第06章微机原理

• 地址译码器：接收来自CPU的Ｎ位地址，经译 码后产生 2Ｎ 个地址选择信号，实现对片内存储 单元的选址。 • 控制逻辑电路：接收片选信号和来自CPU的读 ／写控制信号，形成芯片内部的控制信号，控 制数据的读出和写入。 • 数据缓冲器：暂时存放来自CPU的写入数据或 从存储体内读出的数据。暂存的目的是为了协 调CPU和存储器之间在速度上的差异。
2．动态RAM芯片 常用的典型DRAM芯片有2118、2164等 (1)2118芯片 2118芯片是16K×1的动态RAM芯片，共有16个引脚。 地址输入端7个(A6～A0)，； 数据输入端和输出端各1位； 地址选择操作：行选通和列选通； 写允许控制端 。
WE
6. 3 只读存储器（ROM）
特点：信息在使用时不能被改变（只能读出， 不能写入）；用于存放固定的程序和常量 优点：非易失性的。
6.5 CPU与存储器的连接
6.5.2 8位CPU与存储器的连接
8位CPU有16根地址线A15～A0，8根数据线 D7～D0。CPU可接访问的空间为64K，地址范围 为0000H～FFFFH，容量扩展存储器的类型可以 是ROM和RAM。
6.5.2
8位CPU与存储器的连接
1．ROM与8位CPU的连接 设某系统需扩展6KB的ROM，地址范围安排在 0000H～17FFH，选用3片EPROM 2716构成。 2716的容量2K×8位，8根数据线，11根地址 线，CPU地址总线A10～A0与芯片的地址线直接接连， 高位地址线A15～A11通过译码器74LS138产生，且3 片2716的高位地址分别为00000，00001，00010。 选择A13A12A11作为3位输入端，并保证A15A14分别低 电平，为低电平有效，2716与8位CPU的连接线路 示意图如图6-17所示。
6.1.3 存储器芯片的一般结构 1.存储体 3.控制逻辑电路
地 址 译 码 器
0 1
2.地址译码器 4.数据缓冲器
0 1 m
n位地址
2 n -1
. . .
存储体
. . .
数 据 缓 冲 器
. . .
m 位 数 据
CS R/W
控制 逻辑 电路
• 存储体：是存储芯片的主体，由若干个存储
单元组成，每个存储单元又由若干个基本存储 电路组成。为了区分不同的存储单元以便于读 ／写操作，每个存储单元都有一个地址。体内 基本存储元的排列结构方式：位结构（每个存 储单元可存放一位二进制信息，其容量表示为 Ｎ×1位；字结构（每个存储单元可存放多位 二进制信息，容量表示为：Ｎ×4位或Ｎ×8位。
第6章 存储器
本章重点： 掌握各种存储器的工作原理及其CPU的存储 器的扩展。 本章难点： 理解存储器的工作原理、存储器的扩展、存 储器与CPU的连接。
6.1
概述
6.1.1 存储器的分类
存储器（Memory）是计算机的重要组成 部件，用来存放数据和程序的。半导体存储 器由于其体积小、速度快、耗电少、价格低 等优点而在微机系统中得到广泛的应用bit， 有2048个存储单元。工作过程如 下： 读出时：A10～A0送地址信号 到行、列地址译码器，经译码后 选中一个存储单元；由CS＝0， OE＝0，WE＝1构成读出逻辑；被 选中单元的8位数据经I/O电路和 三态门送到D7～D0输出。
写入时：A10～A0送地址信号到行、列地址译码器，经 译码后选中一个存储单元；由CS＝0，OE＝1，WE＝0 构成写入逻辑；从D7～D0端输入的数据经三态门到I/O 电路，写到存储单元中。 无操作：CS＝1，I/O三态门呈高阻状态，存储器芯片 与系统总线“脱离”。
2816芯片
• • • • 容量：2Ｋ×8 24个引脚 电可擦除可编程的EEPROM存储器 有六种工作方式，每种工作方式下各个 控制信号所需电平如表6-3所示。
2817A芯片
• • • • 容量：2Ｋ×8 28个引脚 电可擦除可编程的EEPROM存储器 比2816多一个引脚，用于向CPU提供状 态。 • 工作方式如表6-4所示。
V3 V5 A
V4
V1
V2
V7
V8
G1
1
G2
1
列线Y
2．静态RAM芯片 常用的典型SRAM芯片有2114、6116、6264、62256 等 (1)2114芯片 2114芯片是1K×4的静态 RAM芯片，其引脚图如图6-4所示。 地址输入端10个(A9～A0)； 数据输入/输出端4位(I/O1～I/O4)； 片选端 CS ； 写允许控制端 WE 。
6.2 随机存储器(RAM)
6.2.1 静态随机存储器(SRAM)
+5V 行线X V6 B
EN
EN
CS I/O R/W
&
G3
1 EN
&
△
△
△
1．静态RAM基本存储电路 静态RAM基本存储电路 用来存储1位二进制信息 （0或1），是组成存储器 的基础。静态MOS六管基本 存储电路如图所示。 特点：不需要刷新，外围 电路简化；集成度较低、 功耗较大等。
6.4.3 部分译码法
部分译码法是对高位地址线中的一部分 (而不是全部)进行译码，以产生各存储器芯片 的片选控制信号。当采用线选法地址线不够用， 而又不需要全部存储器空间的寻址能力时，可 采用这种方法。 各芯片的地址不是唯一的， 也就是可以由若干个地址都选中同一芯片的同 一单元，即所谓的地址重叠。
1．芯片选择 在微机的主存系统中，由于使用的芯 片单片容量是有限的，构成一定容量的存 储器要选择多块芯片，所以就存在芯片选 择问题。在选片过程中，要考虑芯片容量、 总存储容量、时序匹配等问题。 2．CPU与存储芯片的时序验算 CPU 在取指和存储器读或写操作时是有 固定时序的，并由此来确定对存储器存取 速度的要求。或在存储器已经确定的情况 下，是否需要插入等待周期，以及如何实 现。
常用的典型EPROM芯片有 2708（1K×8）、2716(2K×8)、 2732 (4K×8) 、2764(8K×8)、 27128(16K×8)、27256(32K×8)、 27512(64K×8)等，
CE
2764A芯片 EPROM2764A芯片为双列直插式28引脚的标准芯片， 有13条地址线，8条数据线，2个电压输入端Vcc和VPP， 一个片选端CS，此外还有输出允许OE和编程控制端 PGM ，容量为8K×8位，其引脚如图所示。七种工作 方式如表所示。
第6章
存储器
第6章 存储器
基本内容：
1、了解存储器的分类、作用及性能指标 2、了解半导体读写存储器（RAM）的基本原理，掌握静态 RAM、动态RAM的特点，了解动态RAM的刷新方法 3、了解半导体只读 存储器（掩膜ROM、PROM、EPROM、 EEPROM）的基本原理，掌握其特点； 掌握2114、6116、2164、27128等常用芯片的用法 4、掌握存储器容量的扩充方法，以及存储器与微处理器的连 接方法
掩膜式ROM——制成后，用户不能修改。
可编程只读存储器（PROM）——可以由用户自 己编程（只可写入一次）。
可擦写只读存储器（EPROM）——写入：利用编 程器。擦除：利用紫外线光照射。 电擦写可编程只读存储器(E2PROM)——特点： 对硬件电路没有特殊要求，操作简单；在线读 写，在断电情况下保存的数据信息不会丢失； 可在写入过程中自动进行擦写。
6.2.2 动态RAM(DRAM)
（1）存储器基本电路——单管动态电路（MOS 管栅极与衬底之间分布电容）
（2）特点：定时刷新。 （3）刷新要求：在几毫秒时间内每隔一段时间 刷新一次；进行刷新操作的时间内存储器不能 进行读写（死时间）；在每一个指令周期中利 用CPU不进行访内操作的时间进行刷新。
A15
M/I0
1
G1
Y7
A14 A13 A12 A11
G2A G2B
C B A
74LS138
Y2 Y1 Y0
CE CPU ROM OE 2716 1#
VPP A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND 1 2 3 4 5 6 7 28 27 26 25 24 23 VCC PGM Nc A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
方式\引脚 读 输出禁止 备用 编程 校验 编程禁止 标识符 低 低 高 低 低 高 低 低 高 × 高 低 × 低 高 高 × 低 高 × 高
A9 × × × × × × 高
A0 × × × × × × 低 高
Vpp Vcc Vcc Vcc 12.5V 12.5V 12.5V Vcc Vcc
Vcc 5V 5V 5V Vcc Vcc Vcc 5V 5V
数据端功能 数据输出 高阻 高阻 数据输入 数据输出 高阻 制造商编码 器件编码
22 2764A 8 21 9 20 19 18 17 16 15
10 11 12 13 14
6.3.2电擦除可编程只读存储器 (EEPROM)
• 特点：可在线擦除和改写，不像EPROM 那样必须用紫外线照射时才能擦除。非 易失性，不存在EPROM在日光下信息缓 慢丢失的问题。在芯片的引脚设计上， 2816与同容量的EPROM2716和静态 RAM6116是兼容的，2864A与同容量的 EPROM2764A和静态RAM6264也是兼容 的。
6.1.1 存储器的分类 根据存取方式的不同，半导体存储器可 以分为随机存取存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory) 两大类。如图所示。
6.1.2 半导体存储器主要性能指标
1.存储容量 2.存取速度 3.功耗 4.可靠性 5.性能／价格比
6.3.3快速擦写存储器 （Flash Memory)
• Flash Memory的主要性能特点 • Flash Memory的工作原理