第3章存储器原理和接口
微型计算机原理和接口技术第三章课后答案
微型计算机原理和接口技术第三章课后答案本文回答了微型计算机原理和接口技术第三章的课后题目，涵盖了数字逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路和存储器等内容。
1. 数字逻辑电路1.1. 逻辑电路和数字逻辑电路的基本概念逻辑电路是由逻辑门（与门、或门、非门等）和触发器等基本逻辑元件组合而成的电路。
数字逻辑电路是逻辑电路在数字系统中的应用，主要用于实现数字信号的逻辑运算和信号的转换等功能。
1.2. 数字逻辑门电路的组合和简化数字逻辑电路中常见的逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
这些逻辑门可以通过组合和简化来构造更复杂的逻辑电路，例如与非门（NAND）、或非门（NOR）等。
1.3. 数字逻辑电路的时序特性数字逻辑电路的时序特性主要包括延迟时间、上升时间和下降时间等。
延迟时间表示信号经过电路的传播所需的时间，上升时间和下降时间表示信号从一个逻辑状态到另一个逻辑状态所需的时间。
2. 组合逻辑电路2.1. 组合逻辑电路的定义和特点组合逻辑电路是由多个逻辑门组合而成的电路，输入信号直接决定输出信号，不涉及时钟信号和状态存储。
2.2. 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法主要有真值表法、卡诺图法和特征方程法。
真值表法通过列出输入输出的真值表来进行设计，卡诺图法通过画出卡诺图进行化简，特征方程法通过建立逻辑方程进行设计。
2.3. 组合逻辑电路的应用组合逻辑电路广泛应用于数字系统中，包括逻辑运算、数据选择、数据的编码和解码等功能。
3. 时序逻辑电路3.1. 时序逻辑电路的定义和特点时序逻辑电路是由触发器和组合逻辑电路组合而成的电路，通过时钟信号来控制触发器的状态转换。
时序逻辑电路具有状态存储的功能，可以实现存储和记忆功能。
3.2. 触发器和时序逻辑电路的设计方法触发器是时序逻辑电路的基本组件，常见的触发器包括SR 触发器、D触发器和JK触发器等。
时序逻辑电路的设计方法主要是通过状态转换图、状态转移表和重建方程等方法进行设计。
第3章 存储设备
桥接芯片
晶振
ROM芯片
缓存Байду номын сангаас片
硬盘
硬盘的内部结构
硬盘盘体内部由固定面板、前置控制电路、磁头组件、盘片、主轴、电机、 接口及其他附件组成。
外壳
磁盘盘片 紧固螺孔 主轴 读写磁头 传动手臂
电机磁头驱动小车
前置控制电路
转动轴
硬盘
硬盘的结构
前置控制电路
电磁线圈电机 磁头驱动小车
数据保护与震动保护技术
自动检测并分析硬盘的运转状况，及时修正硬盘发生的问题，提供最高级 别的数据完整性和可靠度保护。 在意外碰撞发生时，尽可能避免磁头和磁盘表面发生撞击，有效地提高硬 盘的抗震性能，减少由此引起的磁盘表面损坏。
MTBF(连续无故障时间)
指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间，单位是小时。
永磁体
电磁线圈
读写磁头
传动臂
转动轴
磁头
磁头驱 动机构
盘片和主轴组件
盘片
主轴组件
硬盘
硬盘的逻辑结构
硬盘的术语中有磁头、磁道、扇区、交叉因子等概念，这些都是逻辑的 概念，是为了方便对磁盘上数据的读写而进行的虚拟化操作的称谓。
扇区 磁道
柱面
磁道和扇区
柱面
硬盘
硬盘的接口技术
USB、1394
IDE
硬盘
硬盘的性能参数
平均访问时间（Average Access Time）
又称平均存取时间，包括平均寻道时间、平均潜伏时间与相关的内务操作 时间平均访问时间≈平均寻道时间+平均潜伏时间。
数据传输率（Data Transfer Rate）
包括内部数据传输率和外部数据传输率。
《计算机组成原理》第三章课后题参考答案
（2）ROM 和 RAM 与 CPU 连接图：
8． 存储器容量为 64M，字长 64 位，模块数 m = 8，分别用顺序方式和交叉方 式进行组织。存储周期 T = 100ns,数据总线宽度为 64 位，总线周期 τ= 50ns。 若连续读出 8 个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？
解：信息总量：q=64 位×8=512 位 顺序存储器和交叉存储器读出 8 个字的时间分别是：
则平均访问时间为 ta
ta＝h×tc +(1-h) ×tm =0.968×40＋(1-0.968) ×240＝46.4(ns)
cache/主存系统的效率为 e
e＝tc/ta=40/46.4＝86.2％
10．已知 cache 存储周期 40ns，主存存储周期 200ns，cache/主存系统平均访 问时间为 50ns，求 cache 的命中率是多少？
t2=mT=8×100ns=8×10 (s)
t1=T+ (7-1)* max{ ,T / m} =100+7×50= 4.5×10 (s)
顺序存储器带宽是： W2= q/t2=512÷（8×10 ）=64×10 （位/S） 交叉存储器带宽是： W1=q/t1=512÷（4.5×10 ）=113.8×10 （位/S）
（2）此存储体组成框图
(3)如果选择一个行地址进行刷新，刷新地址为 A0-A8，因此这一行上的 256×8 个存储元同时进行刷新，即在 8ms 内进行 512 个周期。在 8ms 中进行 512 次刷新 操作，按分散刷新方式 8ms/512 = 15.5us 刷新一次。
5. 要求用 256K×16 位 SRAM 芯片设计 1024K×32 位的存储器。SRAM 芯片有两个
第三章 存储系统02(blue )
小
重点:结来自 理解SRAM、DRAM的存储原理 SRAM芯片内部结构及其扩展 DRAM控制器的作用 DRAM的刷新方法 高性能存储器的构成特点及其访问原理
举例
地址译码方式
B:双地址译码(续) 举例: 1K X 1位 RAM采用双译码结构,则 可以将1K X 1 RAM 的10条地址线中的5 条（A0~A4）用在横向，5条（A5~A9） 用在纵向，则字选信号线线的条数共为： 32+32=64条(相比1024条减少了很多) 双译码结构见下图
地址译码方式
3.3 DRAM存储器
工作原理 和学生一起分析P71图3.6。
3.3 DRAM存储器
DRAM存储芯片逻辑结构 DRAM存储器芯片的结构与SRAM存 储器芯片相似，由存储体与外围电路构成。 但由于要进行刷新，所以外围电路更复杂。 主要增加行地址与列地址锁存器、增加了 刷新计数器及相应的控制电路。
刷新方式（续） 异步刷新：将刷新周期按存储器行数 等分，每一等分内刷新一行。 优点：集成了以上两种方式的优点， 减少了死时间率，同时刷新时间占总时 间的比率较小。
3.3 DRAM存储器
地址多路开关:提供刷新或读写地址， 由多路开关进行选择。 刷新定时器:定时电路用来提供刷新请 求。 刷新地址计数器: 只用RAS信号的刷新 操作，需要提供刷新地址计数器。
具体芯片举例见书本Ｐ72图3.7
3.3 DRAM存储器
读写与DRAM的刷新 两个概念: 刷新：由于漏电使电容上的电荷衰减， DRAM需要定期地重新进行存储，这个过 程称为刷新。 刷新周期：从上一次对整个存储器刷新结束 到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止， 这一段时间间隔叫刷新周期。
3.3 DRAM存储器
存储器的工作原理
存储器的工作原理
存储器的工作原理是通过电子元件来存储和检索数据。
具体来说，存储器由许多存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制位（0或1）。
存储器根据地址线来识别和访问不同的存储
单元。
当计算机需要存储数据时，它将数据转换为二进制形式，并通过数据线将数据写入到存储单元中。
同时，计算机发送一个地址信号通过地址线，将数据写入到指定的存储单元中。
数据的写入过程是通过电荷在存储单元中的堆积和释放来实现的。
当计算机需要检索存储器中的数据时，它通过地址线发送一个地址信号来指定要访问的存储单元。
存储单元中的数据通过数据线返回给计算机。
数据的读取是通过从存储单元中读取电荷的状态来实现的。
存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。
在RAM中，数据可以随时读取和写入，而在ROM中，数据只能被读取。
在RAM中，数据是临时存
储的，当计算机断电时，数据会丢失。
而在ROM中，数据是
永久存储的，即使计算机断电，数据也会被保留。
总之，存储器是计算机中重要的组成部分，它负责存储和检索数据，并通过电子元件完成这些操作。
第3章_AT89S52存储器结构
哈佛结构
2 <
AT89S52存储器配置
AT89S52单片机的存储器从物理上分为片内程序存储器、 片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。 从逻辑上看，上述四个存储空间，归为如下三点，即： 片内片外统一编址的64K的程序存储器 (也就是说逻辑 上只有一个程序存储器地址空间) AT89S52的片内程序存储器有8K字节，它和片外程 序存储器一起用来存放程序和固定的数据。 256字节的片内数据存储器空间 片内数据存储器比较小，用来存放数据和变量。数据 存储器的速度比程序存储器快。 64K的片外数据存储器 外部RAM、外设端口统一编址（0000--FFFFH）。
标准8051的SFR(续)
25 <
总结位地址空间
总范围256 bits: 00-FFH
其中 00-7FH: 对应RAM中20H-2FH单元的每一位 80-FFH: 对应SFR中可位寻址单元的每一位， 这些可位寻址单元地址为x0H或x8H.
26 <
与CPU相关的特殊功能寄存器
27 <
与定时器/计数器相关的特殊功能寄存器
2、位寻址区
15 <
3、普通RAM区
地址30H以上的RAM没有其他功能，
是普通RAM；
80H~FFH的RAM只有52系列才有，
这段RAM只能用间接寻址方式访问；
00~7FH均可以作为普通RAM使用，
既可以用直接寻址方式访问，也可以用 间接寻址方式访问；
可 见 ， 直 接 寻 址 方 式 可 以 访 问
0000H：初始化程序入口。CPU在复位后，总是从0单元开
始执行程序，所以，此处一般设置一条无条件转移指令
第3章 EMIF
3.3.5 异步控制器和接口
1. 异步存储器接口
a) EMIF与8位存储器的接口
b) EMIF与16位存储器的接口
c) EMIF与32位存储器的接口
第三章 外部存储器接口(EMIF)
3.1 概述
外部存储器接口的用途
为DSP芯片与众多外部设备之间提供一种连接方式，EMIF 最常见的用途就是同时连接FLASH和SDRAM。
EMIF性能优良，跟外部SDRAM和异步器件连接时，具有 很大的方便性和灵活性。根据DSP器件的不同，EMIF数据 总线可以是32位或16位的。
列地址位数为8. 9或10 行地址位数根据DSP器件不同可以变化：
– –对于有12位EMIF地址引脚的DSP：11或12位行地址位
– –对于有13位EMIF地址引脚的DSP：11. 12或13位行地址位 内部存储区数为1. 2或4
EMIF与2Mx16x4 SDRAM的连接图
EMIF与2Mx32x4 SDRAM的连接图
3.2 EMIF寄存器
偏移量 04h 缩写 AWCCR 说明 异步等待周期配置寄存器
08h
0Ch 10h 20h 3Ch 40h 48h
SDCR
SDRCR A1CR SDTIMR SDSRETR EIRR EIMSR
SDRAM配置寄存器
SDRAM刷新控制寄存器 异步1配置寄存器 SDRAM时序寄存器 SDRAM自刷新退出时序寄存器 EMIF中断寄存器44h EIMREMIF中断屏蔽寄存器 EMIF中断屏蔽设置寄存器
NAND flash和NOR flash的对比
STM8S系列单片机原理与应用(潘永雄)第1-5章章 (3)
第3章 存储器系统及访问
3.1 存储器结构 3.2 存储器读写保护与控制寄存器 3.3 Flash ROM存储器IAP编程
第3章 存储器系统及访问
3.1 存储器结构
在STM8S系统内，RAM存储区、EEPROM存储区、引 导ROM存储区、Flash ROM存储区，以及与外设有关的 寄存器(包括外设控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器) 均统一安排在16 MB线性地址空间内，即内部地址总线为 24位，如图3-1所示。这样，无论是RAM、EEPROM、 Flash ROM，还是外设寄存器，其读、写指令的格式与操 作数的寻址方式等完全相同。
NAFR6 NAFR5 NAFR4 NAFR3 NAFR2 NAFR1 NAFR0 FFH
Reserved Reserved Reserved Reserved
LSI IWDG WWDG WWDG
00H
_EN
_HW
_HW _HALT
NLSI NIWDG NWWDG NWWDG
FFH
_EN
_HW
_HW _HALT
鉴于UBC存储区具有二级保护功能，可将中断向量 表、无须修改的程序代码及数表划入UBC区，而将需要 通过IAP编程方式改写的代码、数据放在主存储区内。
第3章 存储器系统及访问
2. 主存储区 UBC存储区外的Flash ROM存储区称为主程序区。如果 没有定义UBC，则主程序区起始地址为008080H单元，即中 断入口地址表外的所有Flash ROM单元均属于主程序区。如 果定义了UBC存储区，则UBC存储区之上的所有Flash ROM 单元属于主程序区。
LDW X, 0100H ; 将0100H单元内容送XH寄存器，将 0101H单元内容送XL寄存器—对齐
第3章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
19:47
单片机原理及接口技术 16
例如：MOVC A，@A+DPTR；((A)+(DPTR))→A 如图所示
DPTR内容与A的内容之 和为程序存储器地址
ROM
DPTR
02F1H
①
+ 0302H 1EH
A 11H ②
A 1EH
程序存储器内容送A
19:47
单片机原理及接口技术 17
6、相对寻址
设计者：刘艳玲
19:47
单片机原理及接口技术 1
第3章 指令系统
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4
汇编语言 寻址方式 89C51/S51指令系统 思考题与习题
19:47
单片机原理及接口技术 2
§3.1
§3.1.1 §3.1.2
汇编语言
指令和程序设计语言 指令格式
19:47
单片机原理及接口技术 3
19:47
单片机原理及接口技术 18
7、位寻址
位寻址：采用位寻址方式的指令的操作数是8位
二进制数中的某一位，指令中给出的是位地址。 位地址在指令中用bit表示。 例如：CLR bit；
位地址的两种表示方法：直接使用位地址，如
D3H；直接用寄存器名字加位数，如PSW.3。
位寻址区域：片内RAM的20H-2FH的16个单元
4、寄存器间接寻址
寄存器间接寻址：操作数的地址事先存放在某个寄存器
中，寄存器间接寻址是把指定寄存器的内容作为地址，由该 地址所指定的单元内容作为操作数。 89C51/S51规定R0或R1为间接寻址寄存器，它可寻址内 部地址RAM低位的128B单元内容。还可采用DPTR作为间 接寻址寄存器，寻址外部数据存储器的64KB空间。 例如
第3章-存储管理-练习题
第3章-存储管理-练习题第3章存储管理3.1 计算机系统中的存储器3.2 重定位1.主存的地址空间常称为P39 （ C ）A.逻辑地址空间B.程序地址空间C.物理地址空间D.相对地址空间2.⽀持程序浮动的地址转换机制是P40 （ D ）A. 页式地址转换B. 段式地址转换C. 静态重定位D. 动态重定位3.要保证⼀个程序在主存中被改变了存放位置后仍能正确执⾏，则对主存空间应采⽤下列哪个技术。
（ B ）A．静态重定位B．动态重定位C．动态分配D．静态分配4.动态重定位是在下列哪种情况下完成的（ C ）A. 作业执⾏前集中⼀次B．作业执⾏过程中集中⼀次C．作业执⾏过程中D．作业执⾏过程中由⽤户完成5.采⽤静态重定位⽅式装⼊的作业，在作业执⾏过程中进⾏地址转换的是（ B ）A. 由软件和硬件相互配合B. 由软件独⽴C. 只需要硬件D. 不需要3.3 单⽤户连续存储管理6.在以下存贮管理⽅案中，不适⽤于多道程序设计系统的是（ A ）A. 单⽤户连续分配B. 固定式分区分配C. 可变式分区分配D. 页式存贮管理7.MS-DOS的内存空间采⽤的存储管理⽅式是（ D ）A．固定分区B．可变分区C．页式D．单连续3.4 固定分区存储管理8.采⽤固定分区⽅式管理主存储器的最⼤缺点是（ B ）A．不利于存储保护B．主存空间利⽤率不⾼C．要有硬件的地址转换机构D．分配算法复杂9.下⾯的存储管理⽅案中，可以采⽤静态重定位的是（ A ）A．固定分区B．可变分区C．页式D．段式3.5 可变分区存储管理10.每次分配时总是顺序查找空闲区表，找到第⼀个能满⾜作业长度要求的空闲区，此种分配算法称为（ A ）A. 最先适应分配算法B. 最优适应分配算法C. 最坏适应分配算法D. 随机适应分配算法11.在可变分区存储管理中，为了实现主存的空间分配，应设置（ D ）A．页表B．段表C．位⽰图D．空闲区表12.在可变分区分配⽅案中，为了实现主存的空间分配，管理采⽤（ D ）A．页表B．段表C．段表＋页表D．分区分配表＋空闲区表13.在可变式分区存储管理中，某作业完成后要收回其主存空间，该空间可能与相邻空闲区合并，在修改空闲区表时使空闲区数不变且空闲区起始地址不变的情况是（ C ）A．⽆上邻空闲区也⽆下邻空闲区B．有上邻空闲区但⽆下邻空闲区C．⽆上邻空闲区但有下邻空闲区D．有上邻空闲区也有下邻空闲区14.在⼀个可变分区存储管理中，最坏适应分配算法宜将空闲区表中的空闲区按下列次序排列的是（ D ）A．地址递增B．地址递减C．长度递增D．长度递减15.可变分区⽅式常⽤的主存分配算法有：最先适应、最优适应和最坏适应分配算法，其中，按分区⼤⼩排序组织空闲区表的是（ B ）A. 最先适应和最坏适应B. 最优适应和最坏适应C. 最先适应和最优适应D. 最先适应、最优适应和最坏适应3.6 页式虚拟存储管理16.实现虚拟存储器的⽬的是（ A ）A．扩充主存容量B．扩充辅存容量C．实现存储保护D．加快存取速度17.分页式存储管理时，每读写⼀个数据，要访问主存（ B ）A. 1次B. 2次C. 3次D. 4次18.在存储管理的各⽅案中，可扩充主存容量的管理⽅案是（ D ）A. 固定式分区分配B. 可变式分区分配C. 页式存储管理D. 分页虚拟存储管理19.页式存储管理中的页表是由（ C ）A. ⽤户建⽴B. 编译程序建⽴C. 操作系统建⽴D. 编辑程序建⽴20.在页式虚拟存储管理中，为实现地址变换，应建⽴（ C ）A. 空闲区表B. 分区分配表C. 页表D. 段表21.在采⽤页式存储管理的系统中，（ B ）A. 不可以把作业分散到⼏个不连续的主存区域B. 不需要采⽤移动技术移动作业区C. 不需要硬件⽀持 D .不采⽤动态重定位的⽅式装⼊作业22.在页式存储管理⽅案中，为地址转换提供依据需建⽴（ A ）A．页表B．段表C．段表和页表D．空闲区表23.LRU页⾯调度算法是选择先调出的页⾯是（ B ）A．最近才使⽤的B．最久未被使⽤的C．驻留时间最长的D．驻留时间最短的24.如果处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间为（ B ）A. 2GBB. 4GBC. 640KBD. 16MB25.在请求页式存储管理中，产⽣缺页中断是因为查找的页不在（ B ）A. 外存中B. 虚存中C. 内存中D. 地址空间中26.采⽤段式存储管理的系统中，若地址⽤24位表⽰，其中8位表⽰段号，则允许每段的最⼤长度是（ B ）A. 224B. 216C. 28D. 2321.把逻辑地址转换成绝对地址的⼯作称为。
第3章 存储系统(五)
本节先介绍双端口存储器，然后介绍多体交叉存储器，最后介绍相联存储器。下一节介绍高速缓冲存储器。
1.双端口存储器的逻辑结构
双端口存储器由于同一个存储器具有两组相互独立的读写控制线路而得名。由于进行的独立操作，因而是一种高速工作的存储器，在科研和工程中非常有用。
2.无冲突读写控制
当两个端口的地址不相同时，在两个端口上进行读写操作，一定不会发生冲突。当任一端口被选中驱动时，就可对整个存储器进行存取。每一个端口都有自己的片选取控制(CE)和输出驱动控制(OE)。读操作时，端口的OE打开输出驱动器，由存储矩阵读出的数据就出现在I/O线上。
常常用程序地址交叉的方法来加快指令从存储器读出的速度。通常的做法时把程序中的指令分配在前后相继的地址中，并以书写时的先后次序来执行，只有遇到转移指令假定：在当前执行的指令时才会引起程序执行次序的改变。但由于转移指令所占比例很小，所以CPU可合理地以读出指令，并把它们存放在指令缓冲器中。当采用m路交叉时，可以在一个存储周期中读出m条前后相继的指令。
图3-10多体交叉存储器结构框图Flash演示
2.地址交叉方法
设X0，X1，……，XK-1为一台中央处理器依次所需要的K个字，当把它们分配给主存储器中K个前后相继的物理地址A0，A1，……，AK-1时，可用以下交叉规则在存储模块之间分配这些地址：
如果j = I mod……(m)，那么把地址Ai分配给存储模块Mj
总之，当两个端口均为开放状态且存取地址相同时，发生读写冲突。此时判断逻辑可以使地址匹配或片使能匹配下降至5ns，并决定对哪个端口进行存取。判断方式有以下两种：
第三章 存储系统
2164（64K×1）
空闲/刷新 Di WE RAS A0 A2 A1 Vcc
地址端： A7～A0（入） 分时复用，提供16位地址。 数据端： Di（入） Do（出） = 0 写 高8位地址 写使能WE = 1 读 控制端：
片选 行地址选通RAS =0时A7～A0为行地址
（3）光盘存储器
利用光斑的有无表示信息。
容量很大，非破坏性读出， 长期保存信息， 速度慢。
作外存。
3.按存取方式分类
（1）随机存取存储器
随机存取： 可按地址访问存储器中的任一单元，
访问时间与单元地址无关。
4.1.2 存储器的分类
RAM ：可读可写 固存：用户不能编程 PROM：用户可一次编程
用户可多次编程 ROM ：只读不写 EPROM：
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GND
= 0 选中芯片 = 1 未选中芯片 控制端： 0 写 写使能WE = = 1 读
地址端： A9～A0（入） 数据端： I/O4～I/01（入/出）
片选CS
电源、地：Vcc，GND
4.2.2 静态MOS存储单元与芯片
读写时序
为了让芯片正确工作，必须按时序提供正确的地址、 控制、数据信号。
A0 S
W DI1 DO1 DI2 DO2 GND
4.2.1 双极型存储单元与芯片
四个位平面的译码结构
A3 A2
行 译 码
列 译 码 A1 A0
4.2.1 双极型存储单元与芯片
一个位平面的译码结构
X0 若： A3~A0 = 0110 行：X1 列：Y2 X2 X3 W0W0 W1W1 W2W2 W3W3
第3章 存储系统(七)
四川警安职业学院标准教案纸
图3-14 页式虚拟存储器结构Flash演示
假设页表已保存或已调入主存储器中，那么，在访问存储器时，首先要查页表，即使页面命中，也得先访问一次主存去查页表，再访问主存才能取出数据，这就相当于主存速度降低了一倍。
如果页失效，还要进行页面替换、页面修改，访问主存的次数就更多了。
因此，把页表的最活跃部分存放在高速存储器中组成
3-15 进快表和慢表实现内部地址访问Flash演示
3.6.3 段式虚拟存储器
段式虚拟存储系统中，段是按照程序的逻辑结构划分的，各个段的长度因程序而异。
虚拟地址由段号
为了把虚拟地址变换成主存地址，需要一个段表。
装入为“1”表示该中需要有长度指示。
如果段内地址值超过段的长度，则发生地址越界中断。
段表也是一个段，可以存在外存中，需要时再调入主
图3-16 段页式虚拟存储系统 Flash演示
3.6.5 替换算法。
第3章(1)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)
第三章 80x86微处理器
第三章 80x86微处理器
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。数据 总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共 通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数 越多，数据交换的速度越快。
微机原理与接口技术
——第三章 80x86微处理器
西安邮电大学 计算机学院
范琳
第三章 80x86微处理器
1
80x86 微处理器简介
2
8086 微处理器
3
8086 寄存器
4
8086 引脚功能
5
8086 存储器组织
第三章 80x86微处理器
3.1 80x86微处理器简介
80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处 理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器： 8086（8088）、80286、80386、80486和80586 （Pentium、Pentium ⅡⅣ）。其主要发展特点是：
近的数据可能很快就会被使用。
所以，层次结构的存储器系统，可以将最近访问 过的内容放入Cache，将近期访问过内容所属的整 个块放入Cache。
第三章 80x86微处理器
80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也 发生了较大变化。
8086/8088CPU：分段实方式 80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚 拟存储管理和多任务管理机制）。 8038680586CPU：分段实方式、保护方式、虚 拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。
第3章 半导体存储器
② 外存储器是不直接和CPU相联系的存储器，也可归 类为外部设备。 特点：存储容量大，但存储速度慢。其存储容量从几百兆
比特到几十吉比特，寻址时间为若干毫秒。外存储器由软
磁盘、硬磁盘及光盘等组成，不属本章的讨论内容。 ③缓冲存储器位于主存与CPU之间。 特点：其存取速度非常快，但存储容量更小，可用来解决 存取速度与存储容量之间的矛盾，提高整个系统的运行速 度；
（2） 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的时间叫做存取时间。通常 手册上给出该常数的上限值，称为最大存取时间。最大 存取时间愈短，存储器的工作速度就愈高。因此，它是 存储器的一个重要参数。半导体存储器的最大存储时间
为几纳秒至几十纳秒。
（3）功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”， 应在保证速度的前提下尽可能地减少功耗，特别要减少“维 持功耗”。 （4）可靠性
第3章 3.1
半导体存储器 概述(P234)
3.1.1 存储器的分类
1．常见分类 ① 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。 ② 按存取方式分类——随机存储器(内存和硬盘)、顺序存储器 (磁带)。 ③ 按存储器的读写功能分类——只读存储器(ROM)、随机存 储器(RAM)。 ④ 按信息的可保存性分类——非永久记忆的存储器、永久性记 忆的存储器。 ⑤ 按存储器在计算机系统中的作用分类——主存储器、辅助存 储器、缓冲存储器、控制存储器等。
所以 ：一片 6116的存储容量为2K×8位，即 2KB。 常用的静态RAM芯片还有6264、62256、628128、 628512、6281000等。它们的存储容量分别为8K×8、 32K×8、128K×8、512K×8、1M×8。
第3章 存储系统(六)
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图3-11 CPU与存储器系统的关系Flash演示
在计算机中增加一个快存的目的，就是在性能上要使主存储器的平均读出时间尽可能接近于快存的读出时间，为了达到这个目的，在所有的存储器访问中由快存满足CPU需要的部分应占很高的比例，即快存的命中率应接近于1，由于程序访问的局部性，实现这个目标是可能的。
图3-13直接映象方式Flash演示
假设主存空间被分为2m个页(页号分别为0，1，…，i，…，2m-1), 每页的大小为
页号为0，1，…，j，…，2c-1)，每页大小同样为2个字。
在直接映象方式中，主存和Cache中页面号的对应关系如图3.32所示，直接影响函数可定义为：。
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第3章存储器原理和接口
第3章 存储器原理与接口
存储器基础知识 存储器接口技术 微型机系统中存储器的体系结构
第3章存储器原理和接口
一、存 储 器 基 础 知 识
存储器的分类 选择存储器件的考虑因素（性能指标） 随机存取存储器RAM 只读存储器ROM.
第3章存储器原理和接口
存储器的分类 按用途和特点分类 按存储器存取方式分类 按构成存储器的器件和存储介质分类
第3章存储器原理和接口
按用途和特点分类
外部存储器（辅助存储器，外存， External Memory）
用来存放不经常使用的程序和数据， CPU不 能直接访问它。属计算机的外部设备,是为弥补内 存容量的不足而配置的，容量大，成本低，所存 储信息既可以修改也可以长期保存，但存取速度 慢。需要配置专门的驱动设备才能完成对它的访 问，如硬盘、软盘驱第动3章器存储等器原。理和接口
SRAM芯片6264 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D7～D0 片选CS1*、CS2 读写WE*、OE*
功能
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
常见的典型SRAM芯片有Intel的“61”系列和 “62”系列：例如常用的有6116、6216、6164、6264、 62256等。
该系列芯片的容量为XK×8位，例如6116的容
量为2K×8位，它的地址线有11根，数据线有8根，
控制线有3条，片选信号CS、输出允许信号OE和读
写控制信号WE。
第3章存储器原理和接口
电 源
V CC
A n -1
.
.
地
.
.
址
线
V pp
.
.
A0
线
GND
控
OE
D0
.
.
数
制
.
.
据
线
.
.
CS
D7
线
第3章存储器原理和接口
3.2 存储器与CPU的连接
这是本章的重点内容 SRAM、EPROM与CPU的连接 译码方法同样适合I/O端口
第3章存储器原理和接口
按存储器存取方式分类
按存放信息
随机存取存储器RAM
原理不同
(Random Access Memory)
静态 RAM
动态 RAM
又称读写存储器，指能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行
读/写操作的一类存储器。
掩膜ROM（MROM）
只读存储器ROM
按工艺不同
(Read-Only Memory)
编程PGM*
A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9
读写OE*
A0 10
编程电压VPP
D0 11
D1 12
D2 13
功能
GND 14
பைடு நூலகம்
第3章存储器原理和接口
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
第3章存储器原理和接口
选择存储器件的考虑因素（性能指标）
存储容量 存取速度 功耗 可靠性 价格
第3章存储器原理和接口
随机存取存储器RAM
SRAM（Static RAM，静态随机存储器） 速度快、容量低、功耗大、价格高
DRAM（Dynamic RAM，动态RAM） 容量高、功耗小、价格低
第3章存储器原理和接口
该系列芯片的容量为XK×8位，例如2732的容 量为4K×8位，它的地址线有12根，数据线有8根， 控制线有3条，片选信号CS、输出允许信号OE。
第3章存储器原理和接口
EPROM芯片2764 Vpp 1
A12 2
存储容量为8K×8
A7 3
28个引脚：
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0 片选CE*
NVRAM 带微型电池 慢 低 小容量非易失
第3章存储器原理和接口
RAM的分类
SRAM（Static RAM，静态随机存储器） 速度快、容量低、功耗大、价格高
DRAM（Dynamic RAM，动态RAM） 容量高、功耗小、价格低
第3章存储器原理和接口
按构成存储器的器件和存储介质分类
半导体存储器 磁表面存储器 光电存储器
可编程ROM（PROM） 可擦除编程ROM（EPROM） 可电擦除可编程ROM（ E2PROM）
闪烁存储器Flash
在微机系统的在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写
操作的一类存储器。
第3章存储器原理和接口
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；并允许用
第3章存储器原理和接口
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
电 源
V CC
A n -1
.
地
.
.
.
址
线
GND
.
.
A0
线
控
OE
D0
.
.
数
.
.
据
制
WR
.
.
D7
线
线
CS
第3章存储器原理和接口
只读存储器ROM
掩膜ROM（MROM） 可编程ROM（PROM） 可擦除编程ROM（EPROM） 可电擦除可编程ROM（ E2PROM） 闪烁存储器Flash
第3章存储器原理和接口
常见的典型EPROM芯片有Intel的“27”系列： 例如常用的有2716、2732、2764、27256等。
按用途和特点分类
缓冲存储器（缓存，Cache Memory） 位于主存与CPU之间，其存取速度非常快，
但存储容量更小，可用来解决存取速度与存储容 量之间的矛盾，提高整个系统的运行速度。 内部存储器（主存储器，内存，Main Memory）
用来存放计算机正在执行的或经常使用的程序 和数据。CPU可以直接对它进行访问。一般是由半 导体存储器构成，通常装在主板上。存取速度快， 但容量有限，其大小受地址总线位数的限制。
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。
第3章存储器原理和接口
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 高 大容量系统