存储器及接口幻灯片

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1、第 五 章 存储器及其接口,5.1 半导体存储器简介 5.1.1 现代微机系统的存储器层次结构 5.1.2 半导体存储器的分类5.2 读写存储器RAM 5.2.1 基本存储电路 5.2.2 RAM结构 5.2.3 存储器地址译码方法5.3 存储器与CPU的接口设计 5.3.1 设计法 5.3.2 RAM与CPU的连接 5.3.3 静态随机存储器（SRAM） 5.3.4 只读存储器（EPROM）应用5.4 现代RAM 5.4.1 内存条的构成本章小结本章习题,学习目标,1、存储器的类型:随机存储器RAM只读存储器ROM2、存储器的设计、地址分配3、外设的地址分配 重点内容1、存储器的类型2、存储

2、系统的设计,5.1 半导体存储器简介,5.1.1 现代微机系统的存储器层次结构存储器是用来存储信息的部件。存储器的三级结构:Cache容量小(几百K）,速度与CPU相当主存容量大（256MB512MB) ，速度比Cache慢外存容量大(4080GB），速度慢,快存位于CPU与主存之间！,5.1.2 半导体存储器的分类:,按制造工艺分类双极型：速度快、集成度低、功耗大MOS型：速度慢、集成度高、功耗低按使用属性分类随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失,51.2：存储器的分类,51.2： RAM种类,RAM种类双极型RAMMOS RAM静态RAM（SRAM

3、),速度快,集成度低动态RAM(DRAM)，速度慢,集成度高,ROM种类掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改PROM：允许一次编程，此后不可更改EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除,5.1.2： ROM种类5,半导体存储器的指标 存储容量 存取时间 功耗 可靠性微型计算机内存的通常结构 存储体存储器芯片的主要部分，用来存储信息地址译码电路根据输入的地址编码来选中芯片内某个存储单元 片选和读写控制逻辑选中

4、存储芯片，控制读写操作,5.1.2：存储器的指标,5.2 读写存储器RAM,5.2.1 基本存储电路1.六管静态存储电路:存储一个二进制位。Q1、Q2 组成一个触发器Q3、 Q4 作为负载电阻Q5、 Q6 作为控制门写入时由I/O线输入: 若I/O=1，使Q2 导通，Q1 截止， A=1，B=0。读出时A、B点信号由Q5、Q6送出到 I/O线上。若A=1，B=0，则I/O=1。,5.2.1:六管静态存储电路,2.典型RAM芯片举例静态RAM Intel 2114 1K4的SRAM，1024个字,数据线4条，地址线10 根。,652.1:静态存储电路,3、动态基本存储电路,数据以电荷形式存于电容

5、器上，三极管作为开关。 1）写入时，行选择线为 1 ，Q导通，C充电； 2）读出时，行选择线为 1 ，电容C上电荷通过Q送到数据线上，经放大，送出； 3）需刷新,5.2.1:动态存储电路,4、动态RAM典型芯片动态Intel 411416K1的RAM，用7根复用地址线分两批传送14位地址。动态Intel 2164A64K1的RAM，用8根复用地址线。分两批传送16位地址,5.2.1:动态存储电路,5.2.2 RAM结构,一个基本存储电路，可存储1位（位片结构）或多位（字片结构）二进制数据存储容量与地址、数据线数量有关： 芯片的存储容量 存储单元数存储单元的位数2MN M：芯片的地址线根数 N：

6、芯片的数据线根数,1）存储体一个基本存储电路只能存储一个二进制位。将基本的存储电路有规则地组织起来，就是存储体。存储体又有不同的组织形式：将各个字的同一位组织在一个芯片中，如：8118 16K*1（DRAM）将各个字的 4位 组织在一个芯片中， 如：2114 1K*4 （SRAM） 将各个字的 8位 组织在一个芯片中， 如：6116 2K*8 （SRAM）。 2) 外围控制电路 地址译码器I/O电路片选控制端CS输出缓冲器等,5.2.2：半导体存储器芯片的结构,3）地址译码方式单译码方式双译码方式,52.2：地址译码方式,选择线16条,选择线64条,4）一个实际静态RAM的例子,静态RAM I

7、ntel 2114：1K4的SRAM存储容量为10244 102418个引脚：10根地址线A9A04根数据线I/O4I/O1,5.2.2：静态RAM Intel 2114,存储地址译码电路74LS138经常用来作为存储器的译码电路。,5.2.2:译码电路74LS138,表 74LS138的真值,5.2.2:译码电路74LS138,5.2.3 存储器地址译码方法,1.存储器的片选信号译码线选法:从高位选择几条地址线全译码法:高位全部参加译码部分译码:高位地址线部分参加译码2.地址译码电路设计(P120)例51:要求用1K(例如Intel2114, 1K4)的RAM芯片，组成4K 的RAM系统,C

8、PU寻址空间64K(16条地址线),要求: (1)确定芯片组数:4片 (2)片内译码:低位10条地址线 (3)片选信号的译码方式?,5.2.3 存储器地址译码：线选法举例,5.2.3 存储器地址译码：线选法举例,1)线选法设计：(1)确定芯片组数:8片(2)片内译码:低位10条地址线(3)片选信号的译码方式?特点简单 地址可能重叠 地址不连续,5.2.3存储器地址译码：全译码法举例,2)全译码法:全部地址线参与译码例52:用8K的RAM芯片，组成64K 的RAM系,CPU寻址空间64K(16条地址线)。设计确定芯片数:8片片内译码:13条地址线片选信号的译码方式?特点:地址唯一,不重叠地址连续

9、,3)部分译码例53:用8K的RAM芯片，组成32K 的RAM系统,CPU寻址空间64K(16条地址线).,高位地址不参加译码,5.2.3 存储器地址译码:部分译码举例,5.3 存储器与CPU的接口设计,5.3.1 设计法1、存储器的数据线处理2、存储器的地址线处理3、存储器的片选端 全译码 部分译码4、存储器的读写控制,5.3.2 RAM与CPU的连接1.CPU 总线的负载能力一个存储器系统，通常由多片存储器芯片组成,需加驱动器。2.CPU 的时序与存储器的存取速度之间的配合问题 首先要弄清楚CPU的操作时序然后，选择满足CPU操作时序的存储器芯片，其中最重要的是存储器的存取速度。3.存储器

10、的地址分配与片选问题4.存储芯片的选用,5.3.2 ：1KB RAM连接,图510 用2564位的芯片组成1K8 RAM的方框图,例54：用256*4的片子组成1k*8的存储器 。需 8 个芯片,地址线，需10根;数据线需8 根 控制线 WR,5.3.3 静态随机存储器（SRAM）,典型芯片 Intel 2114（1K 4）1.芯片特性 数据线:4条 地址线:10条 控制线:读写允许WR, 片选控制:CE2.接口方法:,例55: 用1k*4 的片子 2114 组成 2k*8 的存储器，控制信号:访存信号IO/M与读写信号WR. 需 4 个芯片 地址线 211=2048）需 11 根 (片内 1

11、0 根，片选 1 根） 数据线 8 根 控制线 IO/ M 和 WR,若要将存储器地址布置在2400H开始的的单元,片选信号如何接线? 分析:A15 A14 A13A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 1 0 0 1 0 0 0000 0000 1 1 1111 1111 第一组地址:2400H27FFH,译码器输出的第11个信号作片选 0 0 1 0 1 0 0 0 0000 0000 1 1 1111 1111 第二组地址:2800H2BFFH ,译码器输出的第12个信号作片选,片内寻址,5.3.3 静态随机存储器举例：2114应用,5

12、.3.4 只读存储器（EPROM）应用,典型芯片 Intel 2716（2K 8）1.芯片特性 数据线:8条 地址线:11条 控制线:读允许OE 片选控制:CE2.接口方法:,5.3.4 只读存储器2716,例56：用EPROM 2716（2K*8）为某8位CPU设计一个16KB的ROM存储器.(1) 确定芯片组数: 每片2716存储容量为2KB,16KB需要8片 (2) 片内译码: (0000H07FFH)(3) 8个片选信号的译码:用74LS138(4) CPU的总线与存储器的连接 数据线8条 片上11条地址线直接与CPU的低位地址线连接 控制线:读RD,M,5.3.4 只读存储器2716

13、的应用,5.3.4 只读存储器2716的应用,5.4 现代RAM,5.4.1 内存条的构成下图是三星的DDR内存条。内存芯片电阻电容,第五章 小结,存储器分类：ROM,RAM熟悉SRAM和EPROM的引脚功能典型芯片2114,2716掌握存储芯片与CPU连接的方法，特别是片选端的处理存储芯片的片选控制端可以被看作是一根最高位地址线,第五章 思考题,1. 对由8K8位，RAM组成的存贮器系统，若某组的起始地址为08000H，则其末地 址为 H。2. 用2K4位的存贮芯片组成6K8位的存储器，需用该片 。3. 采用2114 （1K4）扩充1KB RAM.要求RAM的地址为3000H33FFH,地址线如何连接?画出连接图。,思考题提示:,1. 分析:8K*8:片内寻址:13条地址线,A19 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0,0000 1000 0000 0000 0000 0000 1001 1111 1111 1111,