微机原理与接口技术第3章

27256引脚图
Vpp 1 A12 2
A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 D0 11 D1 12 D2 13 GND 14
28 Vcc 27 A14 26 A13 25 A8
24 A9 23 A11 22 OE 21 A10 20 CE 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
按使用属性
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
详细分类，请看图示
图 半导体存储器的分类
半导体 存储器
随机存取存储器 （RAM）
静态RAM（SRAM） 动态RAM（DRA膜式ROM 一次性可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM）
书图3-9是4×4位MOS型掩膜ROM的结构示 意图 。
2、EPROM
顶部开有一个圆形的石英窗口，用 于紫外线透过擦除原有信息
一般使用专门的编程器（烧写器） 进行编程
编程后，应该贴上不透光封条 出厂未编程前，每个基本存储单元
都是信息1 编程就是将某些单元写入信息0
二、常用ROM芯片2716
每个存储单元存放多位（4、8、16等） 每个存储单元具有一个地址
一、RAM的结构（续）
2、DRAM：
DRAM的基本存储单元是单个场效应管 及其极间电容
必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体：
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
二、半导体存储器的组成
①地址寄存存储储体地址译器芯片的存主储要体部分，用读写电来存储信数据寄息
AB②存地址译码 码电路
功能
28 Vcc 27 WE* 26 NC 25 A8 24 A9 23 NC 22 OE* 21 A10 20 CE* 19 I/O7 18 I/O6 17 I/O5 16 I/O4 15 I/O3
EEPROM芯片2864A
NC 1
存储容量为8K×8
28个引脚：
13根地址线A12～A0 8 根 数 据 线 I/O7 ～
每个存储单元存放一位 需要8个存储芯片构成一个字节单元 每个字节存储单元具有一个地址
二、常用RAM芯片。A6 1
A5 2
存储容量为1024×4 18个引脚：
A4 3 A3 4 A0 5
10根地址线A9～A0
A1 6
4根数据线I/O4～I/O1 片选CS*
A2 7 CS* 8
读写WE*
片选端CS*或CE*
有效时，可以对该芯片进行读写操作
输出OE*
控制读操作。有效时，芯片内数据输出 该控制端对应系统的读控制线
写WE*
控制写操作。有效时，数据进入芯片中 该控制端对应系统的写控制线
三、半导体存储器的读写操作
在CPU向存储器发出读操作命令时，主存储器顺序完 成以下操作： （1）由CPU控制将相应存储单元的地址码送地址寄存 器中； （2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、 列信号，标定所访问的存储单元； （3）在CPU的统一控制下，由控制电路将读命令转换成 读写电路的操作，将标定存储单元的内容传送到数据线上 去。 （ 4）在CPU的控制下，将数据线上的信息传到CPU内部 的指定部件中，完成存储器的读操作。
M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
② 地址译码电路
0
A5
0 1
存储单元
单译码A结2 构行
1
A4 A3 A2 A1 A0
译 码 器
63
64个 单双元双主译译要码AA码采结10 可用构简的译码化译7 芯码0 片 结6设 构41个计单元
7
列译码
单译码 双译码
A3A4A5
③ 片选和读写控制逻辑
I/O0 片选CE*
读写OE*、WE*
A12 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 I/O0 11 I/O1 12 I/O2 13 GND 14
功能
28 Vcc
27 WE*
26 NC
25 A8 24 A9 23 A11 22 OE*
21 A10 20 CE*
§3.3 RAM的结构及其常用芯片
静态RAM SRAM 2114 SRAM 6264
动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164
一、RAM的结构
1、 SRAM：
SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 SRAM一般采用“十字结构”存储矩阵：
27256逻辑图
A14
A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A4
A3
A2
A1
A0 CE OE
补充： EEPROM
用加电方法，进行在线（无需拔下， 直接在电路中）擦写（擦除和编程一 次完成）
有字节擦写、块擦写和整片擦写方法 并行EEPROM：多位同时进行 串行EEPROM：只有一位数据线
详细展开，注意对比
1、读写存储器RAM
组成单元 速度 集成度
SRAM 触发器
快
低
DRAM 极间电容 慢
高
集成 带刷新电路 较快 高
RAM
应用 小容量系统 大容量系统
大容量
2、只读存储器ROM
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；
二、存储器的性能指标
1、存储容量 存储容量就是存储器所能容纳的二进制信息的数
量。如果计算机的存储器由多块存储器芯片组成，则 存储容量即为各芯片存储容量之和。
存储容量的常用单位还有字节（Byte），千字节 （KB）、兆字节（MB）、和吉字节（GB）。 1KB=210B=1024B 1MB=1024KB=1048576B=220B
1GB=1024MB=1048576KB=1073741824B=230B
2、存取速度
存储器的速度常用读/写时间、读写/周期和存取速度 等指标来衡量。
读/写时间是指从存储器接到读（或写）的命令到完 成读（或写）操作所用的时间，也称为存储器存取时间， 用TA表示。目前大多数计算机在TA在纳秒（ns）到几十纳 秒数量级。
EEPROM芯片2817A
存储容量为2K×8
28个引脚：
11根地址线A10～A0 8根数据线I/O7～I/O0 片选CE* 读写OE*、WE* 状态输出RDY/BUSY*
NC 1 A12 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 I/O0 11 I/O1 12 I/O2 13 GND 14
A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 D0 11 D1 12
D2 13
功能
GND 14
28 Vcc 27 PGM* 26 NC 25 A8 24 A9 23 A11 22 OE* 21 A10 20 CE* 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
EPROM芯片27256
功能
VDD A8 A9 VPP OE*
A10 CE*/PGM
DO7 DO6 DO5 DO4 DO3
EPROM芯片2764 Vpp 1
A12 2
A7 3
存储容量为8K×8
A6 4
28个引脚：
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0 片选CE*
编程PGM*
读写OE*
编程电压VPP
三、半导体存储器的读写操作（续）
存储器的写操作可以描述如下： （1）在CPU的控制下，将要访问的存储单元地址码送 地址寄存器中； （2）地址译码器将地址寄存器中的地址码译成相应行、 列信号，标定所访问的存储单元。 （3）在CPU的控制下，将CPU内某部件的内容送数据线 上。
（4）在CPU的统一控制下，由控制电路将写命令转换成 相应的读写电路的操作，将数据线上的信号传到指定单元， 完成存储器的写操作。
19 I/O7 18 I/O6 17 I/O5 16 I/O4 15 I/O3
§3.2 半导体存储器的工作原理
除采用磁、光原 理的辅存外，其 它存储器主要都 是采用半导体存 储器
本章介绍采用半 导体存储器及其 组成主存的方法
CPU CACHE
主存（内存） 辅存（外存）
一、半导体存储器的分类
按制造工艺
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
GND 9
18 Vcc
17 A7 16 A8 15 A9 14 I/O1 13 I/O2 12 I/O3 11 I/O4 10 WE*
功能
SRAM芯片6264 NC 1 A12 2
A7 3
存储容量为8K×8
A6 4 A5 5
28个引脚：
A4 6
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0
读/写周期是指存储器完成一次完整的存取操作所需 的时间，即存储器进行两次独立的操作（读或写）所需的 时间间隔，也称存储周期，用TM表示。通常TM比TA稍大， 原因是存储器在进行读写操作之间需要稳定时间，而有些 存储器需要刷新时间。
2、存取速度（续）
存取速度是指每秒从存储器读写信息的数量，用 BM表示，设W为存储器传送的数据宽度（位或字节）， 则BM=W/TA，单位为位/秒或字节/秒。
存储容量为2K×8
24个引脚：
11根地址线A10～A0 8根数据线DO7～DO0 片选/编程CE*/PGM 读写OE* 编程电压VPP
A7 1
24
A6 2
23
A5 3
22
A4 4
21
A3 5
20
A2 6
19
A1 7
18
A0 8
17
DO0 9
16
DO1 10
15
DO2 11
14
Vss 12 13
三、存储器的分类
存储器
主存储器 外存储器
1、主存储器，简称主存，（也叫内存），可以被 CPU直接访问，以较快的速度进行读写操作，主要用 来存放计算机当前运行所需的程序和数据。
2、外存储器，简称外存，（也叫辅存），其工作速 度较低，不能直接与CPU进行数据交换，只有先将程 序和数据送入内存，才能被CPU处理。
A3 7 A2 8 A1 9
片选CS1*、CS2
A0 10
读写WE*、OE*
D0 11 D1 12
D2 13
GND 14
功能
28 +5V 27 WE* 26 CS2 25 A8 24 A9 23 A11 22 OE* 21 A10 20 CS1* 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
路
存 DB
根据输入的地址编码来选中芯片内某个特 定的存储单元控制电路
③ 片选和读写控制逻辑
选中存储芯O片E，W控E制CS读写操作
① 存储体（存储矩阵）
示例
每个存储单元具有一个唯一的地址， 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、数据线个数有关：
芯片的存储容量＝2M×N ＝存储单元数×存储单元的位数
§3.4 ROM的结构及其常用芯片
EPROM EPROM 2716 EPROM 2764
EEPROM EEPROM 2717A EEPROM 2864A
一、ROM的结构
1、掩膜ROM ： 第一章图1-23中的D0~D3即为由半导体二极管
构成的存储器“位”电路，每位上是否有二极管 是由程序决定，且在芯片出厂时固定下来，不可 改变。
§ 3.1 概述
一、存储器的基本概念
现代计算机将编好的程序和需要处理的数据事 先存放在存储器中，这样计算机可以脱离人的干预而 自动运行。
在计算机系统中，输入设备在CPU的控制下将程 序和数据送入存储器，CPU从存储器中提取程序，按 程序的指令控制计算机的运行，对存储器中的数据进 行相应的处理，最后输出设备在CPU的控制下将存储 器中的结果送出打印显示。