位地址线直接作 为存储芯片的片选信号，每一根地址线选通一块芯片，这为存储芯片的片选信号，每一根地址线选通一块芯片，这 种方法称为选法。种方法称为选法。（1） 1KBCS（2） 1KBCS（3） 1KBCS（3） 1KBCS1111 A10A11A13A11A0A9图6.4 线选结构示意图微型计算机接口技术及应用2 2）全译码法）全译码法采用全译码方式寻址采用全译码方式寻址64KB64KB容量存储的结容量存储的结 构示意图如图构示意图如图6.56

10、.5所示所示. .可见，全译码法可以可见，全译码法可以 提供对全存储空间的寻址能力。当存储器容提供对全存储空间的寻址能力。当存储器容 量小于可寻址的存储空间时，可从译码器输量小于可寻址的存储空间时，可从译码器输 出出. . （3 3）部分译码法）部分译码法(p119)(p119)(4) (4) 混合译码法混合译码法 (p120)(p120)微型计算机接口技术及应用8KB(2)CS8KB(1)CS8KB(8)CS3-8译码器A0A12A13A15Y0Y1Y7微型计算机接口技术及应用2 2、地址译码电路和的设计、地址译码电路和的设计存储器地址译码电路的设计一般遵循如下存储器地址译码电路的设计一般遵

11、循如下 步骤：步骤： 根据系统中实际存储器容量，确定存储器根据系统中实际存储器容量，确定存储器 在整个寻址空间中的位置；在整个寻址空间中的位置； 根据所选用存储芯片的容量，画出地址分根据所选用存储芯片的容量，画出地址分 配图或列出地址分配表；配图或列出地址分配表； 根据地址分配图或分配表确定译码方法并根据地址分配图或分配表确定译码方法并 画出相应的地址位图；画出相应的地址位图； 选用合适器件，画出译码电路图。选用合适器件，画出译码电路图。微型计算机接口技术及应用例例1 1：某微机系统地址总线为某微机系统地址总线为1616位，实际存储器容量为位，实际存储器容量为 16KB16KB，ROMROM区

12、和区和RAMRAM区各占区各占8KB8KB。其中。其中,ROM,ROM采采 用用2KB2KB的的EPROM,RAMEPROM,RAM采用采用1KB1KB的的RAM,RAM,试设计译试设计译 码电路码电路. . 设计的一般步骤设计的一般步骤: : 该系统的寻址空间最大为该系统的寻址空间最大为64KB64KB，假定实际存储，假定实际存储器占用最低器占用最低16KB16KB的存储空间，即地址为的存储空间，即地址为0000H3FFFH0000H3FFFH。其中。其中0000H1FFFH0000H1FFFH为为EPROMEPROM区区 ，2000H3FFFH2000H3FFFH为为RAMRAM区。区。微

13、型计算机接口技术及应用2KB 2KB 2KB 2KB 1KB 1KB 1KB 1KB 1KB 1KB 1KB 1KB0000H2000H3FFFH 4000HROM区RAM区图6.8 地址分配图 根据所采用的存储芯根据所采用的存储芯 片容量，可画出地址分配片容量，可画出地址分配 图如图如6.86.8所示；地址分配所示；地址分配 表如表表如表6.46.4所示。所示。 确定译码方法并画出确定译码方法并画出 相应的地址位图。相应的地址位图。 根据地址位图，可考根据地址位图，可考 虑用虑用3-83-8译码器完成一次译码器完成一次 译码，用适当逻辑门完成译码，用适当逻辑门完成 二次译码。二次译码。微型计

14、算机接口技术及应用A1174LS138A B CG2A G2B G1A12 A13A14 A15+5V译码器11111111Y4Y1 Y2 Y3Y0Y5 Y6 Y71A10(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)去4片 EPROM去8片 RAM图6.10 片选控制译码电路图微型计算机接口技术及应用三、存储器与控制总线、数据总线的连接三、存储器与控制总线、数据总线的连接1.1.存储器与控制总线的连接存储器与控制总线的连接A.A.ROMROM的的CS-CS-信号信号B. RAMB. RAM的的CS-,OE-(RD-),WE-(WR-)CS-,OE-(RD-),

15、WE-(WR-)信号信号; ;2.2.存储器与数据总线的连接存储器与数据总线的连接D D0 0DD7 7, ,D D0 0DD1515微型计算机接口技术及应用6.3 6.3 主存储器接口主存储器接口一、一、EPROMEPROM与与CPUCPU的接口的接口目前广泛使用的典型目前广泛使用的典型EPROMEPROM芯片有芯片有IntelIntel公司生公司生 产的产的27162716、27322732、27642764、2712827128、2725627256、2751227512等等; ; 分别有分别有27,28,2927,28,29系列系列; ; 其容量分别为其容量分别为2K82K8位至位至6

16、4K8,512K8 64K8,512K8 位位; ;封装形式封装形式: :前两种为前两种为2424脚双列可直插式封装，后几脚双列可直插式封装，后几 种为种为2828脚双列直插式封装。另外有贴片封装脚双列直插式封装。另外有贴片封装. .微型计算机接口技术及应用1241213A7A1A0 O0 O1 O3 GNDVCC A8 A9 VPPOE A10O3O7CE/PGM图6.11 Intel 2714芯片引脚排列图 1.1.芯片特性芯片特性Intel2716:Intel2716:容量为容量为16K16K（2K82K8位位););存取时间存取时间: : 约约450ns;450ns;单一的单一的+5V+5V电源。电源。微型计算机接口技术及应用