微机原理与接口技术课件 05 半导体存储器及其接口

《微机原理与接口技术课件 05 半导体存储器及其接口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机原理与接口技术课件 05 半导体存储器及其接口（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第 5 5 章章第5章 存储器系统教学重点n 芯片SRAM 2114和DRAM 4116n 芯片EPROM 2764和EEPROM 2817An SRAM、EPROM与CPU的连接5.1 存储器概述n除采用磁、光原 理的辅存外，其 它存储器主要都 是采用半导体存 储器n本章介绍采用半 导体存储器及其 组成主存的方法CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）5.2.1 半导体存储器的分类n按制造工艺n双极型：速度快、集成度低、功耗大nMOS型：速度慢、集成度高、功耗低n按使用属性n随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失n只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失详细分类，请看图示图5.4 半导体存

2、储器的分类半导体 存储器只读存储器（ROM）随机存取存储器 （RAM）静态RAM（SRAM）动态RAM（DRAM） 非易失RAM（NVRAM）掩膜式ROM一次性可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电擦除可编程ROM（EEPROM）闪速存储器（Flash Memory）详细展开，注意对比读写存储器RAM组成单元速度集成度应用SRAM触发器快低小容量系统DRAM极间电容慢高大容量系统NVRAM带微型电池慢低小容量非易失只读存储器ROMn掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改nPROM：允许一次编程，此后不可更改nEPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程； 并允许用户多次擦除

3、和编程nEEPROM（E2PROM）：采用加电方法在 线进行擦除和编程，也可多次擦写nFlash Memory（闪存）：能够快速擦写的 EEPROM，但只能按块（Block）擦除5.2.2 半导体存储器芯片的结构地 址 寄 存地 址 译 码存储体控制电路AB数 据 寄 存读 写 电 路DBOE WE CS 存储体n存储器芯片的主要部分，用来存储信息 地址译码电路n根据输入的地址编码来选中芯片内某个特 定的存储单元 片选和读写控制逻辑n选中存储芯片，控制读写操作 存储体n每个存储单元具有一个唯一的地址， 可存储1位（位片结构）或多位（字片 结构）二进制数据n存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片

4、的存储容量2MN 存储单元数存储单元的位数M：芯片的地址线根数N：芯片的数据线根数 示例示例 地址译码电路译 码 器A5 A4 A3 A2 A1 A0 6301存储单元64个单元行 译 码A2 A1 A0 710列译码A3A4A501764个单元单译码双译码n单译码结构n双译码结构n双译码可简化芯片设计n主要采用的译码结构 片选和读写控制逻辑n片选端CS*或CE*n有效时，可以对该芯片进行读写操作n输出OE*n控制读操作。有效时，芯片内数据输出n该控制端对应系统的读控制线n写WE*n控制写操作。有效时，数据进入芯片中n该控制端对应系统的写控制线5.3 随机存取存储器静态RAM SRAM 211

5、4 SRAM 6264动态RAM DRAM 4116 DRAM 21645.3.1 静态RAMnSRAM的基本存储单元是触发器电路n每个基本存储单元存储二进制数一位n许多个基本存储单元形成行列存储矩阵nSRAM一般采用“字结构”存储矩阵：n每个存储单元存放多位（4、8、16等）n每个存储单元具有一个地址SRAM芯片2114n存储容量为10244n18个引脚：n10根地址线A9A0n4根数据线I/O4I/O1n片选CS*n读写WE*1234567891817 16151413121110VccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4WE*A6A5A4A3A0A1A2CS*GND功能功能SRA

6、M 2114的读周期数据地址TCXTODTTOHATRCTATCODOUTWECSnTA读取时间从读取命令发出到数据稳定出现的时间 给出地址到数据出现在外部总线上nTRC读取周期两次读取存储器所允许的最小时间间隔 有效地址维持的时间SRAM 2114的写周期TWCTWRTAW数据地址TDTWTWDOUTDINTDWTDHWECSnTW写入时间从写入命令发出到数据进入存储单元的时间 写信号有效时间nTWC写入周期两次写入存储器所允许的最小时间间隔 有效地址维持的时间SRAM芯片6264n存储容量为8K8n28个引脚：n13根地址线A12A0n8根数据线D7D0n片选CS1*、CS2n读写WE*、

7、OE*功能功能+5V WE* CS2 A8 A9 A11 OE* A10 CS1* D7 D6 D5 D4 D3NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 155.3.2 动态RAMnDRAM的基本存储单元是单个场效应管及 其极间电容n必须配备“读出再生放大电路”进行刷新n每次同时对一行的存储单元进行刷新n每个基本存储单元存储二进制数一位n许多个基本存储单元形成行列存储矩阵nDRAM一般采用“位结构”存储体：n每

8、个存储单元存放一位n需要8个存储芯片构成一个字节单元n每个字节存储单元具有一个地址DRAM芯片4116n存储容量为16K1n16个引脚：n7根地址线A6A0n1根数据输入线DINn1根数据输出线DOUTn行地址选通RAS*n列地址选通CAS*n读写控制WE*VBB DIN WE* RAS* A0 A2 A1 VDDVSS CAS* DOUT A6 A3 A4 A5 VCC1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9DRAM 4116的读周期DOUT地址TCACTRACTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRASTRC行地址列地址WECASRAS存储地址

9、需要分两批传送n行地址选通信号RAS*有效，开始传 送行地址n随后，列地址选通信号CAS*有效， 传送列地址，CAS*相当于片选信号n读写信号WE*读有效n数据从DOUT引脚输出DRAM 4116的写周期TWCSTDS列地址行地址地址TDHTWRTCAHTASCTASRTRAHTCASTRCDTRC TRASDINWECASRAS存储地址需要分两批传送n行地址选通信号RAS*有效，开始传 送行地址n随后，列地址选通信号CAS*有效， 传送列地址n读写信号WE*写有效n数据从DIN引脚进入存储单元DRAM 4116的刷新TRCTCRPTRAS高阻TASRTRAH行地址地址DINCASRAS采用“

10、仅行地址有效”方法刷新n行地址选通RAS*有效，传送行地址n列地址选通CAS*无效，没有列地址n芯片内部实现一行存储单元的刷新n没有数据输入输出n存储系统中所有芯片同时进行刷新nDRAM必须每隔固定时间就刷新DRAM芯片2164n存储容量为64K1n16个引脚：n8根地址线A7A0n1根数据输入线DINn1根数据输出线DOUTn行地址选通RAS*n列地址选通CAS*n读写控制WE*NC DIN WE* RAS* A0 A2 A1 GNDVSS CAS* DOUT A6 A3 A4 A5 A71 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 95.4 只读存储器EPROM

11、EPROM 2716 EPROM 2764EEPROM EEPROM 2717A EEPROM 2864A5.4.1 EPROMn顶部开有一个圆形的石英窗口，用 于紫外线透过擦除原有信息n一般使用专门的编程器（烧写器） 进行编程n编程后，应该贴上不透光封条n出厂未编程前，每个基本存储单元 都是信息1n编程就是将某些单元写入信息0EPROM芯片2716n存储容量为2K8n24个引脚：n11根地址线A10A0n8根数据线DO7DO0n片选/编程CE*/PGMn读写OE*n编程电压VPP功能功能VDD A8 A9 VPP OE* A10 CE*/PGM DO7 DO6 DO5 DO4 DO31 2

12、3 4 5 6 7 8 9 10 11 1224 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DO0 DO1 DO2 VssEPROM芯片2764n存储容量为8K8n28个引脚：n13根地址线A12A0n8根数据线D7D0n片选CE*n编程PGM*n读写OE*n编程电压VPP功能功能Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GNDVcc PGM* NC A8 A9 A11 OE* A10 CE* D7 D6 D5 D4 D31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

13、28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15EPROM芯片272561 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141516171819202122232425262728Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GNDD3D4D5D6D7CEA10OEA11A9A8A13A14Vcc27256引脚图A14 A13 A12 A11 A10A9 A8A7 A6 A5 A4A3 A2A1A0CEOED7 D6 D5D4 D3 D2D1 D027256逻辑图5.4.2 EEPROMn用加电方法，进行在线（无

14、需拔下， 直接在电路中）擦写（擦除和编程一 次完成）n有字节擦写、块擦写和整片擦写方法n并行EEPROM：多位同时进行n串行EEPROM：只有一位数据线EEPROM芯片2817An存储容量为2K8n28个引脚：n11根地址线A10A0n8根数据线I/O7I/O0n片选CE*n读写OE*、WE*n状态输出RDY/BUSY*功能功能NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GNDVcc WE* NC A8 A9 NC OE* A10 CE* I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

15、1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15EEPROM芯片2864An存储容量为8K8n28个引脚：n13根地址线A12A0n8根数据线I/O7 I/O0n片选CE*n读写OE*、WE*功能功能Vcc WE* NC A8 A9 A11 OE* A10 CE* I/O7 I/O6 I/O5 I/O4 I/O3NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 I/O0 I/O1 I/O2 GND1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1428 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 155.

16、5 半导体存储器与CPU的连接n这是本章的重点内容nSRAM、EPROM与CPU的连接n译码方法同样适合I/O端口5.5.1 存储芯片与CPU的连接存储芯片的数据线存储芯片的地址线存储芯片的片选端存储芯片的读写控制线1. 存储芯片数据线的处理n若芯片的数据线正好8根：n一次可从芯片中访问到8位数据n全部数据线与系统的8位数据总线相连n若芯片的数据线不足8根：n一次不能从一个芯片中访问到8位数据n利用多个芯片扩充数据位n这个扩充方式简称“位扩充” 演示位扩充2114 （1）A9A0I/O4I/O1片选D3D0D7D4A9A02114 （2）A9A0I/O4I/O1CECEn多个位扩充的存储芯片的数据线连 接于系统数据总线的不同位数n其它连接都一样n这些芯片应被看作是一个整体n常被称为“芯片组”2. 存储芯片地址线的连接n芯片的地址线通常应全部与系统 的低位地址总线相连n寻址时，这部分地址的译码是在 存储芯片内完成的，我们称为“ 片内译码”片内译码A9A0存储芯片000