微型计算机原理与接口技术 第5章 存储器new

《微型计算机原理与接口技术 第5章 存储器new》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与接口技术 第5章 存储器new（37页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 存储器,存储器分类,存储器的性能指标,随机存储器RAM,只读存储器ROM,存储器系统的设计,存储器的分类,存储器,外部存储器,内部存储器,硬盘,软盘,磁带,光盘,RAM,ROM,SRAM,DRAM,PROM,EPROM,EEPROM,缓冲存储器,存储器的性能指标,存储容量,存取速度,存储器的可靠性：用平均故障间隔时间（MTBF）来衡量，为两次故障之间的平均时间间隔，越长越可靠。,性价比,存储系统的体系结构,速度快,容量小,速度慢,容量大,静态随机存取存储器(SRAM),存储信息的原理,单元电路是由

2、,6,个,MOS,管组成的双稳态触发器电路来存储,0,或者,1,，,0,或,1,的状态能一直保持，直到重新写入新数据；数据的读出是非破坏性的，数据读出后，原始的信息保持不变。,结构,存储矩阵,，决定存储器中存储单元的排列形式，有字结构和位结构两种,地址译码器,，用来选择存储单元，有线性译码和复合译码两种，通常采用复合译码,控制逻辑与三态数据缓冲器,，控制,CS,、,WR,、,RD,信号,典型的SRAM芯片,典型的,SRAM,芯片有：,2114,（,2K4,）,6116,（,2K8,）,6264,（,8K8,）,62128,（,16K8,）,62256,（,32K8,）,2K,：,表示该芯片内部

3、存储单元的数目，这个数决定存储芯片地址线的数目。,8,：,表示该芯片每个存储单元存储信息的位数，这个数决定存储芯片数据线的数目。,SRAM芯片 HM6116,A,0,A,10,:,地址线,I/O,0,7,:,数据线,WE:,写允许信号，低电平有效,OE:,读允许信号，低电平有效,CE:,片选,I/O,I/O,I/O,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,1,GND,WE,A,8,A,9,OE,A,10,CE,V,CC,（,+5V,）,2,3,I

4、/O,8,I/O,7,I/O,6,I/O,5,I/O,4,HM6116,（,2K8,）,SRAM与CPU的连接,CPU,存储器,接口,电路,SRAM,地址总线,控制总线,数据总线,地址线,A,n,-A,0,数据线,I/O,8,-I/O,1,OE,CS,WE,动态随机存取存储器(DRAM),存储信息的原理,利用电容存储电荷来保存信息的，由于电容会缓慢放电而丢失信息，所以必须定时对电容充电，称为,刷新,。,刷新：把存储单元的数据进行读出，经过读放大器放大之后再写入该存储单元以保存电容中的电荷。,DRAM结构特点,DRAM的地址线是复用的，即地址线分为行地址和列地址两部分。在对存储单元进行访问时，由

5、行地址选通信号RAS把行地址送入行地址锁存器；再由列地址选通信号CAS把列地址送入列地址锁存器,CPU与DRAM之间的信息交换由DRAM控制器完成。,DRAM芯片 Intel2164,A,0,A,7,：地址线（复用）,D,IN,：数据输入,D,OUT,：输入输出,WE,：读写控制信号,RAS:,行选通信号,CAS,：列选通信号,1,16,2,3,4,5,6,7,8,15,14,13,12,11,10,9,V,ss,(+5V),CAS,D,O,UT,A,6,A,3,A,4,A,5,A,7,NC,D,IN,WE,RAS,A,0,A,1,A,2,GND,Intel 2164,(64K1),高集成度的

6、DRAM及内存条,把若干,DRAM,芯片安装在一块印刷电路板上，构成具有一定容量的存储器（其输入与输出线都已标准化），只要将其插入到主板上提供的存储条插座上，就可形成微型计算机内存。这种标准化的存储器配件称“内存条”。,内存插槽,内存芯片,内存条,SRAM和DRAM的比较,SRAM,DRAM,集成度,低,高,容量,小,大,刷新,无,附加刷新电路,速度,快,较慢,应用场合,CACHE,内存条,高速缓冲存储器（CACHE）,CACHE的作用,CACHE的工作原理,CACHE的作用,为了克服CPU与主存储器的速度的差异，充分发挥CPU的速度优势，而在主存和CPU之间设置一个容量小而速度快的存储器，通

7、常由SRAM构成。,CACHE的工作原理,平时，系统程序、应用程序以及用户数据是存放在硬盘中的；,在系统运行时，正在执行的程序或需要常驻的程序由操作系统从硬盘中装入主存储器中；,而在主存储器中,经常被,CPU,使用的一部分内容,，要“拷贝”到,CACHE,存储器中，与,CPU,一起高速运行。,一级,Cache,集成在,CPU,内部，向,CPU,直接提供所需的指令和数据。二级,Cache,在,CPU,芯片外，当一级,Cache,不命中时，由二级,Cache,提供,CPU,所需的数据。一级,Cache,的容量为,64KB,，二级,Cache,的容量已超过,12MB,PC机中分级存储器结构,可编程可

8、擦除ROM(EPROM),EPROM特点,EPROM芯片 Intel2764,EPROM工作方式,EPROM特点,ROM和PROM的内容一旦写入，就无法改变，而EPROM却允许用户根据需要对它编程，且可以多次用紫外光照射进行擦除和重写,EPROM芯片 Intel2764,Intel 2764 8K8,A,0,A,12,:,地址线,O,0,7,:,数据线,PGM:,编程脉冲控制端，输入，连接编程信号,OE:,输出允许信号，低电平有效,CE:,片选信号,V,PP,:,编程时电压输入,V,CC,:,电源电压，,5,伏,存储器容量的扩展,位扩充：增加存储字长,字扩充：增加存储器字的数量,字位扩充：既增

9、加存储器字的数量，又增加存储字长,存储器系统的设计,所要考虑的问题,CPU,总线的负载能力,CPU,的时序和存储器存取速度之间的配合,存储芯片的选取及数目,片内寻址和片间寻址地址线的分配,译码电路的选取（有线性译码、全译码和部分译码方式）,数据线、控制线的连接,举例说明,举例（1）,SRAM芯片Intel4114容量为1K4位，组成2K8位的存储器系统。,要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。,解题步骤,进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？,用于片间寻址时，地址线如何译码形成片选信号？线形译码方式,需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？,画出逻辑电路图,写出各存储器芯片的地址范

10、围,举例（2）,假设一个,16,位微机系统的,RAM,容量为,4KB,，采用,1K8,的,RAM,芯片，安排在,64K,空间的最低,4K,位置，,A,9,A,0,作为片内寻址，,A,15,A,10,译码后作为芯片寻址,要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。,解题步骤,存储器芯片数目的确定,进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？,用于片间寻址时，地址线如何译码？全译码方式,需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？,画出逻辑电路图,写出各存储器芯片的地址范围,举例（3）,用2K8的RAM芯片6116和74LS138芯片设计一个8K8的存储器系统，使其存储器空间在24000H25FFFH

11、,解题步骤,74LS138,芯片介绍,存储器芯片数目的确定,进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？,用于片间寻址时，地址线如何译码形成片选信号？部分译码方式,需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？,画出逻辑电路图,写出各存储器芯片的地址范围,74LS138芯片介绍,存储器芯片数目的确定,存储器系统的总容量为8K8，即8K字节,每片RAM芯片的容量为2K8，即2K字节,所以：需要芯片总数为_,进行片内寻址和片间寻址地址线的分配,由于,6116,芯片有,2K,个存储单元，所以需要,_,根地址线，才能选择其中某一个存储单元,选择,8086,地址总线,A,0,A,19,中的低,_,地址线

12、进行片内寻址,选择,8086,地址总线,A,0,A,19,中的高,_,地址线进行片间寻址,11,A0A10,A11A19,片间寻址地址线的译码,1#RAM,芯片的片选端,2#RAM,芯片的片选端,3#RAM,芯片的片选端,4#RAM,芯片的片选端,采用部分译码方式：,每个存储器芯片的地址空间,A,19,A,18,A,17,=000,时,#1:04000H047FFH,#2:04800H04FFFH,#3:05000H05700H,#4:05800H05FFFH,A,19,A,18,A,17,=001,时,#1:24000H247FFH,#2:24800H24FFFH,#3:25000H2570

13、0H,#4:25800H25FFFH,芯片地址有重叠,86系列计算机的寻址能力,CPU,数据总线,地址总线,寻址能力,支持操作系统模式,8088,8,20,1MB,实模式,8086,16,20,1MB,实模式,80286,16,24,16MB,实模式、保护模式,80386SX,16,32,4GB,实模式、保护模式、,V86,模式,80386DX,32,32,4GB,实模式、保护模式、,V86,模式,80486,32,32,4GB,实模式、保护模式、,V86,模式,实模式（Real Mode）,8086/8088CPU,所采用的工作模式，,20,条地址线能寻址,1M,存储空间,寻址方式为：,段地

14、址：偏移地址,存储器的实际地址（物理地址）为：,段地址,16,偏移地址,保护模式（Protect Mode）,80286,以上的,CPU,利用保护模式的寻址方式，能够访问整个存储器地址空间,寻址方式：,选择器：偏移地址,存储器地址的转换（对,80386,）,由段管理部件把,16,位选择器变成了,32,位段起始地址（基地址），再由,32,位起始地址同逻辑地址中指定的偏移量相加，就得到实际的物理地址。,虚拟,86,模式,（,Virtual 86 Mode,）,80386以上才有这种模式，是保护模式的一种子模式,V86模式可同时提供多个8086实模式的存储空间，又有保护功能，存储器的运行和控制是在进入保护模式后由程序来切换的。,