存储器的分类和主要性能指标

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第6章 半导体存储器及接口
2、内存储器的主要性能指标 ⑴内存储容量
表示一个计算机系统内存储器存储数据多少的指标。 存储容量=字数 ×字长
注意： ①以字节为单位。 ②内存容量与内存空间的区别 内存容量：若某微机配置2条128MB的SDRAM内存条，
则其内存容量为256MB。 内存空间：又称为存储空间、寻址范围，是指微机的寻址
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第6章 半导体存储器及接口
④可电擦除只读存储器（E2PROM）
E2PROM 有多种电路
结构。右图为Flotox结
构的E2PROM结构剖面
图。
厚度＜200埃，在场
强>107V/cm时，下漏与
浮栅之间可以进行双向 电子运动，实现对单元 的擦和写。
Flotox E2PROM 的单元电路
例如：Intel 2816 E2PROM 容量为 2K×8
所以该6264芯片的地址范围为3E000H～3FFFFH
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§6.3 SRAM、ROM与CPU的连接方法 ⒈要解决的技术问题 ⑴ SRAM、ROM的速度要满足CPU的读/写要求； ⑵ SRAM、ROM的字数和字长要与系统要求一致； ⑶ 所构成的系统存储器要满足CPU自启动和正常运行条件。 ⒉存储器扩展技术
程序和数据；
（外存）
软/硬磁盘
介质： 光盘
磁带等
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（2）按存储介质划分 磁芯存储器 半导体存储器 磁泡存储器 磁表面存储器 激光存储器等
本章主要讲授半导体存储器。 在微型计算机中，半导体存储器主要作为
内存储器使用。
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当单个存储器芯片不能满足系统字长或存储单元个数 的要求时，用多个存储芯片的组合来满足系统存储容量的 需求。这种组合就称为存储器的扩展。
存储器扩展的几种方式： ⑴位扩展
当单个存储芯片的字长（位数）不能满足要求时，就 需要进行位扩展。
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位扩展方法： 将每个存储芯片的地址线、控制线 “同名”并连
能力，与CPU被使用的地址总线宽度有关 。
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第6章 半导体存储器及接口
③芯片容量 是指一片存储器芯片所具有的存储容量。
例如： SRAM芯片6264的容量为8K×8bit，即它有8K个
单元，每个单元存储8位（一个字节）二进制数据。 DRAM芯片NMC4l256的容量为256K×lbit，即它
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⒋应用举例 ⑴ 8位存储器接口 （用于8088、80188的8位数据总线） 例1：用UVEPROM 2764和SRAM 6264组成8088的内存储器
要求形成16KB ROM和16KB RAM。 解：①分析
∵ UVEPROM 2764和SRAM 6264 都是8K×8的存储器； 而系统存储器都是16KB=16K×8。 ∴ ROM和RAM都只需要进行字数扩展，各需要 16K/8K×8/8=2 （片）
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⑤快擦除读写存储器（Flash Memory)
写入速度类似于RAM， 掉电后内容又不丢失的一 种新型EPROM。 Intel 公司的Flash Memory：
28F001BX (1Mb);
28F200BX (2Mb);
28F400BX (4Mb);
在一起，数据线分别连接至系统数据总线的不同位上 。
例如：
用4K×4位的SRAM芯片构成4K×8位的存储器。
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⑵字扩展 当单片存储器的字长满足要求，而存储单元的
个数不能够时，就需要进行字扩展。 字扩展方法：
将每个芯片的地址线、数据线和读/写控制线等 按信号名称并连在一起，只将选片端分别引到地址 译码器的不同输出端，即用片选信号来区别各个芯 片的地址。
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⒊片选信号的产生方法 产生片选信号的方法很多，归纳起来有三种： （设该存储器工作在8088CPU系统中）
⑴线选法 用剩余的高位地址线作为片选信号。 上例中芯片使用地址线A0—A15，则A16—A19为剩余的
高位地址线，都可以作为片选信号。
优点：线路简单，成本低； 缺点：芯片组地址不连续，容易产生总线冲突。
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⑵实用静态存储器芯片举例 6264芯片是8K×8bit的CMOS SRAM静态存储器。 ① 6264存储芯片的引线及其功能
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② SRAM 6264操作时序图
写操作时序图
读操作时序图
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③6264在8088系统中的应用
6264的全地址译码连接图 用138译码器实现全地址译码连接
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6264芯片在上述系统中的地址范围： A19A18A17A16A15A14A13A12A11…A0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 …0 … 0 0 1 1 1 1 1 1 1 …1
和字扩展才能满足存储容量的需求。 设系统存储器容量为：M×N位 使用的存储器芯片容量为：L×K位 （L＜M, K＜N） 则需要存储器数量为：(M／L)×(N／K) 片
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例如： 用Intel 2164构成容量为128KB的内存。
解：①求所需存储器芯片数量 ∵2164是64K×1位的芯片 ∴所需的芯片数为 （128/64）×（8/1）=16 （片） ②地址线的分配 寻址（217=128K）个内存单元至少需要17位
性编程，重复读出。 熔断丝型PROM是以
熔丝的接通或断开来 表示存储信息是“1/0”。 例如：
熔断丝型8×4ROM
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第6章 半导体存储器及接口 ③可擦可编程只读存储器（EPROM）
EPROM 27C020 256K×8
EPROM 2732 4K×8
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§6.1 存储器的分类和主要性能指标
存储器是计算机系统的记忆设备。它用来存放 计算机的程序指令、要处理的数据、运算结果以 及各种需要计算机保存的信息，是计算机中不可 缺少的一个重要组成部分。 1、存储器的分类 （1）按存储器与中央处理器的关系分 内部存储器 外部存储器
有256K个单元，每个单元存储1位二进制数据。 ⑵最大存取时间
内存储器从接收寻找存储单元的地址码开始， 到它取出或存入数码为止所需要的最长时间。
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⑶功耗 包括“维持功耗”和“操作功耗”两种。
⑷可靠性 一般指存储器对电磁场及温度等变化的抗干
扰能力。通常用“平均无故障时间”来表示。 目前所用的半导体存储器芯片的平均故障间
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例如： 用两片64K×8位的SRAM芯片构成容量为128KB
的存储器。
两片芯片的地址范围：20000H～2FFFFH和30000H～3FFFFH。
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MN
第6章 半导体存储器及接口
⑶字位扩展 在构成一个实际的存储器时，往往需要同时进行位扩展
A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11… A0 芯片地址 芯片号 × × × × × 0 0 0 0 … 0 00000H SRAM 1# × × × × × 0 0 1 1 … 1 01FFFH SRAM 1# × × × × × 0 1 0 0 … 0 02000H SRAM 2# × × × × × 0 1 1 1 … 1 03FFFH SRAM 2# × × × × × 1 0 0 0 … 0 0FC000H ROM 1# × × × × × 1 0 1 1 … 1 0FDFFFH ROM 1# × × × × × 1 1 0 0 … 0 0FE000H ROM 2# × × × × × 1 1 1 1 … 1 0FFFFFH ROM 2#
28F008SA (8Mb); Flash Memory的主要应用： 作为代码存储器； 作为固态大容量存储器； 用作固态盘。
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⒉ 随机存取存储器RAM
RAM主要用来存放当前运行的程序、各种输入/输出数 据、中间运算结果及堆栈等，其内容可随时读出、写入或修改， 掉电后内容会全部丢失。 ⑴ SRAM的基本结构
①掩膜编程的ROM（Mask Programmed ROM）
例如：采用“并联单元阵列”的掩膜ROM 薄栅氧化层的 管子为正常开启
厚栅氧化层的 管子为高开启
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②可编程只读存储器（Programmable ROM） 有“熔断丝型”和“PN结击穿型”两种。用户可以对其一次
译码电路太复杂，成本高。
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第6章 半导体存储器及接口
⑶部分地址译码法 仅用剩余高位地址线的一部分（而不是全部）译码
产生片选信号。 在上例中，仅用A16经译码器产生Y0-Y1作为片选信号。
优点： 译码电路简单，且可使芯片组地址连续，也不会产生
总线冲突； 缺点：
每个存储单元有多个重叠地址，但不影响 正常操作。
系统存储器需要地址线： log232K=15 (根) 存储器芯片需要地址线： log28K=13 (根) 用15-13=2根高位地址线译码产生片选信号线。
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②地址分配 要考虑CPU自启动条件，在8088系统中存储器操作时 IO/M=0，
ROM要包含0FFFF0H单元，正常运行时要用到中断向量区 0000:0000-0000:003FFH，所以RAM要包含这个区域。
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第6章 半导体存储器及接口
半导体存储器的分类：
按工作方式分 按制造工艺分 按存储机理分
双极型RAM
随机存取存储器
静态读写存储器(SRAM)
（RAM）
金属氧化物型
（MOS）RAM 动态读写存储器（DRAM）
ROM
PROM
只读存储器
EPROM
（R0M）
E2PROM
闪速E2PRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱM（FLASH）
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§6.2 半导体存储器件 ⒈只读存储器（ROM）
ROM具有掉电后信息不会丢失的特点，一般用于存放 固定的程序和数据等。如监控程序、BIOS程序、字库等。 ⑴ ROM的结构和特点
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⑵ ROM的分类 按生产工艺和工作特性分为：
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⑵全译码法 用剩余的所有高位地址线经译码器产生各存储器芯片的片选
信号，使每一个存储器单元在整个内存空间中具有唯一的一个 地址。
在上例中，可用高位地址线A16—A19，经译码器产生24个译 码输出，从中选择Y0-Y1作为片选信号。 优点：
每个存储单元地址是唯一的，芯片组地址连续，不会产生 总线冲突； 缺点：
隔时间（MTBF）约为5×l06～l×108小时左右。
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⑸集成度 每片存储器芯片上集成的基本存储单元的个数。 常用存储器芯片有：
1K位/片， 如：Intel 2115A (1K×1); 16K位/片，如：MCM2167H35L(16K×1); 64K位/片，如： MCM62L67-35L(64K×1); 256K位/片，如： MCM6205NJ17(32K×8);
地址信号线。其中，寻址2164内部（216=64K）需要 16位地址信号（分为行和列），余下的1根地址线用 于区分两个64KB的存储模块。
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第6章 半导体存储器及接口
③画出逻辑电路图 （控制线未画） 芯片地址范围：00000H-0FFFFH和10000H-1FFFFH
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第6章 半导体存储器及接口
微型计算机 的存储器由
作用:保存正在执行的程序和数据;
掩膜型ROM
主存储器
可一次编程PROM
(内存)
ROM 紫外线擦除的 EPROM
电可擦除的EEPROM
元件:
快擦型Flash MEM
静态RAM
RAM
动态RAM
作用：保存主存的副本或暂时不执行的
辅助存储器