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1、1,第七章 半导体存储器,5.1 概述5.2 随机存取存储器RAM5.3 只读存储器ROM5.4 存储器芯片与CPU的连接5.5 高速缓冲存储器Cache,主要内容,2,7.1 存储器概述,7.1.1 存储系统的基本概念7.1.2 存储器的分类7.1.3 存储器的主要性能指标7.1.4 存储器的组成结构,3,7.1.1 存储系统的基本概念,存储器是一种接收、保存和取出信息（程序、数据、文件）的设备； 一种具有记忆功能的部件； 是计算机的重要组成部分，是CUP最重要的系统资源之一。CPU与存储器的关系如下图所示。,4,存储器,CPU,5,7.1.2 存储器的分类,按存放信息原理不同,按构成存储器
2、的器件和存储介质分类：,磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。,按存储器存取方式分类：,随机存取存储器RAM(Random Access Memory),只读存储器ROM (Read-Only Memory),静态RAM动态RAM,掩膜ROM（MROM）可编程ROM（PROM）可擦除编程ROM（EPROM）,按工艺不同,6,按在微机系统中的位置分类：,主存储器（内存，Main Memory）,辅助存储器（外存，External Memory）,缓冲存储器（缓存，Cache Memory）,7,半导体存储器一般由以下部分组成：存储体、地址选择电路、输
3、入输出电路、控制电路,7.1.3 存储器的组成,8,静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器DRAM,RAM(Random Access Memory)-随机存取存储器。 其工作特点是：在微机系统的工作过程中，可以随机地对其中的各个存储单元进行读写操作。,7.2 随机存储器,7.2.1 静态随机存取存储器SRAM,典型存储器静态RAM存储器芯片Intel 2114,（1）外部结构 A0-A9：10根地址信号输入引脚。 ： 读写控制信号输入引脚，当为低电平时，使输入三态门导通，信息由数据总线通过输入数据控制电路写入被选中的存储单元；反之从所选中的存储单元读出信息送到数据总线。 I/O1I/O
4、4 ：4根数据输入输出信号引脚 ：低电平有效，通常接地址译码器的输出端。 +5V： 电源。 GND：地。,7.2.2 静态随机存取存储器SRAM,典型存储器动态RAM存储器芯片Intel 2164A,（1）外部结构 A0A7：地址信号的输入引脚，用来分时接收CPU送来的8位行、列地址； ：行地址选通信号输入引脚，低电平有效，兼作芯片选择信号。当为低电平时，表明芯片当前接收的是行地址； ：列地址选通信号输入引脚，低电平有效，表明当前正在接收的是列地址(此时应保持为低电平)； ：写允许控制信号输入引脚，当其为低电平时，执行写操作；否则，执行读操作。 DIN：数据输入引脚； DOUT：数据输出引脚；
5、 VDD：十5V电源引脚； Css：地； N/C：未用引脚。,11,7.3 只读存储器ROM,分类:掩模式ROMMROM（Mask ROM）,可编程ROMPROM（Programmable ROM）,可擦除可编程ROMEPROM（Erasable Programmable ROM）,电可擦除可编程ROMEEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）,快擦型存储器(F1ash Memory),ROM (Read Only Memory) 意指只读存储器。 其工作特点是：在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作。电源关断，信息不
6、会丢失，属于非易失性存储器件；常用来存放不需要改变的信息。,7.3.1 可擦除可编程ROMEPROM,典型EPROM 芯片Intel 2716,（1）外部结构 Al0A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的2K个存储单元； O7O0： 双向数据信号输入输出引脚； ：片选信号输入引脚，低电平有效，只有当该引脚转入低电平时，才能对相应的芯片进行操作； ：数据输出允许控制信号引脚，输入，低电平有效，用以允许数据输出； Vcc：+5v电源，用于在线的读操作； VPP：+25v电源，用于在专用装置上进行写操作； GND：地。,13,7.3.2 快擦型存储器(F1ash Memory),Flash Memor
7、y快擦型存储器： 是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储器。结构与EPROM 相同。其特点是：可以整体电擦除（时间1S）和按字节重新高速编程。是完全非易失性的，可以完全代替E2RPOM。能进行高速编程。如: 28F256芯片，每个字节编程需100s， 整个芯片0.5s；最少可以擦写一万次，通常可达到10万次；CMOS 低功耗，最大工作电流30mA。与E2PROM进行比较具有容量大、价格低、可靠性高等明显优势。快擦型存储器还可应用于激光打印机、条形码阅读器、各种仪器设备以及计算机的外部设备中。典型的芯片有27F256/28F016/28F020等。,14,7.4 存储器芯片与CPU的连接
8、,如何用容量较小、字长较短的芯片组成微机系统所需容量和字长的存储器？,5.4.1 存储芯片的扩展5.4.2 存储器芯片与CPU的连接,15,7.4.1 存储芯片的扩展,存储器的容量：字数字长,16,7.4.1 存储芯片的扩展-字长扩展,【例1】 用1K4bit的2114芯片构成lK8bit的存储器系统。,分析： 需用2片这样的芯片，它们分别提供4位数据至系统的数据总线，以满足存储器系统的字长要求。,设计要点：关键是处理好地址线、数据线、写信号线 、片选信号线 的连接。,（1）地址线共用（至系统地址总线低10位）；（2）数据线分别接入系统数据总线的低4位和高4位（3） 端并在一起接至系统的存储器
9、写信号；（4） 端并在一起接至地址译码器输出。,17,利用Intel 2114芯片（1K4bit）组成1K8bit存储器,18,7.4.1 存储芯片的扩展-字数扩展,【例2】用2K8的2716存储器芯片组成8K8的存储器系统。,分析：每个芯片只能提供2K个存储单元，故需用4片这样的芯片，以满足存储器系统的字数要求。,（1）地址线共用（至系统地址总线低11位）；（2）数据线共用（至系统数据总线）；（3） 端并在一起接至系统的存储器写信号；（4） 端分别接至地址译码器的不同输出。,设计要点：关键是处理好地址线、数据线、写信号线 、片选信号线 的连接。,利用Intel 2716芯片（2K8bit）组
10、成8K8bit存储器,20,7.4.1 存储芯片的扩展-字数字长同时扩展,【课堂练习】题目要求:用1K4的2114芯片组成2K8的存储器系统,应如何连接?,将上述两种方法结合使用，一般先扩展字长，在扩展字数。,用1K4的2114芯片组成2K8的存储器系统,22,7.4.2 存储芯片与CPU的连接,CPU对存储器进行读写操作过程：首先要由地址总线给出地址信号，选择要进行读/写操作的存储单元，然后通过控制总线发出相应的读/写控制信号，最后才能在数据总线上进行数据交换。,存储器芯片与CPU之间的连接，实质上就是其与系统总线的连接。包括： 地址线的连接；数据线的连接；控制线的连接。,在连接中要考虑以下问题：CPU总线的负载能力；CPU与存储器工作速度的匹配；存储器的地址分配和片选问题 ；控制信号的连接。,23,a、线选控制方式,DB,24,b、部分译码方式,25,26,d、不同芯片组合使用时与CPU的连接及其地址分配,/Y0,1#,2#,3#,4#,1#,2#,
