5第五章 存储器及其接口
合集下载
第五章 存储器接口设计与应用
综上所述，一个较大的存储系统是由各种不同类 型的存储设备构成，是一个具有多级层次结构的 存储系统。该系统既有与CPU相近的速度，又有 极大的容量，而成本又是较低的。其中高速缓存 解决了存储系统的速度问题，辅助存储器则解决 了存储系统的容量问题。采用多级层次结构的存 储器系统可以有效的解决存储器的速度、容量和 价格之间的矛盾。
5.2.2 SDRAM工作原理
SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据 及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址 0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程 序代码调入SDRAM中运行以提高系统的运行速度 ，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在 SDRAM中。 SDRAM存储一个位的消息只需要一只晶体管，但 是需要周期性地充电，才能使保存的信息不消失 。 SDRAM共用它的行、列地址线，行地址和列地址 的选通分别有行地址选通引脚CAS和列地址选通 引脚RAS来进行分时控制。
3
5.1 存储器概述
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程 序和数据。CPU执行指令，而存储器为CPU存放 指令和数据，从物理层面上来说，存储器系统是 一个线性的字节数组，而CPU可以访问每个存储 器位置。计算机中全部信息，包括插入的原始数 据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果 都保存在存储器中，它根据控制器指定的位置存 入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功 能，才能保证正常工作。
S5PV210的引导区分为两部分，分别是0x00000x1FFF_FFFF和0XD002_0000-0xD003_7FFF的空 间。系统上电后，从引导区开始执行Boot Loader 程序。 S5PV210的SROM分为6个Bank，每个Bank有 128MB。可以支持8/16位的NOR Flash、PROM和 SRAM存储器，并且支持8/16位的数据总线。 比较特殊的是Bank0，它只支持16位带宽，不能改 变。
第五章存储器习题(可编辑修改word版)
第五章存储器及其接口1.单项选择题（1）DRAM2164(64K╳1)外部引脚有（）A.16 条地址线、2 条数据线B.8 条地址线、1 条数据线C．16 条地址线、1 条数据线 D.8 条地址线、2 条数据线(2)8086 能寻址内存贮器的最大地址范围为()A.64KBB.512KBC.1MBD.16KB（3）若用1K╳4b的组成2K╳8b的RAM，需要（）。
A．2 片 B.16 片 C.4 片 D.8 片（4）某计算机的字长是否 2 位，它的存储容量是 64K 字节编址，它的寻址范围是（）。
A．16K B.16KB C.32K D.64K（5）采用虚拟存储器的目的是（）A．提高主存的速度 B.扩大外存的存储空间C．扩大存储器的寻址空间 D.提高外存的速度（6）RAM 存储器器中的信息是（）A．可以读/写的 B.不会变动的C.可永久保留的D.便于携带的（7）用2164DRAM 芯片构成8086 的存储系统至少要（）片A．16 B.32 C.64 D.8（8）8086 在进行存储器写操作时，引脚信号 M/IO 和 DT/R 应该是（）A．00 B。
01 C。
10 D。
11（9）某SRAM 芯片上，有地址引脚线12 根，它内部的编址单元数量为（）A．1024 B。
4096 C。
1200 D。
2K（11）Intel2167(16K╳1B)需要（）条地址线寻址。
A．10 B.12 C.14 D.16（12）6116（2K╳8B）片子组成一个 64KB 的存贮器，可用来产生片选信号的地址线是（）。
A．A0~A10B。
A~A15C。
A11~A15D。
A4~A19（13）计算一个存储器芯片容量的公式为（）A．编址单元数╳数据线位数B。
编址单元数╳字节C．编址单元数╳字长D。
数据线位数╳字长（14）与 SRAM 相比，DRAM（）A．存取速度快、容量大B。
存取速度慢、容量小C．存取速度快，容量小D。
存取速度慢，容量大（15）半导动态随机存储器大约需要每隔（）对其刷新一次。
微机原理及接口技术第五章存储器精品PPT课件
200mW6，2典12型8存: 取1时6K间×8位D1(14根12 地址线17) D5
为 装2。00n6s2，2双56列:直3插2式K 封×8G位NDD2
(151根3 地址线16 )
14
15
D4 D3
6264或6164引脚图
二. 存储器的地址选择及连接 （续）
1. 线性选择方式（法简称线选法）(续)
一. CPU与半导体存储器连接中的几个要点 二. 存储器的地址选择及连接 小结 三. EPR0M与CPU的连接方法
第一节 概 述
一、存储器的分类 二、存储器的主要性能指标 三、存储系统的层次结构—速度,容量,成本的统一
一、存储器的分类
1. 按用途分
内部存储器（主存储器）：
用途：存放当前运行所需信息。 特点：速度快，容量小，价格高。
刷新地址
计数器 地址总线
地址多路器 地址
C P U
刷新定时器
仲裁
RAS
定时 CAS
提D供RAS， CARS，WE信号
A M
读/写
电路
发生器 WR
确定存储器请求和 刷新信号的优先权
数据缓冲器
三、随机存取存储器RAM （续）
4. 动态RAM接口特性
Intel 2164是64K*1的DRAM芯片，内部有4个128*128基本存储
外部存储器（辅助存储器）：
用途：存放当前暂不参与运行的文件、数据。 特点：容量大、价格低、速度慢。
一、存储器的分类 （续）
激光光盘存储器
2. 按存储介质分 半导体存储器
磁芯
磁泡
磁存储器
磁鼓
磁带
磁盘
一、存储器的分类 （续）
3.内部存储器 按性质分
存储器及其接口
0
1
1
1
1
0
F0000～F7FFFH
0
1
1
1
1
1
F8000～FFFFFH
ROM子系统中译码器管理的存储器地址
存储器地址区域
3.RAM子系统
系统板上RAM子系统为256KB，每64KB为一组，采用9片4164 DRAM芯片，8片构成64KB，另一片用于奇偶校验
CPU
数据总线
地址总线
寻址范围
T2为一列基本存储单元电路上共有的控制管。
CD
T1
字选择线
刷 新 放大器
位选择线
T2
单管动态RAM存储电路
数据线（D）
DRAM的基本存储电路
NC
D
IN
WE
RAS
A
0
A2
A1
GND
—
—
—
—
—
—
—
—
V
CC
CAS
D
OUT
A6
A3
A4
A5
A7
—
—
—
—
—
—
4.电可擦可编程的ROM
5.闪速存储器（Flash Memory）
01
闪存也称快擦写存储器，有人也简称之Flash。 Flash Memory属于EERPOM类型 ,有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，而且可以选择删除芯片的一部分内容，但还不能进行字节级别的删除操作。
单击此处添加小标题
02
单击此处添加小标题
8088
8位
20位
1MB
8086
8位
20位
1MB
80286
第5章半导体存储器及其接口ppt课件
片选：使某一芯片的CS为有效来选中该
芯片。
➢ 字选：在被选中的芯片内部再选择某一
➢
存储单元。
片选信号由存储器芯片的外部译码电路产生， 需设计。
字选信号由存储器芯片的内部译码电路产生， 无需设计。
存储器的地址选择方法由三种： ① 线性选择法； ② 全译码选择法； ③ 部分译码选择法。
1. 线性选择法 直接用CPU地址总线中的某一高位线作为存
片选
片内译码
X…X 0 0 (选中第一组)
0 0 0 … 0 0 …0 1 1 1… 1 1 …1
5.4.2 数据线及控制线的衔接
1. 数据线的衔接 假设存储芯片的数据线根数与CPU一样，那么直
接相连；假设存储芯片的数据线比CPU少，那么要进 展位扩展。 2. 控制线的衔接
CPU与存储器相关的控制信号有：存储器恳求信 号〔如8086的M/IO〕和读写控制信号〔RD、WR〕。 这些控制信号可以参与译码控制，也可直接与存储芯 片的控制输入端相连。总的原那么是能正确确定存储 器的读写形状，使CPU能顺利完成呼应的读写操作。
➢ 集中刷新 ➢ 在信息保管允许的时间范围〔如2ms〕 ➢ 内，集中一段时间对一切根本存储单元 ➢ 一行一行地顺序进展刷新。 ➢ 分散刷新 ➢ 每隔一段时间刷新一次，刷新操作与 ➢ CPU操作无关。 ➢ 异步刷新 ➢ 在一个指令周期中，利用CPU不进展访 ➢ 问存储器操作时进展刷新的方法。
图5-7 DRAM控制器逻辑图
DRAM是利用电容存储电荷的原理保管信息的。 为防止电容逐渐放电使信息丧失，DRAM需求在预 定的时间内不断进展刷新。
所谓刷新就是把写入到存储单元的数据读出， 经过放大器放大后再写入该单元。
DRAM的刷新是一行一行进展的，每刷新一行 的时间称为刷新周期。刷新的方式有三种：集中刷 新、分散刷新和异步刷新。
《存储器及其接口 》课件
存储容量的计算公式为：存储容量 = 存储单元数 × 每个存储单元的位数。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
第05章存储器及接口技术PPT课件
2）芯片的存取速度
在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写 入存储器）所需要的时间
单位：ns（1ns = 10-9秒）
5.1.4-5.1.5自学内容
10
5.2存储器体系结构及工作原理
在微型机系统中，存储器是很重要的组成部分，虽然 存储器的种类很多，但它们在系统中的整体结构及读写的工 作过程是基本相同的。一般情况下，一个存储器系统由以下 几部分构成。
1、 静态RAM 1) 基本存储单元
存 储 单 元 （ 8 位 ）
内存
12
2) 存储体
一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放 M×N个二进制信息，就要用M×N个基本存储单元，它们按 一定的规则排列起来，这些由基本存储单元所构成的阵列称 为存储体或存储矩阵。
微机系统的内存是按字节组织的，每个字节由8个基本的 存储单元构成，能存放8位二进制信息，CPU把这8位二进制 信息作为一个整体来进行处理。
微机原理与接口技术
1
第四章 存储器系统
2
第一节 概述
3
在现代计算机中，存储器是核心组成部分之一。因为有 了它，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序及数据的代 码保存起来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自动完成 信息处理的功能。
存储器的性能指标有：容量、速度和成本。
容量：存储器系统的容量越大，表明其能够保存的信息量 越多，相应计算机系统的功能越强；
19
…
…
…… ……
输出地址 数据从CPU到数据总线
地址选通
WE OE
b7
b6
2
1
译
地址总线
码
AB
器
b7
b6
在存储器地址被选定后，存储器读出数据并送到CPU（或者是把CPU数据写 入存储器）所需要的时间
单位：ns（1ns = 10-9秒）
5.1.4-5.1.5自学内容
10
5.2存储器体系结构及工作原理
在微型机系统中，存储器是很重要的组成部分，虽然 存储器的种类很多，但它们在系统中的整体结构及读写的工 作过程是基本相同的。一般情况下，一个存储器系统由以下 几部分构成。
1、 静态RAM 1) 基本存储单元
存 储 单 元 （ 8 位 ）
内存
12
2) 存储体
一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放 M×N个二进制信息，就要用M×N个基本存储单元，它们按 一定的规则排列起来，这些由基本存储单元所构成的阵列称 为存储体或存储矩阵。
微机系统的内存是按字节组织的，每个字节由8个基本的 存储单元构成，能存放8位二进制信息，CPU把这8位二进制 信息作为一个整体来进行处理。
微机原理与接口技术
1
第四章 存储器系统
2
第一节 概述
3
在现代计算机中，存储器是核心组成部分之一。因为有 了它，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序及数据的代 码保存起来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自动完成 信息处理的功能。
存储器的性能指标有：容量、速度和成本。
容量：存储器系统的容量越大，表明其能够保存的信息量 越多，相应计算机系统的功能越强；
19
…
…
…… ……
输出地址 数据从CPU到数据总线
地址选通
WE OE
b7
b6
2
1
译
地址总线
码
AB
器
b7
b6
存储器及其接口课件
单位表示。
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
第五章：存储器及其接口
VCC(+5V) X地址
译码线
A
T3
T4
B
T1
T2
Vห้องสมุดไป่ตู้ C
T3
T5 A T1
T4
B T6 T2
D0
D0
T7
T8
(I/O) 接Y地址译码器 I/O
21
第五章：存储器及其接口——随机存储器RAM
动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)
DRAM是依靠电容来存储信息，电路简单集成度高，但电容漏电，信息会 丢失，故需要专用电路定期进行刷新。DRAM的主要性能是：容量大、功耗较 小、速度较慢。它被广泛地用作内存贮器的芯片。
24
第五章：存储器及其接口——存储器芯片的扩展与连接
存储器的系统结构
4. 片选与读/写控制电路：片选信号用以实现芯片的选择。对于一 个芯片来讲，只有当片选信号有效时，才能对其进行读/写操作。 片选信号一般由地址译码器的输出及一些控制信号来形成，而读 /写控制电路则用来控制对芯片的读/写操作。
5. I/O电路：I/O电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间， 用来控制信息的读出与写入，必要时，还可包含对I/O信号的驱 动及放大处理功能。
只读存储器(Read Only Memory,ROM)：内容只可读出不可写入，最 大优点是所存信息可长期保存，断电时，ROM中的信息不会消失。主 要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。
SRAM RAM
DRAM
半导体 存储器
掩膜ROM PROM ROM EPROM
EEPROM Flash ROM
按存储介质分类——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。
存储器及其接口技术
4.可靠性 微型计算机要正确地运行，要求存储器系统具有很高的
可靠性，因为内存的任何错误都可能使计算机无法工作。而 存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。
存储器的可靠性用平均无故障时间MTBF来表征，它表示 两次故障之间的平均时间间隔，MTBF越长，其可靠性越高。 目前所用的半导体存储器芯片平均无故障时间MTBF大概为 5×106～1×108小时。
0，才允许该芯片将某单元的数
据送到芯片外部的D0～D7上。 WE：写允许信号。当WE＝0时，
允许将数据写入芯片；当WE＝1
时，允许芯片的数据读出。
NC:空脚。
表 6264工作方式选择表
(2)静态RAM集成电路62256 62256是一种采用CMOS工艺制成的32K×8位、28个引脚的
静态读写存储器，读写访问时间在20--200ns范围内。芯片未 选中时，处于低功耗状态。其引脚如下图所示：
按存储器在计算机系统中的位置，存储器可分为两大类： 内存、外存。
内存：存储当前运行所需的程序和数据。CPU可以直接访 问并与其交换信息，容量小，存取速度快。
外存：存储当前不参加运行的程序和数据。CPU不能直接 访问，需配备专门设备才能进行交换信息，容量大，存取速 度慢。
计算机系统中的存储系统采用快慢搭配方式，具有 层次结构，如下图所示。
(4)EPROM(Erasable Programmable ROM) 可擦去重写的PROM。允许将其存储的内容采用紫外线照射 擦去，然后重新对其进行编程，写入新的内容。擦去和重新编 程可以多次进行。所写入的内容可以长期保存下来(一般均在10 年以上)，不会因断电而消失。如下图所示：
(5)EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 电可擦除可编程只读存储器，也称为E2PROM。EEPROM是一 种采用电气方法在线擦除和再编程写入的只读存储器。其外观 如上图所示。
第05章存储器及接口技术PPT课件
RAS
缓冲器
列时钟 缓冲器
写允许时 钟缓冲器
数据输入 缓冲器
CAS WE
DIN
行、列时钟缓冲器：用以协调行、列地址的选通信号
128读出放大器：与4个128×128存储阵列相对应，接收行
地址选通的4×128个存储单元的信息，经放大(刷新)后，再
写回原存储单元。
30
刷新操作：
由于存储单元中存储信息的电容上的电荷会泄漏， 所以要在一定的时间内，对存储单元进行刷新操作，补充 电荷。芯片内部有4个128单元的读放大器，在进行刷新操
作时，芯片只接收从地址总线上发来的低7位的行地址，
1次从4个128×128的存储矩阵中各选中一行，共4×128个 单元，分别将其所保存的信息输出到4个128单元的读放大 器中，经放大后，再写回原存储单元，这样实现刷新操作。
31
A0
128 ×128 1/128行 128 ×128
VDD
A1
低7位
存储矩阵
8
4）按照存储器件原理分类 并行存储器和串行存储器
5）按照存储原理分类 6）按照数据存储状态分类
9
5.1.3存储器性能指标
1）芯片的容量：
以存储1位二进制数（bit）为单位
存储芯片容量=单元数*数据位数 单位：MB（1MB＝220字节）或GB（1GB＝230字节）
每个存储单元（一个字节）都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问
CS为低电平，WE为低 电平，写控制线有效， 数据从CPU流向存储器。
CS为低电平，OE为低 电平，读控制线有效， 数据从存储器流向CPU。
25
2、 动态RAM
1) 基本存储单元
由T1与C构成，当C充有电 荷，存储单元为1，反之为 0。依靠C的充放电原理来 保存信息。
微机原理与接口存储器IO接口课件
半导体
存储器 按 （按读 存 写功能
读写 存储器
RAM
双极型：存取速度快，但集成度低，一般用于大
型计算机或高速微机中；
静态 MOS型 SRAM
Multi-SRAM NV-SRAM FIFO Cache
速度较快，集成 度较低，一般用 于对速度要求高、 而容量不大的场 合。
动态DRAM： 集成度高但存取速度较低 一般用于需要较大容量的场合。
存储器作为计算机系统的重要组成部分，随着更好的存
储载体材料的发现及生产工艺的不断改进，争取更大的存储 容量、获得更快的存取速度、减小存储器载体的体积以及降 低单位存储容量性价比等方面都获得快速的发展。
5.1 存储器分类及性能指标
5.1.1 半导体存储器的分类
简单的二级结构
主存
一般为半导体存 储器，也称为短 期存储器。解决 读写速度问题。
程存储器。EPROM可由用户自行写入程序，写入后的内容 可用紫外线灯照射来擦除，然后可重新写入内容。EPROM 可多次改写。
✓E2PROM（Electrically Erasable Programmable ROM ）：
电可擦除可编程ROM。可用电信号进行清除和重写的存储器。 E2PROM使用方便，但存取速度较慢，价格较贵。
1 X X X Vcc Vcc 高阻
1 X X X Vpp Vcc 高阻
0
1
0
X Vpp Vcc DIN
0
1
0
X Vpp Vcc DIN
0
0
1
X Vpp Vcc DOUT
0 0 1 1 Vcc Vcc 编码
5.4 存储器与CPU接口的基本技术
5.4.1 接口连接应注意的主要问题 一、CPU总线的负载能力
微机原理与应用：第五讲 存储器和接口概论
4
RAM的种类
常用的RAM又分成SRAM、DRAM.。 SRAM称为静态RAM，此类RAM存取速度快，电路结构简
单。 DRAM称为动态RAM，此类RAM既是在通电的时候仍然需
要对其内部存储器单元的信息进行刷新操作，以便保存 存储器中的信息。此类RAM比SRAM存取速度慢，但集成 度比SRAM高。
5
ROM的不同种类和演变
PROM：可编程只读存储器(Programmable ROM)，可通过编 程器一次性地将程序代码和数据代码固化在ROM中。
EPROM：可擦拭可编程只读存储器（Erasable Programmable ROM），可多次擦掉它内部的信息，可重新通过编程器将程 序代码和数据代码固化在ROM中。
为什么I/O设备不能像存储器一样直接连接到系统总线呢？ CPU与I/O设备输入/输出信号的速度不一样，为了使传递
的数据不丢失，就需要一个接口作为存放数据的缓冲器。 如果没有接口，多个I/O设备将直接连在系统总线上，这
样会使总线上的过载。 I/O设备种类繁多，I/O设备输入/输出的信号各式各样，
这样就需要一个接口将不同的信号转换成CPU能认识的并 行数字信息。
14
存储器主要性能指标
1、容量 容量反映存储器大小的技术指标，对于电脑来说似乎是
越大越好，然而对于单片机却并非如此。存储器越大，单 片机也就越大，不符合嵌入性的要求。
2、存取周期 存取周期就是指存储器完成读一个数据或写一个数据操
作所需要的整个时间，它反映了存储器读/写数据的速度。
15
1.3.3 输入/输出接口概论
13
存储器容量与地址线根数的关系
存储器容量与其地址线根数的关系由下式表示： 存储器容量=2n，n为地址线根数。 若210=1024=1k，1k容量的存储器有10根地址线. 若220=1024×1024=1M，1M容量的存储器有20根地址线. 若230=1024×1M=1G，1G容量的存储器有30根地址线。
RAM的种类
常用的RAM又分成SRAM、DRAM.。 SRAM称为静态RAM，此类RAM存取速度快，电路结构简
单。 DRAM称为动态RAM，此类RAM既是在通电的时候仍然需
要对其内部存储器单元的信息进行刷新操作，以便保存 存储器中的信息。此类RAM比SRAM存取速度慢，但集成 度比SRAM高。
5
ROM的不同种类和演变
PROM：可编程只读存储器(Programmable ROM)，可通过编 程器一次性地将程序代码和数据代码固化在ROM中。
EPROM：可擦拭可编程只读存储器（Erasable Programmable ROM），可多次擦掉它内部的信息，可重新通过编程器将程 序代码和数据代码固化在ROM中。
为什么I/O设备不能像存储器一样直接连接到系统总线呢？ CPU与I/O设备输入/输出信号的速度不一样，为了使传递
的数据不丢失，就需要一个接口作为存放数据的缓冲器。 如果没有接口，多个I/O设备将直接连在系统总线上，这
样会使总线上的过载。 I/O设备种类繁多，I/O设备输入/输出的信号各式各样，
这样就需要一个接口将不同的信号转换成CPU能认识的并 行数字信息。
14
存储器主要性能指标
1、容量 容量反映存储器大小的技术指标，对于电脑来说似乎是
越大越好，然而对于单片机却并非如此。存储器越大，单 片机也就越大，不符合嵌入性的要求。
2、存取周期 存取周期就是指存储器完成读一个数据或写一个数据操
作所需要的整个时间，它反映了存储器读/写数据的速度。
15
1.3.3 输入/输出接口概论
13
存储器容量与地址线根数的关系
存储器容量与其地址线根数的关系由下式表示： 存储器容量=2n，n为地址线根数。 若210=1024=1k，1k容量的存储器有10根地址线. 若220=1024×1024=1M，1M容量的存储器有20根地址线. 若230=1024×1M=1G，1G容量的存储器有30根地址线。
第五章存储器原理与接口
Cache(高速缓存)
内存（主存）
磁盘 磁道、光盘
辅存
（主存）
Cache—主存层次 ： 解决CPU与主存的速度上的差距 ；
主存—辅存层次 ： 解决存储的大容量要求和低成本之间的 矛盾 。
5.2、 主存储器结构
一、 主存储器的主要技术指标 存储容量 存取速度 可靠性 功耗
1、容量存储容量
存储器可以容纳的二进制信息量称为 存储容量（寻址空间，由CPU的地址线决 定）
实际存储容量：在计算机系统中具体 配置了多少内存。
2、存取速度 存取时间是指从启动一次存储器操作
到完成该操作所经历的时间，又称为读 写周期。
SDRAM: 12ns 10ns 8ns
RDRAM: 1ns 0.625ns
一般照射20～30分钟后，读出各单元的内 容均为FFH，说明EPROM中内容已被擦除。
可用电擦除、可编程的E2PROM
浮栅隧道氧化层MOS管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide)：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（20纳 米以下），称为隧道区。当隧道区电场大于107V/cm时 隧道区双向导通。
按在计算机中的作用分类
主存储器(内存) 辅助存储器(外存) 高速缓冲存储器
二、半导体存储器的分类
1、随机存取存储器RAM 2、只读存储器ROM
二、半导体存储器的分类
1、随机存取存储器RAM a. 静态RAM （ECL，TTL，MOS） b. 动态RAM
2、只读存储器ROM a. 掩膜式ROM
（一）、地址线、数据线产生
相关信号线及芯片 1、AD15～AD0 (Address Data Bus)
地址/数据复用信号，双向，三态。在T1状态 （地址周期）AD15～AD0上为地址信号的低 16位A15～A0；在T2 ～ T4状态（数据周期） AD15～AD0 上是数据信号D15～D0。
05存储器及其与CPU的接口
第五章 存储器及其与CPU的接口
۞教学内容 5.1 存储器的基本概念 5.2 只读存储器与随机读写存储器 5.3 存储器与CPU接口的基本技术
5.1 存储系统的基本概念
一、存储系统的基本参数 微机存储系统有三个基本参数：容量、速度、成本 容量：以字节数表示 速度：以访问时间TA、存储周期TM或带宽BM表 TA——从接收读申请到读出信息到存储器输出端的时
掩摸ROM
生产厂家根据用户需要在ROM的制作阶段，通过“掩膜”工 序将信息做到芯片里，适合于批量生产和使用。 掩膜ROM制成后，用户不能修改。
只读存储器（ROM）
可擦可编程ROM（EPROM）
基本存储单元电路 – 核心部件是FAMOS场效应管（Floationg grid Avalanche injection MOS） S D
TA2 TA1
1 则 e r (1 r ) H
TA1 e TA
存储系统的基本概念
三、存储器访问的局部性原理
1 追求 e r (1 r ) H
1.0 r=1
1
r=2
e r=10
r=100
0 H 1.0
5.2 存储器分类
一、半导体存储器的分类 按制造工艺分类
①双极型
双极型由TTL晶体管逻辑电路构成，在微机系统中常用作高速缓存器 （Cache）。 特点：工作速度快，与CPU处在同一量级；集成度较低、功耗大、价格偏 高。
②金属氧化物半导体型
金属氧化物半导体型又称MOS型，在微机系统中主要用来构造内存。根据 制造工艺，可分为NMOS、HMOS、CMOS、CHMOS等，可用来制作 多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等。
特点是集成度高、功耗低、价格便宜，但速度较双极型器件慢。
۞教学内容 5.1 存储器的基本概念 5.2 只读存储器与随机读写存储器 5.3 存储器与CPU接口的基本技术
5.1 存储系统的基本概念
一、存储系统的基本参数 微机存储系统有三个基本参数：容量、速度、成本 容量：以字节数表示 速度：以访问时间TA、存储周期TM或带宽BM表 TA——从接收读申请到读出信息到存储器输出端的时
掩摸ROM
生产厂家根据用户需要在ROM的制作阶段，通过“掩膜”工 序将信息做到芯片里，适合于批量生产和使用。 掩膜ROM制成后，用户不能修改。
只读存储器（ROM）
可擦可编程ROM（EPROM）
基本存储单元电路 – 核心部件是FAMOS场效应管（Floationg grid Avalanche injection MOS） S D
TA2 TA1
1 则 e r (1 r ) H
TA1 e TA
存储系统的基本概念
三、存储器访问的局部性原理
1 追求 e r (1 r ) H
1.0 r=1
1
r=2
e r=10
r=100
0 H 1.0
5.2 存储器分类
一、半导体存储器的分类 按制造工艺分类
①双极型
双极型由TTL晶体管逻辑电路构成，在微机系统中常用作高速缓存器 （Cache）。 特点：工作速度快，与CPU处在同一量级；集成度较低、功耗大、价格偏 高。
②金属氧化物半导体型
金属氧化物半导体型又称MOS型，在微机系统中主要用来构造内存。根据 制造工艺，可分为NMOS、HMOS、CMOS、CHMOS等，可用来制作 多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等。
特点是集成度高、功耗低、价格便宜，但速度较双极型器件慢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15
第五章：存储器 存储器扩展实例（8088）
内存地址空间分配为：00000H～01FFFH的8K字 节为EPROM；02000H～02FFFH的4K字节为静态 RAM。要求EPROM用2764，RAM用6232，用 74LS138译码器作片选控制，试画出其连接图。
16
第五章：存储器 存储器扩展实例（8086）
8
第五章：存储器 CPU总器 存储器芯片与CPU的连接
(1)控制线的连接： ROM芯片的OE RAM芯片的OE WE CPU的RD, WR
10
存储器芯片与CPU的连接
(2) 数据线的连接：
(1) 8088数据总线可以和8位芯片数据线直接相连 (2) 8086数据总线高低字节分别连接一个8位芯片数据线
3
第五章：存储器
基本概念
只读存储器(Read Only Memory,ROM)： MROM PROM EPROM EEPROM FLASH 随机存储器(Random Access Memory,RAM)： SRAM DRAM
4
1. 常用的RAM芯片 典型型号有:6116、6264、62128、62256
27256 Vpp A12 A7 A6 A4 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND
2764 27128 27256 27512
主要信号如下: A0～An：地址输入线。 D0～Dm：双向三态数据线。 CE：片选信号输入。 OE：读选通信号输入线。
7
第五章：存储器 CPU总线结构8088
微型计算机原理及其应用
——第五章：存储器及其接口
1
第五章：存储器及其接口
1. 基本概念 2. 存储器芯片与CPU的连接 3. 存储器扩展实例
2
第五章：存储器
基本概念
只读存储器(Read Only Memory,ROM)： 内容只可读出不可写入， 断电时ROM中的信息不会消失。 主要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。 随机存储器(Random Access Memory,RAM)： 可以随机地对其中的各个存储单元进行读／写操作。 断电时RAM中的信息消失。
请用Intel 6116 RAM存储器芯片构成2K字的 存储器，画出电路连接图。
17
第五章：存储器 存储器扩展实例（8086）
用2片62256（32K X 8 RAM）组成8086系统 中的64K X 8 RAM。
18
地址线
A0～A10 A0～A12 A0～A14
数据线
D0～D7 D0～D7 D0～D7
6
2. 常用EPROM芯片介绍 典型芯片是27系列产品，例如， 2764（8KB×8）
27128 Vpp A12 A7 A6 A4 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND 2764 Vpp A12 A7 A6 A4 A4 A3 A2 A1 A0 Q0 Q1 Q2 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 2764 Vcc PGM NC A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 27128 Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 27256 Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 27512 Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE/Vpp A10 CE Q7 Q6 Q5 Q4 Q3
主要信号如下: A0～An：地址输入线。 D0～Dm：双向三态数据线。 CE：片选信号输入。 OE：读选通信号输入线。 WE：写允许信号输入线，低电平有效。
5
存储芯片型号
6116（2K×8b） 6264（8K×8b） 61256（32K×8b）
存储容量
2048×8b 8×1024×8b 32×1024×8b
11
存储器芯片与CPU的连接
(3) 地址线的连接： 高位地址根据地址空间要求逻辑组合产生片选信号，选择芯片； 低位地址直接送入芯片进行，确定片内单元的位置；
12
第五章：存储器 存储器扩展（8088）
13
第五章：存储器 存储器扩展（8086）
14
第五章：存储器 存储器扩展实例（8088） 用27256和62256扩展8088系统的存储器，要求EPROM 的起始地址为F0000H，RAM紧随其后，用74LS138进行 全译码。 （1）画出计算机的存储器连接图 （2）写出各存储器芯片的地址范围。