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1、西南大学电子信息工程学院,1,6.1 存储器的分类和主要性能指标,存储器是计算机系统的记忆设备。它用来存放 计算机的程序指令、要处理的数据、运算结果以 及各种需要计算机保存的信息，是计算机中不可 缺少的一个重要组成部分。 1、存储器的分类 （1）按存储器与中央处理器的关系分 内部存储器 外部存储器,西南大学电子信息工程学院,2,作用:保存正在执行的程序和数据; 掩膜型ROM 主存储器 可一次编程PROM (内存) ROM 紫外线擦除的 EPROM 电可擦除的EEPROM 微型计算机 元件: 快擦型Flash MEM 的存储器由 静态RAM RAM 动态RAM 作用：保存主存的副本或暂时不执行的
2、 辅助存储器 程序和数据； （外存） 软/硬磁盘 介质： 光盘 磁带等,西南大学电子信息工程学院,3,（2）按存储介质划分 磁芯存储器 半导体存储器 磁泡存储器 磁表面存储器 激光存储器等 本章主要讲授半导体存储器。 在微型计算机中，半导体存储器主要作为 内存储器使用。,西南大学电子信息工程学院,4,半导体存储器的分类： 按工作方式分 按制造工艺分 按存储机理分 双极型RAM 随机存取存储器 静态读写存储器(SRAM) （RAM） 金属氧化物型 （MOS）RAM 动态读写存储器（DRAM） ROM PROM 只读存储器 EPROM （R0M） E2PROM 闪速E2PROM（FLASH）,西南
3、大学电子信息工程学院,5,2、内存储器的主要性能指标 内存储容量 表示一个计算机系统内存储器存储数据多少的指标。 存储容量=字数 字长 注意： 以字节为单位。 内存容量与内存空间的区别 内存容量：若某微机配置2条128MB的SDRAM内存条， 则其内存容量为256MB。 内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的寻址 能力，与CPU被使用的地址总线宽度有关 。,西南大学电子信息工程学院,6,芯片容量 是指一片存储器芯片所具有的存储容量。 例如： SRAM芯片6264的容量为8K8bit，即它有8K个 单元，每个单元存储8位（一个字节）二进制数据。 DRAM芯片NMC4l256的容量为256
4、Klbit，即它 有256K个单元，每个单元存储1位二进制数据。 最大存取时间 内存储器从接收寻找存储单元的地址码开始， 到它取出或存入数码为止所需要的最长时间。,西南大学电子信息工程学院,7,功耗 包括“维持功耗”和“操作功耗”两种。 可靠性 一般指存储器对电磁场及温度等变化的抗干 扰能力。通常用“平均无故障时间”来表示。 目前所用的半导体存储器芯片的平均故障间 隔时间（MTBF）约为5l06l108小时左右。,西南大学电子信息工程学院,8,集成度 每片存储器芯片上集成的基本存储单元的个数。 常用存储器芯片有： 1K位/片， 如：Intel 2115A (1K1); 16K位/片，如：MCM
5、2167H35L(16K1); 64K位/片，如： MCM62L67-35L(64K1); 256K位/片，如： MCM6205NJ17(32K8);,西南大学电子信息工程学院,9,6.2 半导体存储器件 只读存储器（ROM） ROM具有掉电后信息不会丢失的特点，一般用于存放 固定的程序和数据等。如监控程序、BIOS程序、字库等。 ROM的结构和特点,西南大学电子信息工程学院,10,薄栅氧化层的 管子为正常开启 厚栅氧化层的 管子为高开启, ROM的分类 按生产工艺和工作特性分为： 掩膜编程的ROM（Mask Programmed ROM） 例如：采用“并联单元阵列”的掩膜ROM,西南大学电子
6、信息工程学院,11,可编程只读存储器（Programmable ROM） 有“熔断丝型”和“PN结击穿型”两种。用户可以对其一次性编程，重复读出。 熔断丝型PROM是以 熔丝的接通或断开来 表示存储信息是“1/0”。 例如： 熔断丝型84ROM,西南大学电子信息工程学院,12,可擦可编程只读存储器（EPROM）,EPROM 2732 4K8,EPROM 27C020 256K8,西南大学电子信息工程学院,13,可电擦除只读存储器（E2PROM）,E2PROM 有多种电路 结构。右图为Flotox结 构的E2PROM结构剖面 图。 厚度200埃，在场 强107V/cm时，下漏与 浮栅之间可以进行
7、双向 电子运动，实现对单元 的擦和写。 例如：Intel 2816 E2PROM 容量为 2K8,Flotox E2PROM 的单元电路,西南大学电子信息工程学院,14,快擦除读写存储器（Flash Memory),写入速度类似于RAM， 掉电后内容又不丢失的一 种新型EPROM。 Intel 公司的Flash Memory： 28F001BX (1Mb); 28F200BX (2Mb); 28F400BX (4Mb); 28F008SA (8Mb); Flash Memory的主要应用： 作为代码存储器； 作为固态大容量存储器； 用作固态盘。,西南大学电子信息工程学院,15, 随机存取存储器
8、RAM RAM主要用来存放当前运行的程序、各种输入/输出数据、中间运算结果及堆栈等，其内容可随时读出、写入或修改，掉电后内容会全部丢失。 SRAM的基本结构,西南大学电子信息工程学院,16,实用静态存储器芯片举例 6264芯片是8K8bit的CMOS SRAM静态存储器。 6264存储芯片的引线及其功能,西南大学电子信息工程学院,17, SRAM 6264操作时序图 写操作时序图,读操作时序图,西南大学电子信息工程学院,18,6264在8088系统中的应用,6264的全地址译码连接图,用138译码器实现全地址译码连接,西南大学电子信息工程学院,19,6264芯片在上述系统中的地址范围： A19
9、A18A17A16A15A14A13A12A11A0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 所以该6264芯片的地址范围为3E000H3FFFFH,西南大学电子信息工程学院,20,6.3 SRAM、ROM与CPU的连接方法 要解决的技术问题 SRAM、ROM的速度要满足CPU的读/写要求； SRAM、ROM的字数和字长要与系统要求一致； 所构成的系统存储器要满足CPU自启动和正常运行条件。 存储器扩展技术 当单个存储器芯片不能满足系统字长或存储单元个数 的要求时，用多个存储芯片的组合来满足系统存储容量的 需求。这种组合就称为存储器的扩展。 存储器扩展的
10、几种方式： 位扩展 当单个存储芯片的字长（位数）不能满足要求时，就 需要进行位扩展。,西南大学电子信息工程学院,21,位扩展方法： 将每个存储芯片的地址线、控制线 “同名”并连在一起，数据线分别连接至系统数据总线的不同位上。 例如： 用4K4位的SRAM芯片构成4K8位的存储器。,西南大学电子信息工程学院,22,字扩展 当单片存储器的字长满足要求，而存储单元的 个数不能够时，就需要进行字扩展。 字扩展方法： 将每个芯片的地址线、数据线和读/写控制线等 按信号名称并连在一起，只将选片端分别引到地址 译码器的不同输出端，即用片选信号来区别各个芯 片的地址。,西南大学电子信息工程学院,23,例如：
11、用两片64K8位的SRAM芯片构成容量为128KB 的存储器。,两片芯片的地址范围：20000H2FFFFH和30000H3FFFFH。,西南大学电子信息工程学院,24,字位扩展 在构成一个实际的存储器时，往往需要同时进行位扩展 和字扩展才能满足存储容量的需求。 设系统存储器容量为：MN位 使用的存储器芯片容量为：LK位 （LM, KN） 则需要存储器数量为：(ML)(NK) 片,西南大学电子信息工程学院,25,例如： 用Intel 2164构成容量为128KB的内存。 解：求所需存储器芯片数量 2164是64K1位的芯片 所需的芯片数为 （128/64）（8/1）=16 （片） 地址线的分配
12、 寻址（217=128K）个内存单元至少需要17位地址信号线。其中，寻址2164内部（216=64K）需要16位地址信号（分为行和列），余下的1根地址线用于区分两个64KB的存储模块。,西南大学电子信息工程学院,26,画出逻辑电路图 （控制线未画） 芯片地址范围：00000H-0FFFFH和10000H-1FFFFH,西南大学电子信息工程学院,27,片选信号的产生方法 产生片选信号的方法很多，归纳起来有三种： （设该存储器工作在8088CPU系统中） 线选法 用剩余的高位地址线作为片选信号。 上例中芯片使用地址线A0A15，则A16A19为剩余的 高位地址线，都可以作为片选信号。 优点：线路简
13、单，成本低； 缺点：芯片组地址不连续，容易产生总线冲突。,西南大学电子信息工程学院,28,全译码法 用剩余的所有高位地址线经译码器产生各存储器芯片的片选 信号，使每一个存储器单元在整个内存空间中具有唯一的一个 地址。 在上例中，可用高位地址线A16A19，经译码器产生24个译 码输出，从中选择Y0-Y1作为片选信号。 优点： 每个存储单元地址是唯一的，芯片组地址连续，不会产生 总线冲突； 缺点： 译码电路太复杂，成本高。,西南大学电子信息工程学院,29,部分地址译码法 仅用剩余高位地址线的一部分（而不是全部）译码 产生片选信号。 在上例中，仅用A16经译码器产生Y0-Y1作为片选信号。 优点：
14、 译码电路简单，且可使芯片组地址连续，也不会产生 总线冲突； 缺点： 每个存储单元有多个重叠地址，但不影响 正常操作。,西南大学电子信息工程学院,30,应用举例 8位存储器接口 （用于8088、80188的8位数据总线） 例1：用UVEPROM 2764和SRAM 6264组成8088的内存储器， 要求形成16KB ROM和16KB RAM。 解：分析 UVEPROM 2764和SRAM 6264 都是8K8的存储器； 而系统存储器都是16KB=16K8。 ROM和RAM都只需要进行字数扩展，各需要 16K/8K8/8=2 （片） 系统存储器需要地址线： log232K=15 (根) 存储器芯
15、片需要地址线： log28K=13 (根) 用15-13=2根高位地址线译码产生片选信号线。,西南大学电子信息工程学院,31,地址分配 要考虑CPU自启动条件，在8088系统中存储器操作时IO/M=0， ROM要包含0FFFF0H单元，正常运行时要用到中断向量区 0000:0000-0000:003FFH，所以RAM要包含这个区域。 A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A0 芯片地址 芯片号 0 0 0 0 0 00000H SRAM 1# 0 0 1 1 1 01FFFH SRAM 1# 0 1 0 0 0 02000H SRAM 2# 0 1 1 1 1 03FFFH SRAM 2# 1 0 0 0 0 0FC000H ROM 1# 1 0 1 1 1 0FDFFFH ROM 1# 1 1 0 0 0 0FE000H ROM
