第五章 存储器
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外存储器
基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，它仿效传统 硬盘的设计，它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长， 美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。DRAM固态硬盘属 于比较非主流的设备，主要用于服务器中。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘（SSD）
优点： 读写速度快：采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬 盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。固态硬盘的快 绝不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度快才是固态硬盘的 终极特色，这最直接体现在绝大部分的日常操作中。最常见的 7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒，而SSD可达到0.1 毫秒甚至更低。
第五章 外存储器
5.2.4
1．保持光驱、光盘清洁；
2．定期清洁保养激光头； 3．保持光驱水平放置；
光驱的维护
4．养成关机前及时取盘的习惯； 5．减少光驱的工作时间； 6．少用盗版光盘，多用正版光盘； 7．正确开关盘盒； 8．利用程序进行开关盘盒；
9．谨慎小心维修；
10．尽量少放影碟；
第五章 外存储器
固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存 （FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM 作为存储介质。
第五章 外存储器
5.1.5 固态硬盘（SSD）
基于闪存类 基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是 通常所说的SSD。它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记 本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大 的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于 各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。 基于DRAM类
第五章 外存储器
5.4.2 软盘驱动器
1976年世界上第一台5.25英寸软盘驱动器由Shugart Assaciates公司为IBM的大型机研发成功，1980年索尼公司推出 了3.5英寸软驱，1.44MB、125KB/s传输速度、300rpm转速、 容易损坏。
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。
微机原理第5章半导体存储器(精)
2
高速缓冲存储器(Cache)。这个存储器 所用芯片都是高速的,其存取速度可与微处 理器相匹配,容量由几十K～几百K字节,通常 用来存储当前使用最多的程序或数据。
内存储器,速度要求较快(低于Cache),有一 定容量(受地址总线位数限制),一般都在几十 兆字节以上。
3
外存,速度较慢,但要求容量大,如软盘, 硬盘,光盘等。其容量可达几百兆至几十个 GB,又称“海量存储器”,通常用来作后备存 储器,存储各种程序和数据,可长期保存,易于 修改,要配置专用设备。
M / IO
•
1
前1K
A11
•
1
后1K
23
前 1K A =0 11 0000000000000000 ～ 0000001111111111B 即 0000～03FFH
后 1K A =1 11 0000100000000000 ～0000101111111111B 即 0800～0BFFH
可见,地址不连续!
选用存储器时,存取速度最好选与CPU 时序相匹配的芯片。另外在满足存储器总 容量前提下,尽可能选用集成度高,存储容量 大的芯片。
14
5.2 读写存储器RAM
5.2.1 静态RAM(SRAM) SRAM的基本存储电路由6个MOS管
组成,为双稳态触发器，其内部结构请自 己看书。
⒈ 2114存储芯片,为1K*4位
27
图中数据总线驱动器采用74LS245,其逻
辑框图与功能表三态如下:
门
A
•
•B
使能 方向控制
G
DIR
操作
&
•
•
0
0
BA
0
1
AB
高速缓冲存储器(Cache)。这个存储器 所用芯片都是高速的,其存取速度可与微处 理器相匹配,容量由几十K～几百K字节,通常 用来存储当前使用最多的程序或数据。
内存储器,速度要求较快(低于Cache),有一 定容量(受地址总线位数限制),一般都在几十 兆字节以上。
3
外存,速度较慢,但要求容量大,如软盘, 硬盘,光盘等。其容量可达几百兆至几十个 GB,又称“海量存储器”,通常用来作后备存 储器,存储各种程序和数据,可长期保存,易于 修改,要配置专用设备。
M / IO
•
1
前1K
A11
•
1
后1K
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前 1K A =0 11 0000000000000000 ～ 0000001111111111B 即 0000～03FFH
后 1K A =1 11 0000100000000000 ～0000101111111111B 即 0800～0BFFH
可见,地址不连续!
选用存储器时,存取速度最好选与CPU 时序相匹配的芯片。另外在满足存储器总 容量前提下,尽可能选用集成度高,存储容量 大的芯片。
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5.2 读写存储器RAM
5.2.1 静态RAM(SRAM) SRAM的基本存储电路由6个MOS管
组成,为双稳态触发器，其内部结构请自 己看书。
⒈ 2114存储芯片,为1K*4位
27
图中数据总线驱动器采用74LS245,其逻
辑框图与功能表三态如下:
门
A
•
•B
使能 方向控制
G
DIR
操作
&
•
•
0
0
BA
0
1
AB
微机原理第5章存储器系统
71
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
第五章 存储器和存储器子系统
下面是SRAM芯片628128的引脚信号（128k8）
A16~A0
A16~A0 SRAM 628128 128k 8 D7~D0
D7~D0
地址线 双向数据线 片选信号 写允许信号
WE
OE CS
CS WE
OE
输出允许信号（读）
这种芯片内部位字结构
（即8位数据每位都有）
24
二、SRAM的内部结构与典型芯片
5
一、存储器的主要技术指标（续）
2、存取速度（可用多项指标比表示）
（1）存取时间（访问时间）TA 从存储器接收到读/写命令到信息被读出或写入完成 所需的时间（决定于存储介质的物理特性和寻址部件的 结构）。 例如： ROM存取时间通常为几百 ns； RAM存取时间通常为几十 ns 到一百多 ns； 双极性RAM存取时间通常为10~20 ns。
8
一、存储器的主要技术指标（续）
3、体积与功耗 （嵌入式系统或便携式微机中尤为重要） 4、可靠性 平均故障间隔时间（MTBF），即两次故障之间的 平均时间间隔。 EPROM重写次数在数千到10万次之间； ROM数据保存时限是20年到100多年。
9
二、存储器的分类与性能
1、内存储器 也称主存储器，但有了Cache后，内存包括主存与 Cache。其速度快，价格贵，容量有限。它包括： （1）磁性存储器 磁泡存储器和磁芯存储器，信息不易丢失，但容量 小，体积大。 （2）半导体存储器 双极性存储器：速度快，功耗大，价格贵，容量 小。适宜作Cache、队列等；
10
二、存储器的分类与性能（续）
MOS存储器：速度稍慢，集成度高，功耗小，价格便宜。 a、只读存储器 ROM：掩膜ROM，厂家制造时已编程，用户不可编程， 不易挥发。 PROM：用户可一次编程（OTP）。不可擦除。 EPROM：UV-EPROM，紫外线擦除可编程ROM。 E2PROM：电可擦除可编程ROM。 b、RAM存储器（随机存取存储器，又称随机读/写存储器， 易挥发） SRAM：静态存储器，掉电后，信息丢失----挥发。 DRAM：动态存储器，即使不掉电，信息也会丢失，需要 定时刷新。
A16~A0
A16~A0 SRAM 628128 128k 8 D7~D0
D7~D0
地址线 双向数据线 片选信号 写允许信号
WE
OE CS
CS WE
OE
输出允许信号（读）
这种芯片内部位字结构
（即8位数据每位都有）
24
二、SRAM的内部结构与典型芯片
5
一、存储器的主要技术指标（续）
2、存取速度（可用多项指标比表示）
（1）存取时间（访问时间）TA 从存储器接收到读/写命令到信息被读出或写入完成 所需的时间（决定于存储介质的物理特性和寻址部件的 结构）。 例如： ROM存取时间通常为几百 ns； RAM存取时间通常为几十 ns 到一百多 ns； 双极性RAM存取时间通常为10~20 ns。
8
一、存储器的主要技术指标（续）
3、体积与功耗 （嵌入式系统或便携式微机中尤为重要） 4、可靠性 平均故障间隔时间（MTBF），即两次故障之间的 平均时间间隔。 EPROM重写次数在数千到10万次之间； ROM数据保存时限是20年到100多年。
9
二、存储器的分类与性能
1、内存储器 也称主存储器，但有了Cache后，内存包括主存与 Cache。其速度快，价格贵，容量有限。它包括： （1）磁性存储器 磁泡存储器和磁芯存储器，信息不易丢失，但容量 小，体积大。 （2）半导体存储器 双极性存储器：速度快，功耗大，价格贵，容量 小。适宜作Cache、队列等；
10
二、存储器的分类与性能（续）
MOS存储器：速度稍慢，集成度高，功耗小，价格便宜。 a、只读存储器 ROM：掩膜ROM，厂家制造时已编程，用户不可编程， 不易挥发。 PROM：用户可一次编程（OTP）。不可擦除。 EPROM：UV-EPROM，紫外线擦除可编程ROM。 E2PROM：电可擦除可编程ROM。 b、RAM存储器（随机存取存储器，又称随机读/写存储器， 易挥发） SRAM：静态存储器，掉电后，信息丢失----挥发。 DRAM：动态存储器，即使不掉电，信息也会丢失，需要 定时刷新。
微机原理和接口技术-5-2 存储系统
0110000000000000 1111111111111111
20
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
例3 （1）解：如果ROM和RAM存储器芯片都采用 8K×1的芯片，试画出存储器与CPU的连接图。
MREQ# A15-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
例2解
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
A20-18
000
3-8译码器
001
010
A17-0
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
D7~D0
D7~D0
D7~D0
…
111
WE A CS
如果采用的字节编址方式，则需要20条地址线，因为220=1024K byte。
注：字编址方式时，每个32位字地址能够访问4个字节； 如果按照字节编址方式，则每个地址只对应一个字节， 因此所需的地址数是前者的4倍， 218* 4=220 ，即需要20条地址线）
13
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
解：256K*8位SRAM芯片包含18根地址线 (1) 该存储器需要2048K/256K = 8片SRAM芯片； (2) 需要21条地址线， 因为221=2048K， 其中高3位经过译码器输出后用于芯片选择， 低18位作为每个存储器芯片的地址输入。 (3) 该存储器与CPU连接的结构图如下。
20
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
例3 （1）解：如果ROM和RAM存储器芯片都采用 8K×1的芯片，试画出存储器与CPU的连接图。
MREQ# A15-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
例2解
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
A20-18
000
3-8译码器
001
010
A17-0
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
D7~D0
D7~D0
D7~D0
…
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WE A CS
如果采用的字节编址方式，则需要20条地址线，因为220=1024K byte。
注：字编址方式时，每个32位字地址能够访问4个字节； 如果按照字节编址方式，则每个地址只对应一个字节， 因此所需的地址数是前者的4倍， 218* 4=220 ，即需要20条地址线）
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Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
解：256K*8位SRAM芯片包含18根地址线 (1) 该存储器需要2048K/256K = 8片SRAM芯片； (2) 需要21条地址线， 因为221=2048K， 其中高3位经过译码器输出后用于芯片选择， 低18位作为每个存储器芯片的地址输入。 (3) 该存储器与CPU连接的结构图如下。
第五章 存储器
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
部分译码
部分片外地址参与译码 线路较简单 地址有重叠
第 19 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
线选
个别片外地址线直接连至存储芯片的片选输入端 有大量的地址重叠 只适用于小存储容量需求的场合
第 20 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
16位系统的连接
第 21 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 22 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 23 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 26 页
存储器空间的分配和使用
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
实模式
8086的工作模式，20条地址线能寻址1MB的空间 逻辑地址——段地址：偏移地址 实际地址——段地址×16+偏移地址
所有的系统开机后首先进入实模式
第 27 页
存储器空间的分配和使用
第4 页
存储器概述
微 RAM 机 SRAM 原 DRAM 理 ROM MROM 汇 PROM 编 EPROM 接 EEPROM 口 技 术
第5 页
存储器概述
微 存储器的引脚特征 机 地址线 原 数据线 片选 理 输出允许 汇 读/写控制 编 接 口 技 术
第6 页
随机存取存储器RAM 随机存取存储器
微 XMS，扩充存储器 机 将扩充存储器分为若干个16KB的数据页，同一时刻可将四页COPY 至UMB中的页框内进行处理 原 利用EMM386.EXE，将扩展存储器模拟成扩充存储器使用 理 速度相对较慢 汇 编 接 口 技 术
部分译码
部分片外地址参与译码 线路较简单 地址有重叠
第 19 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
线选
个别片外地址线直接连至存储芯片的片选输入端 有大量的地址重叠 只适用于小存储容量需求的场合
第 20 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
16位系统的连接
第 21 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 22 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 23 页
存储器与CPU的连接 的连接 存储器与
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
第 26 页
存储器空间的分配和使用
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
实模式
8086的工作模式，20条地址线能寻址1MB的空间 逻辑地址——段地址：偏移地址 实际地址——段地址×16+偏移地址
所有的系统开机后首先进入实模式
第 27 页
存储器空间的分配和使用
第4 页
存储器概述
微 RAM 机 SRAM 原 DRAM 理 ROM MROM 汇 PROM 编 EPROM 接 EEPROM 口 技 术
第5 页
存储器概述
微 存储器的引脚特征 机 地址线 原 数据线 片选 理 输出允许 汇 读/写控制 编 接 口 技 术
第6 页
随机存取存储器RAM 随机存取存储器
微 XMS，扩充存储器 机 将扩充存储器分为若干个16KB的数据页，同一时刻可将四页COPY 至UMB中的页框内进行处理 原 利用EMM386.EXE，将扩展存储器模拟成扩充存储器使用 理 速度相对较慢 汇 编 接 口 技 术
微机原理半导体存储器
• 如 386或486微机： 物理存储器CPU能够访问旳存储器，是232字节（32
位地址线）。
虚拟存储器程序占用存储空间，可达246字节。
实存储器
由32位 RAM
地址
ROM
232＝4G
虚存储器 磁盘 设备
246＝64T
•虚拟存储器实际上是由磁盘等外存储器旳支持来 实现旳，即由操作系统把磁盘存储器当主存来使 用，以扩大内存。
所以，存储器和CPU旳连接，有三个部分： （1）、地址线旳连接； （2）、数据线旳连接； （3）、控制线旳连接。 在详细连接时应考虑下面问题：
1、CPU总线旳负载能力
在微机系统中，CPU经过总线与数片存储器和若干I/O 芯片相连，而这些芯片可能为TTL器件，或MOS器 件，所以构成系统时CPU总线能否支持其负载是必须 考虑旳问题。
24 ——VCC ——A8 ——A9 ——WE ——OE ——A10 ——CE ——D7 ——D6 ——D5 ——D4
13 ——D3
引脚功能
D0－D7 8位数据输入／输出 A0-A10地址输入 ,11位
CE 片选（芯片允许） WE 写允许 OE 输出允许
一般RAM都有这三个控制端
• 2K*8=2024*8=16384个基本元电路，用11根地址 线对其进行译码，以便对2K个单元进行选择，选 中旳8bit位同步输入/输出，数据旳方向由CE， WE，OE一起控制。
旳存取时间tRC或tWC；一般以CPU旳时序来拟定对存储
器旳存储速度旳要求 ；在存储芯片已拟定旳情况下， 则应考虑是否需要迁入TW周期等。
• 背面设计，假设能配合，不考虑插入电路。
3、存储器旳地址分配和片选问题
因为目前单片存储器旳容量依然是有限旳，所以 总是要由许多片才干构成一定容量旳存储器。
位地址线）。
虚拟存储器程序占用存储空间，可达246字节。
实存储器
由32位 RAM
地址
ROM
232＝4G
虚存储器 磁盘 设备
246＝64T
•虚拟存储器实际上是由磁盘等外存储器旳支持来 实现旳，即由操作系统把磁盘存储器当主存来使 用，以扩大内存。
所以，存储器和CPU旳连接，有三个部分： （1）、地址线旳连接； （2）、数据线旳连接； （3）、控制线旳连接。 在详细连接时应考虑下面问题：
1、CPU总线旳负载能力
在微机系统中，CPU经过总线与数片存储器和若干I/O 芯片相连，而这些芯片可能为TTL器件，或MOS器 件，所以构成系统时CPU总线能否支持其负载是必须 考虑旳问题。
24 ——VCC ——A8 ——A9 ——WE ——OE ——A10 ——CE ——D7 ——D6 ——D5 ——D4
13 ——D3
引脚功能
D0－D7 8位数据输入／输出 A0-A10地址输入 ,11位
CE 片选（芯片允许） WE 写允许 OE 输出允许
一般RAM都有这三个控制端
• 2K*8=2024*8=16384个基本元电路，用11根地址 线对其进行译码，以便对2K个单元进行选择，选 中旳8bit位同步输入/输出，数据旳方向由CE， WE，OE一起控制。
旳存取时间tRC或tWC；一般以CPU旳时序来拟定对存储
器旳存储速度旳要求 ；在存储芯片已拟定旳情况下， 则应考虑是否需要迁入TW周期等。
• 背面设计，假设能配合，不考虑插入电路。
3、存储器旳地址分配和片选问题
因为目前单片存储器旳容量依然是有限旳，所以 总是要由许多片才干构成一定容量旳存储器。
第五章存储器
②读写方式 RAM：随机存取存储器 ROM：只读存储器
上午3时16分
9
第五章 存储器
③读写顺序 SAM(sequential)：顺序存取，存取时间与存储单元的物理 位置有关，如磁带。 RAM：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。 DAM(Director)：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。
上午3时16分
29
第五章 存储器
⑶异步式 • 以上两种方式的结合，在2ms的时间内，把存储单元分散地
刷新一遍。
上例： 32×32阵，2ms/32=62.5 μs(每行刷新的平均间隔)
特点：折中，使用较多
另外，异步刷新方式还可以采取不定期刷新方式，可以在主机 不访存的时间内刷新，这种方式取消了机器的死区，但刷 新控制线路极其复杂。
上午3时16分
4
第五章 存储器
２、存取速度（存取时间、存取周期） 存取时间： （访问时间、读/写时间） • 指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存取周期： （读写周期、访内周期） • 存储器从接受读/写命令信号始，将信息读出或写入后，到
接到下一个读/写命令为止所需的时间。 一般情况下，存取周期存取时间 ，为什么？ • 因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢
②写入态
• V字=1 ，使T3T4都导通
写1：VD=1,
V D
＝0，VA＝1,
VB＝0
T1截止，T2导通
D
写0：VD=0,
V D
＝1，VA＝0, VB＝
1
T1导通，T2截止
上午3时16分
D w
16
第五章 存储器
③读出态
V字=1 ，使T3T4都导通 读1：因原存1， T1截止，T2导通，
上午3时16分
9
第五章 存储器
③读写顺序 SAM(sequential)：顺序存取，存取时间与存储单元的物理 位置有关，如磁带。 RAM：随机存取，存取时间与存储单元的物理位置无关。 DAM(Director)：直接存取，介于上述二者之间，如磁盘。
上午3时16分
29
第五章 存储器
⑶异步式 • 以上两种方式的结合，在2ms的时间内，把存储单元分散地
刷新一遍。
上例： 32×32阵，2ms/32=62.5 μs(每行刷新的平均间隔)
特点：折中，使用较多
另外，异步刷新方式还可以采取不定期刷新方式，可以在主机 不访存的时间内刷新，这种方式取消了机器的死区，但刷 新控制线路极其复杂。
上午3时16分
4
第五章 存储器
２、存取速度（存取时间、存取周期） 存取时间： （访问时间、读/写时间） • 指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存取周期： （读写周期、访内周期） • 存储器从接受读/写命令信号始，将信息读出或写入后，到
接到下一个读/写命令为止所需的时间。 一般情况下，存取周期存取时间 ，为什么？ • 因为对任何一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢
②写入态
• V字=1 ，使T3T4都导通
写1：VD=1,
V D
＝0，VA＝1,
VB＝0
T1截止，T2导通
D
写0：VD=0,
V D
＝1，VA＝0, VB＝
1
T1导通，T2截止
上午3时16分
D w
16
第五章 存储器
③读出态
V字=1 ，使T3T4都导通 读1：因原存1， T1截止，T2导通，
单片机教程 第5章-存储器
MOS存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点、作用以及制造工艺可分为： 存储器按工作特点
动态DRAM 数据存储器 动态 RAM Random Access Memory 静态SRAM 静态 MOS存储器 存储器 掩膜ROM — Read Only Memory 非易失 掩膜 ROM 现场可编程 现场可编程PROM — Programmable ROM 程序存储器 可擦可编程EPROM — Erasable PROM 可擦可编程 电可擦可编程E 电可擦可编程 2ROM — Electrically EPROM 闪速存储器 — Flash Memory
第5章：半导体存储器
本章基本要求： 本章基本要求：
1、存储器基本概念 2、RAM、ROM存储器工作原理RAM、ROM存储器工作原理 存储器工作原理51单片机系统外部存储器的连接 单片机系统外部存储器的连接* 3、51单片机系统外部存储器的连接*
单极性MOS存储器分类 存储器分类 单极性
易失
双极性存储器有TTL、ECL
5.1
半导体存储器基础
1、单译码编址存储器 如图：注意地址译码器、存储器阵列。 如图：注意地址译码器、存储器阵列。
5.1
半导体存储器基础
2、双译码编址存储器 如图：注意它的译码与选中单元的过程。 如图：注意它的译码与选中单元的过程。
5.2
只读存储器ROM 只读存储器
特点： 存放的信息是固定的， 特点 ： 存放的信息是固定的 ， 不会随停电而 丢失。在使用过程中，其信息只可以读取， 丢失 。 在使用过程中 ， 其信息只可以读取 ， 不可 以改写。 以改写。 常用的ROM种类有： ROM种类有 常用的ROM种类有： 掩模ROM 由制造厂家写入信息。 ROM， 1、掩模ROM，由制造厂家写入信息。 PROM，由用户一次性写入信息。 2、PROM，由用户一次性写入信息。 EPROM，多次可改写ROM ROM， 3、EPROM，多次可改写ROM，可由用户使用紫外线 灯擦除再次写入信息。 灯擦除再次写入信息。 EEPROM，可用电脉冲擦除， 4、EEPROM，可用电脉冲擦除，并再次由用户写入 信息。 信息。
微机原理第五章存储器培训教材
74LS138 是16pin
单电源芯片
G1
Y0
当G1=H，G2A=G2B=L，芯片进行译码， 否则输出全H
G2A G2B
•
•
进行译码时，译码表为： A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 00 0 1 1 1 1 1 1 1
C
•
•
B
A
Y7
1 00 1 0 1 1 1 1 1 1
集成度高
双极型（TTL）：速度快，功耗大，集成度低 单极型（MOS）：价格便宜，功耗低，集成度高
速度快，存取时间为几n s ～几百 n s 级
随机存取存储器RAM
CPU按地址对RAM进行读写操作。断电后，数据丢失。
(1) SRAM—— 静态RAM SRAM 基本电路(1位)是由6门MOS管组成的双稳态电路。 SRAM 的集成度较低、功耗较大、存取速度非常快、
3、部分译码选择法
在系统内存比较小的情况下，可将较低的片选地址线参与 片选译码；较高的片选地址线不参与片选译码，默认全0。
A0～A12
A13 A14 A15 A16～A19
8088 主控板
M/IO
WR RD D0～D7
A Y0 B Y1
Y2 C Y3 E1 Y4
Y5 E2 Y6 E3 Y7
片选译码 74LS138
0A000H 6264(2)
0BFFFH
0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11
系统片 选译码
6264地址线13根 存储器片内译码
A0～A12
A13 A14 A15 A16～A19 或
第五章 存储器
A• 4 0• … • 1• 0• … • 1•
A• 3 0• … • 1• 0• … • 1•
A• 2 0• … • 1• 0• … • 1•
A• 1 0• … • 1• 0• … • 1•
A 0 0 … 1 0 … 1
• • • • • •
× • × • × • × • × • × •
9
× • × • × • × • × • × •
线性选择方式、部分译码方式、全译码方式
下面通过举例说明（以8088CPU为例）
1、线性选择方式
片间寻址原则：用CPU高位地址线的一根或某几根
组合形成片选信号。
例5-1：使用SRAM芯片Intel6264 （8K×8位）组成16K×8的存储器 系统，设计6264与8088CPU的硬件 连接图，并分析各芯片的地址范围
刷新地址 计数器 地址 多路器
地址总线
地址
CPU
刷新定时器 读/写 仲裁 电路 RAS 定时 CAS 发生器 WR
DRAM
数据缓冲器
图5-6 DRAM控制器逻辑框图
三、高速缓冲存储器（Cache） 主要由硬件来实现，对程序员是透明的。
理解： •Cache的基本概念； •基本工作原理； •命中率； •Cache的分级体系结构
Vcc /WE CE2 A3 A2 A1 /OE A0 /CE1 IO7 IO6 IO5 IO4 IO3
其中： A12~A0：地址线
IO7~IO0：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
/CE1,CE2：片选 Vcc：+5V, GND：地
图5-3 6264芯片管脚图
下图为6264芯片与CPU的连接：
第五章 存储器
a. 静态RAM (速度快,存储容量小,集成度低,无需刷新 ) b. 动态RAM (速度慢,存储容量大,集成度高,需刷新 )
1.静态SRAM 构成
• 存储元由双稳态触发器构成。双稳态触发器有两个稳定 状态，可用来存储一位二进制信息。只要不掉电，其存 储的信息可以始终稳定地存在。
• 集成度较高，功耗比双极型的低 • 存取速度较动态RAM快。 • SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
读写存储器RAM
组成单元 速度 集成度
应用
SRAM 触发器 快 低 小容量系统
DRAM 极间电容 慢 NVRAM 带微型电池 慢
高 大容量系统 低 小容量非易失
第二节 随机存取存储器RAM
1、定义：在计算机正常工作状态下,存储器的信息既可以随 机读,又可以随机写。
2、性质：RAM中的信息具有易失性。 3、分类:
也可以接地址线高位，或接地址译码器的输出端。 ③ 读写控制信号并联接到控制总线中的读写控制线上。 ④ 数据线分高低部分分别与数据总线相应位连接。
33
2.存储容量的扩展 • 线选法译码电路:用高端地址线作为芯片片选控制线。
D7～D0 A12～A0
A12～A0
0 0000 0000 0000 D7～D0 A12～A0
A19～A0 M/IO 1
WR D7～D0
CE A19～A0 1M×1(0#)
CE A19～A0 1M×1(1#)
CE A19～A0 1M×1(2#)
WE I/O
WE I/O
WE I/O
D0
D1
D2
CE A19～A0 1M×1(7#) WE I/O
D7
31
例2、2114（1K×4位）扩展1K×8位存储器
1.静态SRAM 构成
• 存储元由双稳态触发器构成。双稳态触发器有两个稳定 状态，可用来存储一位二进制信息。只要不掉电，其存 储的信息可以始终稳定地存在。
• 集成度较高，功耗比双极型的低 • 存取速度较动态RAM快。 • SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
读写存储器RAM
组成单元 速度 集成度
应用
SRAM 触发器 快 低 小容量系统
DRAM 极间电容 慢 NVRAM 带微型电池 慢
高 大容量系统 低 小容量非易失
第二节 随机存取存储器RAM
1、定义：在计算机正常工作状态下,存储器的信息既可以随 机读,又可以随机写。
2、性质：RAM中的信息具有易失性。 3、分类:
也可以接地址线高位，或接地址译码器的输出端。 ③ 读写控制信号并联接到控制总线中的读写控制线上。 ④ 数据线分高低部分分别与数据总线相应位连接。
33
2.存储容量的扩展 • 线选法译码电路:用高端地址线作为芯片片选控制线。
D7～D0 A12～A0
A12～A0
0 0000 0000 0000 D7～D0 A12～A0
A19～A0 M/IO 1
WR D7～D0
CE A19～A0 1M×1(0#)
CE A19～A0 1M×1(1#)
CE A19～A0 1M×1(2#)
WE I/O
WE I/O
WE I/O
D0
D1
D2
CE A19～A0 1M×1(7#) WE I/O
D7
31
例2、2114（1K×4位）扩展1K×8位存储器
微机原理及接口技术课件第5章 存储器
引脚号
2764
27128
27256
27512
引脚号
2764
27128
27256
27512
1
VPP
VPP
VPP
A15
15
D3
D3
D3
D3
2
A12
A12
A12
A12
16
D4
D4
D4
D4
3
A7
A7
A7
A7
17
D5
D5
D5
D5
4
A6
A6
A6
A6
18
D6
D6
D6
D6
5
A5
A5
A5
A5
19
D7
D7
D7
D7
6
A4
例如：6264静态RAM的容量为8K x 8bit NMC41257的容量为256K x 1bit
某一芯片有多少个存储单元，每个存储单元存储若干位，由于其数值一般 都比较大，存储容量常以字节（Byte）表示。因此常以K表示210，以M表示 220，G表示230。如256KB等于256×210×8bit，32MB等于32×220×8bit。
A4
行 译
存储器阵列
VCC
…
…
码
128x128
GND
A10
WE
I/O1
…
…
…
输入数 据控制
列I/O 列译码
OE
I/O8
CE
…
… …
…
CE
1
WE
0 0
＆ 0
A0A1A2A3
0
微机原理与接口技术第五章存储器
数据只能读出不能写入，断电后数据不丢 失，常用作固定数据存储。
RAM的分类与特点
静态随机存取存储器（SRAM）
动态随机存取存储器（DRAM）
速度快，集成度低，功耗大，常用作高速 缓冲存储器。
速度较慢，集成度高，功耗小，常用作主 存储器。
异步随机存取存储器（DRAM）
只读存储器（ROM）
速度慢，集成度高，功耗小，价格便宜， 常用于大容量存储。
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
交换。
存储器接口的信号线
01
02
03
地址线
用于传输CPU发出的地址 信号，指向主存储器中的 某个单元。
高密度化
随着技术的不断发展，存储器的容量和集成度将不断提高，以满 足不断增长的数据存储需求。
异构存储集成
未来存储器将朝着异构存储集成的方向发展，结合不同类型存储 器的优点，实现更高效、可靠的数据存储。
新型存储技术
新型存储技术如相变存储器、阻变存储器和闪存等将继续得到发 展，并逐渐应用于商业领域。
04
存储器接口
04
存储器接口
存储器接口的基本概念
01
02
03
存储器接口是CPU与主 存储器之间的连接桥梁 ，负责数据的传输和控
制。
存储器接口的主要功能 包括地址译码、数据传
输、读写控制等。
存储器接口的信号线包 括地址线、数据线、控 制线等，用于实现CPU 与主存储器之间的信息
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12 根用于每个芯片的片内地址输入。
6
习题 CH5 存储器
和外存相比，内存的特点是
A 。
B．容量小、速度快、成本低
D．容量大、速度快、成本低
A．容量小、速度快、成本高
C．容量大、速度快、成本高
下列说法中， B 是正确的。
A．EPROM是不能改写的
B．EPROM是可改写的，但它不能作为读/写存储器 C．EPROM是可改写的，所以也是一种读/写存储器
(2) 存储器类型为RAM 总容量为 4K×8 地址范围: 0# 2000H-27FFH 1# 2800H-2FFFH
11
习题 CH5 存储器
下图是与8088 CPU相连的用Intel 2114 构成的
RAM存储器区。
（1）说明一片2114的存储容量为多少？
（2）计算该存储器区的总容量为多少？ （3）说明每一组2114的地址范围 ？
D．EPROM只能改写一次
8
习题 CH5 存储器
硬件接口设计
下图为8088 CPU和某存储器电路连接图，请回答以
下问题：
(1) 将CPU的信号线与存储器相连。
(2) 存储器是什么类型（RAM、ROM）？总容量为多 少？各存储芯片的地址范围分别是多少？
9
习题 CH5 存储器
10
习题 CH5 存储器
12
习题 CH5 存储器
13
习题 CH5 存储器
1）1K×4
2）2K×8或2KB 3）地址分配范围
第一组 ： A19~ A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最小地址 0 ~ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000H 最大地址 0 ~ 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 003FFH 第二组： 0 ~ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00400H 0 ~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 007FFH
习题 CH5 存储器
存储器
下图为8086CPU和两片存储器的电路连接图:
1
习题 CH5 存储器
请回答以下问题： 1. 将CPU的相关信号与存储器相连，并说明每个存
储器的容量。
2. 要求1#存储器和2#存储器的起始地址分别为
4000H和6000H，试在图中完成地址译码器的连接
（不考虑高4位地址译码和奇偶字节库）。
D．EPROM只能改写一次
7
习题 CH5 存储器
和外存相
D．容量大、速度快、成本低
A．容量小、速度快、成本高
C．容量大、速度快、成本高
下列说法中， B 是正确的。
A．EPROM是不能改写的
B．EPROM是可改写的，但它不能作为读/写存储器 C．EPROM是可改写的，所以也是一种读/写存储器
14
3. 编写程序片段，将1#存储器中的内容以相反的顺
序拷贝到2#存储器中（即1#存储器的第一个字节 复制到2#存储器的最后一个字节位置，第二个字
节复制到2#存储器的倒数第二个字节位置）。
2
习题 CH5 存储器
解答：
1. 每片存储器的
容量均为
8K×8
2. 连接如图所示
3
习题 CH5 存储器
3. 程序片段
MOV AX,0 MOV DS,AX MOV CX,2000H MOV SI,4000H MOV DI,7FFFH L1:MOV AL,[SI] MOV [DI],AL INC SI DEC DI LOOP L1
4
习题 CH5 存储器
内存按存储器性质分类通常分为
ROM 。 若用2K×8的RAM芯片组成12KB的内存总容量， 则共需 6 18
RAM 和
个这样的芯片。
若256KB的RAM具有8条数据线，则它具有
条地址线。
5
习题 CH5 存储器
若256K位（bit）的SRAM芯片具有8条数据线，则它具有
的地址线条数为 15 。
已知某微机系统的存储器由三个芯片组组成，每个芯片
组容量为4K字节，总容量为12K字节。试问：为满足其 编址范围，至少需要地址总线中的 14 其中 根，