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1、第4章内存储器接口的基本技术 （节本）*1上海交通大学内存储器及其接口4.1 半导体存储器4.2 半导体存储器接口的基本技术4.3 16位和32位系统中的内存储器接口Date2上海交通大学4.1半导体存储器v概述vRAM芯片的结构、工作原理及典型产品vROM芯片的结构、工作原理及典型产品Date3上海交通大学4.1.1 概述一、基本结构Date4上海交通大学二、存储器中的数据组织Date5上海交通大学在字节编址的计算机系统中，一个内存地址对应一个字节单元，16位字和32位双字各占有2和4个字节单元。例32位双字12345678H占内存4个字节地址24300H24303H，在内存中的存放如下：（
2、a）为小数端存放（b）为大数端存放都以最低地址24300H为双字地址。Date6上海交通大学三、主要技术指标1.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；2.存储速度 可以用两个时间参数表示，一个是“存取时间”（Access Time）TA，定义为从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间；另一个是“存储周期”（Memory Cycle）TMC，定义为启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔； Date7上海交通大学主要技术指标3.可靠性 用MTBF（Mean Time Between Failures，平均故障间隔时间）
3、来衡量， MTBF越长，可靠性越高。4.性能/价格比 Date8上海交通大学四、分类 SRAMRAM内存储器 DRAMROMROM EPROME2PROM 存储器 FLASH MEMORYFLOPPY DISKDISKHARD DISK外存储器 CDOPTICAL DISK DVDMODate9上海交通大学内存与外存存在于主机内的存储器称为内存储器简称为内存，又称为主存。存在于主机外的存储器称为外存储器简称为外存又称为辅存。内存通常是由半导体存储器组成,外存通常包括磁盘存储器、磁带存储器和光存储器等。Date10上海交通大学只读存储器ROM (Read Only Memory) ROM的特点：
4、是用户在使用时只能读出其中的信息，不能 修改和写入新的该信息，其中信息由生产 厂写入。 信息可以一直保存，不会因为断电而消失。Date11上海交通大学ROM# 可编程ROM,PROM (Programmable ROM)# 可擦除的PROM,EPROM (Erasable PROM)# 电可擦除PROM, E2PROM (Electrically Erasable PROM)Date12上海交通大学可编程ROMPROM(Programmable ROM) PROM中的程序和数据可由用户写入，但只能写入一次，是一次性写入的ROM。存储单元可以用半导体二极管、三极管、MOS三极管电路构成。Date
5、13上海交通大学可擦除的PROMEPROM (Erasable PROM) 可由用户自行写入数据和程序，写入后的内 容可由紫外线灯照射擦除，然后再可重新 写入。 EPROM可多次擦除，多次写入。 为了擦除数据，需要将存取器从芯片上拔下 。Date14上海交通大学电可擦除PROME2PROM (Electrically Erasable PROM)可用电信号擦除和改写的PROM,使用方便，又可表示为 EAROM(Electrically AlterableROM)。擦写方便、价格较高、使用受限。Date15上海交通大学闪速存储器(Flach Memory)简称“闪存”，又称“快擦型存储器” 具有
6、整片电擦除和部分电擦除的优点，具 有耗电低、容量大、体积小、可靠性高、无 需后备电池、可改写、重复使用性好等优点 。广泛应用于微型计算机系统中，用来存放 主板和显卡上的BIOS，使BIOS的升级变 得更容易。Date16上海交通大学二、SRAM典型芯片 1. SRAM芯片HM6116Date17上海交通大学11条地址线、8条数据线、1条电源线VCC和1条接地线GND；3条控制线 片选信号 、写允许信号 和输出允许信号 ；3个控制信号的组合控制6116芯片的工作方式。表 51 6116的工作方式方 式I/O引脚 HXX未选选中（待用）高阻LLH读读出DOUTLXL写入DINDate18上海交通大
7、学SRAM的读操作 将读写控制引脚WE#置高，片选信号CS#和 输出OE#置低。 将需要读取的数据的地址送到存取器芯片。 存储器芯片驱动数据输出线，将存取的数据 输出。Date19上海交通大学SRAM的写操作 将要写入的数据地址送到存取芯片 将要写入的数据送入存取器芯片 将读写控制引脚WE#和片选信号CS#置低。输出信号OE#置高。Date20上海交通大学2. DRAM芯片Intel 2164Date21上海交通大学2164A的片内有64K（65536）个内存单元，有64K个存储地址，每 个存储单元存储一位数据，片内要寻址64K个单元，需要16条地址 线，为了减少封装引脚，地址线分为两部分 行
8、地址和列地址，芯 片的地址引脚只有8条。由行地址选通信号 ，将先送入的8位行地址送到片内行地址锁存器 ，然后由列地址选通信号 将后送入的8位列地址送到片内列地 址锁存器。16位地址信号选中64K个存储单元中的一个单元。刷新时，送入7位行地址，同时选中4个存储矩阵的同一行，即对4128 = 512个存储单元进行刷新。数据线是输入和输出分开的，由 信号控制读写。无专门的片选信号。Date22上海交通大学DRAM利用MOS管的柵极对其衬底间的分布电容来保存信息，以储存电荷的多少即电容端电压的高低来表示“1”和“0”。可以由单管MOS管存放一位二进制信息。Date23上海交通大学DRAM优点：是集成度
9、高、功耗低、价格便宜缺点：是DRAM中的信息会因电容器的漏电而消失， 一般信息只能保存2ms左右，为了保存DRAM中的信息，每隔12ms要对其进行刷新。系统中必须配有刷新电路，微机系统中的内存条都采用DRAM芯片。Date24上海交通大学二、EPROM芯片Intel 2732ADate25上海交通大学2732的工作方式2732有6种工作方式 1 .读方式CE#和OE#同时为低电平 2 .待用方式 CE#为高电平，输出高阻抗 3 .编程方式 OE# / VPP加21V电压， CE# 加50ms低电平有效的TTL编程脉冲 4 .编程禁止方式 OE# / VPP加2lV电压CE# 接高电平 5 .输
10、出禁止方式 OE# / VPP接高电平， CE#接低电平 6 .Intel标识符方式Date26上海交通大学2732A的方式选择引脚 模式(18 )/VPP(20 )A9(22)VCC(24)输输出O0O7 (911)(1317 ） 读读LLX+5V输输出 输输出禁止LHX+5V高阻 待用HXX+5V高阻 编编程LVppX+5V输输入 编编程禁止HVppX+5V高阻 Intel标识标识 符LLH+5V编码编码Date27上海交通大学4.2 半导体存储器接口的基本技术v8位微机系统中的存储器接口v动态存储器的连接Date28上海交通大学内存储器接口电路1 Date29上海交通大学内存储器接口电路
11、2 Date30上海交通大学内存储器接口电路3 Date31上海交通大学内存储器接口电路4 Date32上海交通大学内存储器接口电路5 Date33上海交通大学内存储器接口电路6 Date34上海交通大学内存储器接口电路7 Date35上海交通大学8位微机系统中的内存接口一 .集成译码电路74LS138及其应用74LS138是3-8线译码/分配器有3个选择输入端 C、B、A ,输入3位代码(C为 高位,A为低位)，用以选择8个输出端中哪一个有效3个使能输入端G1、G2A # 、G2B # ，只有在 G1=“H”,G2A # =G2B # =“L”时，译码器才能工作，又称允许端、控制端8个输出端
12、Y0#Y7 #,低电平有效，当CBA= i时 (i=07), Yi #有效。Date36上海交通大学74LS138译码器2. 74LS138的应用Date37上海交通大学半导体存储器接口的基本技术 8位微机系统中的内存储器接口如下图Date38上海交通大学1. 地址线的连接图中有2种存储芯片，2732有l2条地址线 A11A0，6116有11条地址线A10A0。CPU为8088，有20条地址线A19A0。这20条地址线分为二部分，其中A11A0称为片 内地址(存储器片内)直接同2732的地址线 A11A0相连，A19A12为片外地址通过“ 控制电路”同2732的片选信号CE#相连，该“ 控制电
13、路”称为“片选控制电路”。Date39上海交通大学地址线的连接对6116而言，片内地址为A10A0，直 接同8088的A10A0相连，A19A11为片 外地址通过“片选控制电路2”同6116的片选 信号CE#相连。显然2732的片选控制电路同6116的片选 控制电路是不一样的。2732的片选控制电 路有11条地址线输入，而6116的片选控制 电路有12条地址线输入。Date40上海交通大学2 .数据线的连接2732和6116都为8条数据线，直接同8088的8条数据线相连。Date41上海交通大学3 .控制线的连接2732的控制信号OE#和6116的控制信号OE#,WE#同8088的控制信号RD
14、#,WR#和IO/M#连接。对存储芯片进行读写，首先是选中芯片：要进行“片选”，然后进行“字选”：在被片选选中的芯片中选择存储字。Date42上海交通大学上图为采用74LSl38作为片选控制的存储系统， 系统中有4个EPROM2732，4个SRAM6l l6，下面 计算各芯片的地址范围 A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8 A7 A6 A5 A4A3A2A1A01 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 EPROM11 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 SRAM1Date43上海交通大学用l 6进制表示地址范围EPROMl的地址范围为：F8000HF8FFFH存储容量为4KBSRAM1的地址范围为：F
