存储器基本原理和接口
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。
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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。
ROM、RAM、DRAM、SRAM和FLASH的区别
ROM、RAM、DRAM、SRAM和FLASH的区别ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。
RAM有两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM），SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。
另一种称为动态RAM（Dynamic RAM /DRAM），DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。
DRAM分为很多种，常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，这里介绍其中的一种DDR RAM。
DDR RAM（Date-Rate RAM）也称作DDR SDRAM，这种改进型的RAM和S DRAM是基本一样的，不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度加倍了。
这是目前电脑中用得最多的内存。
在很多高端的显卡上，也配备了高速DDR RAM来提高带宽，这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
内存工作原理：内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存（即DRAM），动态内存中所谓的"动态"，指的是当我们将数据写入DRAM后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。
具体的工作过程是这样的：一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。
但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。
存储器系统基本知识
（2）扇区
每个磁道划分成若干相等的区域，每个区域称为—个扇区，扇区是软 盘的基本存储单位。 每个磁道上的扇区数可为9、15、18等。扇区的编号 从1号开始，每个扇区为512B。计算机对软盘进行读写时，无论数据多少， 总是读写一个或几个完整的扇区。
（3）写保护口
3.5寸软盘的写保护口在磁盘背面，窗口中有一滑块，若移动滑块使窗 口透光，则该盘处于写保护状态，只能读出不能写入。处于写保护状态的 软盘，只能读出数据，不能写入、删除，也小会受病毒侵入。
那么高速缓存中相应的内容也应随之改变。反过来，如果CPU修改了高速缓存
中的内容，也应修改内存中的相应内容。 Intel 80486及更尚档微处理器的—个显著特点是在CPU芯片内集成了
SRAM作为高速缓存。因为这些高速缓存装在芯片内，所以称为内部高速缓存 或—级高速缓存，目前，微机的一级高速缓存多为32KB或64KB。由于80486 及更高档CPU的时钟频率都很高，一旦出现一级高速缓存未命中，性能将明显 降低。在这种情况下，通常是在CPU芯片外再加高速缓存称为二级高速缓存， 即外部高速缓存，它实际上是内存和CPU之间的真正缓存。外部高速缓存的容 量都比内部高速缓存大，目前微机的二级高速缓存多为256KB或512KB的同步 高速缓存，即高速缓存和CPU采用相同的时钟周期以相同的速度同步工作。其 性能要比异步高速缓存要高30％以上。
盘由多片盘片组成，盘片同心地固定在同一根轴上，片与片之间留有供磁 头进退的间隙。硬磁盘与硬磁盘驱动器作为一个整体密封在—个金属腔体 中，称为硬盘机，简称硬盘。
硬盘按盘径大小可分为5.25in、3.5in、2.5in、1.8in等几种，硬盘尺寸小 型化是硬盘的发展方向。
3.光盘存储器
光监存储器是一种利用激光技术存储信息的装置。光盘存储器由光盘 片和光盘驱动器构成。目前用于计算机系统的光盘可分为：只读型光盘 （CD-ROM）、一次写入型光盘（WORM）和磁光盘（MO）以及DVD。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。
当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。
输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。
微机原理第5章存储器
A11
A6
Y地址译码器
A11 X
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地址
译码
A6 器
数据输入
DIN
输入
缓冲器
R/W读写输入
CS片选择
存储单元矩阵 n个 NXM
（4096XI）
写入 读出
输入 缓冲器
典型存储器的组成框图
数据输出
DOUT
第二节：存储系统基本概念和性能指标
衡量存储器的技术指标
存 储 器 容 量
存 取 速 度
功
存 储 带 宽
第三节：存储系统的分类和原理
3.2.1 静态 RAM (SRAM)
典型的静态RAM芯片：6116（2KB×8位）、6264（8KB×8 位）、62256（32KB×8位）、628128（128KB×8位）等。
第三节：存储系统的分类和原理
3.2.2 动态 RAM (DRAM)
第三节：存储系统的分类和原理
到了晶体管计算机时期(1959～1964)，主存储器均采用磁心存储器，磁 鼓和磁盘开始用作主要的辅助存储器。不仅科学计算用计算机继续发展，而 且中、小型计算机，特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。
1964年，在集成电路计算机发展的同时，计算机也进入了产品系列化的 发展时期。半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储器地位，磁盘成了 不可缺少的辅助存储器，并且开始普遍采用虚拟存储技术。随着各种半导体 只读存储器和可改写的只读存储器的迅速发展，以及微程序技术的发展和应 用，计算机系统中开始出现固件子系统。
1） RAM也称读写存储器，对该存储器内部的任何一个存储单元，既可 以读出（取），也可以写入（存）；
2）存取用的时间与存储单元所在的物理地址无关； 3）主要用作主存，也可作为高速缓存使用； 通常说的内存容量均指
第5章存储器原理与接口修改
地址选择电路
片选信号用以实现芯片 的选择。读/写控制电路 则用来控制对芯片的读/ 写操作。
控制信息的读出与写 入（包含对I/O信号 的驱动及放大处理功 能 ）。
I/O电路
微机原理与接口技术——第5章 存储器原理与接口
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5.3 主存储器及存储控制
主存储器及控制
典型的RAM内部结构示意图
微机原理与接口技术——第5章 存储器原理与接口
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静态随机存取存储器SRAM
典型存储器——静态RAM存储器芯片Intel 2114
主存储器及控制
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2
CS GND
引脚图
1 18 2 17 3 16 4 15 5 14 6 13 7 12 8 11 9 10
（1）外部结构
SAM
FIFO（先进先出存储器）——主要用做各种队列电路和多级缓冲器 CCD（电荷耦合器件）——串行存储器，存取时间与位置有关
微机原理与接口技术——第5章 存储器原理与接口
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5.2 多层存储结构概念
多层存储结构
Cache－主存层次：解决 CPU与主存的速度上的差距
主存－辅存层次：解决存储的大 容量要求和低成本之间的矛盾
微机原理与接口技术——第5章 存储器原理与接口
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5.1 存储器的分类
存储器分类
按构成存储器的器件和存储介质分类
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。
按存储器存取方式分类
随机存取存储器RAM（Random Access Memory） 只读存储器ROM （Read-Only Memory） 串行访问存储器 SAS（Serial Access Storage）
存储器的基本原理及分类
存储器的基本原理及分类存储器是计算机中非常重要的组成部分之一，其功能是用于存储和读取数据。
本文将介绍存储器的基本原理以及常见的分类。
一、基本原理存储器的基本原理是利用电子元件的导电特性实现数据的存储和读取。
具体来说，存储器通过在电子元件中存储和读取电荷来实现数据的储存和检索。
常见的存储器技术包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
1. 静态随机存取存储器（SRAM）静态随机存取存储器是一种使用触发器（flip-flop）来存储数据的存储器。
它的特点是不需要刷新操作，读写速度快，但容量较小且功耗较高。
SRAM常用于高速缓存等需要快速读写操作的应用场景。
2. 动态随机存取存储器（DRAM）动态随机存取存储器是一种使用电容来存储数据的存储器。
它的特点是容量大，但需要定期刷新以保持数据的有效性。
DRAM相对SRAM而言读写速度较慢，功耗较低，常用于主存储器等容量要求较高的应用场景。
二、分类根据存储器的功能和使用方式，可以将存储器分为主存储器和辅助存储器两大类。
1. 主存储器主存储器是计算机中与CPU直接交互的存储器，用于存储正在执行和待执行的程序以及相关数据。
主存储器通常使用DRAM实现，是计算机的核心部件之一。
根据存储器的访问方式，主存储器可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。
- 随机存取存储器（RAM）随机存取存储器是一种能够任意读写数据的存储器，其中包括SRAM和DRAM。
RAM具有高速读写的特点，在计算机系统中起到临时存储数据的作用。
- 只读存储器（ROM）只读存储器是一种只能读取数据而不能写入数据的存储器。
ROM 内部存储了永久性的程序和数据，不随断电而丢失，常用于存储计算机系统的固件、基本输入输出系统（BIOS）等。
2. 辅助存储器辅助存储器是计算机中用于长期存储数据和程序的设备，如硬盘、固态硬盘等。
与主存储器相比，辅助存储器容量大、价格相对低廉，但读写速度较慢。
微机接口ppt课件第6章微型计算机中的存储器
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电可擦除可编程只读存储器EEPROM （Electrically EPROM）：与EPROM类似， 只是使用电信号进行擦除，比EPROM更为 方便。
闪速存储器（Flash Memory）：新型的 半导体存储器，具有非易失性、电擦除 性和高可靠性。
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计算地址范围的方法是： 译码器的输入信号（A19~A13）为0011111
（高7位地址）， 低13位地址（A12~A0）可以是全0到全1之间。
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图6-4 6264的全地址译码连接
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只将系统总线的部分高位地址线作为译码器 的输入，从而得到存储器芯片地址范围的译 码连接方式称为部分地址译码连接。
每个存储矩阵由7条行地址线和7条列地址线 选择相应的存储单元。
7条行地址线经过译码器产生128条行选择线， 可选择128行；
7条列地址线经过译码器产生128条列选择线， 可选择128列。
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2．动态RAM 2164的工作过程
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1．2164的引脚及内部结构
2164是一个64K×1位的动态RAM芯片 其引脚包含8条地址线A0~A7 数据输入端DIN，数据输出端DOUT 行地址选通RAS，列地址选通CAS 写允许端WE（高电平时为数据读出，低
电平时为数据写入），如图6-6所示。
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由于16K=214，故每个芯片有14位地址线，8 条数据线。
微型计算机原理 第六章 存储器
3、存储器带宽 单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒
4、功耗
半导体存储器的功耗包括“维持功耗”和“操作功耗”。 与计算机的电源容量和机箱内的散热有直接的联系 保证速度的情况下，减小功耗
5、可靠性 可靠性一般是指存储器（焊接、插件板的接触、存储器模块的复杂性）抗外界电磁场、温度等因变化干扰的能力。在出厂时经过全
28系列的E2PROM
① +5V供电，维持电流60mA，最大工作电流160mA ② 读出时间250ns ③ 28引脚 DIP封装 ④ 页写入与查询的做法： 当用户启动写入后，应以（3至20）微秒/B的速度，连续向有关地 址写入16个字节的数据，其中，页内字节由A3至A0确定，页地址 由A12至A4确定，整个芯片有512个页，页加载 如果芯片在规定的20微秒的窗口时间内，用户不再进行写入，则芯 片将会自动把页缓冲器内的数据转存到指定的存储单元，这个过程 称为页存储，在页存储期间芯片将不再接收外部数据。CPU可以通 过读出最后一个字节来查询写入是否完成，若读出数据的最高位与 写入前相反，说明写入还没完成，否则，写入已经完成。
3）R/W（Read/Write）读/写控制引线端。
4）WE写开放引线端，低电平有效时，数据总线上的数据被写入 被寻址的单元。 4、三态双向缓冲器 使组成半导体RAM的各个存储芯片很方便地与系统数据总线相
连接。
6.2.2 静态RAM
1、静态基本存储单元电路
基本单元电路多为静态存储器半导体双稳态触发器结构， NMOS\COMS\TTL\ECL等制造工艺而成。 NMOS工艺制作的静态RAM具有集成度高、功耗价格便宜等优点，
6.2.4
RAM存储容量的扩展方法
1、位扩展方式：16Kx1扩充为16Kx8
存储器管理
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中，存储器是信息处理的来源与归宿，占据重要位置。
但是，在现有技术条件下，任何一种存储装置，都无法从速度、容量、是否需要电源维持等等多方面，同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
图4-1 计算机系统存储器层次示意图2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache：容量很小、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问；•内存RAM：容量在若干KB、MB、GB，中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问；•磁盘高速缓存：一般设于主存中；•多种类型的磁盘：容量在数MB或数GB，低速、价廉、不需要电源维持、CPU不可直接访问；由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理(主存管理)的目的1、尽可能地方便用户；提高主存储器的使用效率，使主存储器在速度、规模和成本之间获得较好的权衡。
(注意CPU和主存储器，这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能：•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址，虚地址)：用户源程序经过编译/汇编、链接后，程序内每条指令、每个数据等信息，都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址，实地址)：是一个实际内存(字节)单元的编址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间，它是从0开始的、是一维的；●将用户程序被装进内存，一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时，通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的，需要把(程序中的)逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射；例如指令LOAD L，2500 /*将2500号单元内的数据送入寄存器L*/ ----P123图4-3 作业装进内存时的情况地址映射分静态和动态两种方式。
存储器接口电路分析
/999/18686.aspx存储器接口电路分析寻址原理以S3C2410为例，内核提供了32位的地址总线，理论上可以寻址的空间为4GB，但实际留给外部可寻址的空间只有1GB，也就是0X00000000~0X3fffffff，总共应该有30根地址线(230)引出来。
在这1GB的空间，2410处理器又根据所支持的设备的特点将它分为了8份，每份空间有128MB，这每一份的空间又称为一个BANK（图1）。
其中6个用于ROM、SRAM 等存储器，2个用于ROM、SRAM、SDRAM等存储器。
当2410对外寻址时，采用了部分译码的方式，即低位地址线用于外围存储器的片内寻址，而高位地址线用于外围存储器的片外寻址。
对于系统要访问的任意外部地址，2410可以方便地利用内部地址总线的高3位ADDR[29:27]来选择该地址属于哪一个存储器组(Bank)，从而激活相应的Bank选择信号（nGCSx）。
这8个片选信号可以看作是2410处理器内部30根地址线的最高三位所做的地址译码的结果。
正因为这3根地址线所代表的地址信息已经由8个片选信号（nGCS7~nGCS0）来传递了，因此2410处理器最后输出的实际地址线就只有A26~A0。
Bank的内部寻址由外部地址总线A[26:0]来实现，寻址范围为128M(227)，从而使得其外围地址访问空间为1GB（128MB×8）。
S3C2410正是通过这种机制来完成外部地址空间的寻址全过程。
图1 处理器存储空间每个Bank的特性细节请参考数据手册。
外接的存储芯片一般包括Nor Flash,，NAND FLASH和SDRAM，下面分别介绍。
Nor Flash它的接口与RAM完全相同,可以像其他存储器那样连接（与传统的8051外扩ROM 类似），可在上面直接运行代码。
它的特点是存取动作简单，缺点是它受地址线的限制，即n条地址线，所能寻址的空间就是2的n次方个单元，所以通常容量较小。
计算机组成原理-第3章_存储系统
存储周期 RW 刷新1 RW 刷新2 …
500ns 500ns
刷新间隔2ms
用在低速系统中
各刷新周期分散安排 在存取周期中。
… RW 128 RW
例如上图所示的DRAM有128行，如果刷新周期为 2ms，则每一行必须每隔2ms÷128=62.5us进行一次。
5、存储器控制电路
DRAM刷新需要硬件电路支持，它们集成在一个芯片 上，形成DRAM控制器，是CPU和DRAM间的接口电路。
写周期：实现写操作，要求CS和WE同时有效，有效期间地址 和数据信号不能变化；为了保证CS和WE变为无效前能把数据 可靠的写入，数据必须提前一段时间在数据总线上稳定存在； 而在WE变为高电平后再经过一段时间地址信号才允许改变。
*** DRAM存储器
1、DRAM存储元的记忆原理
SRAM存储器的存储元是一个 触发器，它具有两个稳定的状态。
外存储器：简称“外存”，大容量辅助存储器；磁表面存储
器或光盘存储器；存放需联机保存但暂时不需要的程序和数 据。容量从几十MB到几百GB，甚至更大。存取速度为若干
ms。
其他功能的存储器：如微程序控制器的控存、在显示和印刷 输出设备中的字库和数据缓冲存储器。
*** 主存储器的技术指标
主要性能指标：存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。
地址信息到达时，使T5、T6、T7、T8导通，存储 元的信息被送到I/O与I/O线上， I/O与I/O线接上一个 差动读出放大器，从其电流方向，可以得出所存信息 是“1”或“0”。也可I/O或I/O一端接到外部，看其 有无电流通过，得出所存信息。
扩充：存储芯片规格的表示
在很多内存产品介绍文档中，都会用M×W的方式来表示芯 片的容量。
计算机原理--存储器和输入输出设备和总线
计算机原理－存储器和I/O设备和总线前言前一篇文章介绍了冯诺依曼体系结构的计算机的基本工作原理，其中主要介绍了CPU的结构和工作原理。
这一篇主要来介绍存储区，总线，以及IO设备等其他几大组件，来了解整个计算机是如何工作的。
这些东西都是看得见摸得着的硬件，平时我们买电脑时最关注的就是CPU的速度，内存的大小，主板芯片等等的参数。
1. 存储器前面我们以一个简单通用的计算机模型来介绍了CPU的工作方式，CPU执行指令，而存储器为CPU提供指令和数据。
在这个简单的模型中，存储器是一个线性的字节数组。
CPU可以在一个常数的时间内访问每个存储器的位置，虽然这个模型是有效的，但是并不能完全反应现代计算机实际的工作方式。
1.1 存储器系统层次结构在前面介绍中，我们一直把存储器等同于了内存，但是实际上在现代计算机中，存储器系统是一个具有不同容量，不同访问速度的存储设备的层次结构。
整个存储器系统中包括了寄存器、Cache、内部存储器、外部存储。
下图展示了一个计算机存储系统的层次图。
层次越高速度越快，但是价格越高，而层次越低，速度越慢，价格越低。
相对于CPU来说，存储器的速度是相对比较慢的。
无论CPU如何发展，速度多块，对于计算机来说CPU总是一个稀缺的资源，所以我们应该最大程度的去利用CPU。
其面我们提到过CPU周期，一个CPU周期是取1条指令的最短的时间。
由此可见，CPU周期在很大程度上决定了计算机的整体性能。
你想想如果当CPU去取一条指令需要2s，而执行一个指令只需要2ms，对于计算机来说性能是多么大的损失。
所以存储器的速度对于计算机的速度影响是很大的。
对于我们来说，总是希望存储器的速度能和CPU一样或尽量的块，这样一个CPU周期需要的时钟周期就越少。
但是现实是，这样的计算机可能相当的昂贵。
所以在计算机的存储系统中，采用了一种分层的结构。
速度越快的存储器容量越小，这样就能做到在性能和格之间的一个很好的平衡。
价1.2 存储技术计算机的发展离不开存储器的发展，早起的计算机没用硬盘，只有几千字节的RAM可用。
微机原理 第4章
可擦除可编程的ROM（EPROM）
特点：芯片的上方有一个石英玻璃的窗口，通过紫 外线照射，芯片电路中的浮空晶栅上的电荷会形成光 电流泄漏走，使电路恢复起始状态，从而将写入的信 号擦去。
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）编程 编程后，应该贴上不透光封条
扩充存储器的数据宽度
用8b*32K的 EPROM芯片 27C256进行字节 数扩充，组成8b *64K的EPROM子 系统
RAS
动态RAM的刷新：
为保持电容CS中的电 荷不丢失，必须对动 态RAM不断进行读出 和再写入 CD数据线上分布电容
TS门控管
DRAM控制器的原理图
DRAM控制器的功能： （1）时序功能 （2）地址处理功能 （3）仲裁功能 P136
4.1.4 随机存取存储器RAM 1.SRAM 速度快 不需要刷新 片容量低 功耗大 2.DRAM 片容量高 需要刷新
4.选择存储器件的考虑因素
① 易失性：电源断开之后，存储器的内容是否 丢失。 ② 只读性 ③ 存储容量：每个芯片中的存储单元的总数。 ④ 速度：用存储器访问时间来衡量。访问时间 是指存储器接收到稳定地抵制信号到完成操作 的时间。 ⑤ 功耗
5. 半导体存储器的特点与分类
半导体存储器的特点： 1. 速度快，储存时间为ns级 2. 集成化 3. 非破坏性读出 半导体存储器分类: A. 从器件组成角度： 1.双极性存储器TTL（Transistor- Transistor Logic）， 特点是速度快，功耗较低，集成度低。 2.单极性存储器是用MOS（Metal-Oxide-Semiconductor） 制成的存储器， 特点是集成度高，功耗低，价格便宜。
微机原理与接口技术知识点总结
微机原理与接口技术知识点总结一、微机原理1.微机系统的组成：微处理器，存储器，输入输出设备和系统总线。
2.微处理器：CPU（中央处理单元），是微机中控制和数据处理的核心部件。
3.存储器：用于存储程序和数据的器件，分为只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM）。
4.输入设备：键盘，鼠标等，用于接收操作者的命令。
5.输出设备：显示器，打印机等，用于展示和输出处理结果。
二、接口技术1.接口技术是连接微机与外部设备的技术，其作用是实现微机与外部设备之间的信息交换和控制。
2.接口技术主要包括接口电路、接口程序和相关接口协议等方面的内容。
三、常用总线1.数据总线：用于在微处理器与其它器件之间传输数据，其宽度决定了微处理器一次能处理的最大数据位数。
2.地址总线：用于传输微处理器发出的地址信息，其宽度决定了微处理器能够寻址的最大地址范围。
3.控制总线：用于传达微处理器和其他部件之间的控制信号，如读写、中断等。
四、中断技术及其应用1.中断技术是微处理器处理紧急事件的一种技术，通过改变程序执行顺序，使微处理器处理外部设备产生的异常情况。
2.中断种类：硬件中断，软件中断。
3.中断处理过程：中断请求，中断响应，中断处理程序执行，中断返回。
五、微处理器指令系统1.微处理器的指令系统是指微处理器可以执行的指令集，包括数据传输指令、算术逻辑指令、程序控制指令等。
2.指令执行过程：取指令、分析指令、执行指令。
3.指令周期：取指周期、分析周期、执行周期。
六、存储器及其访问方式1.存储器：用于存储程序和数据的器件，分为只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM）。
2.存储器访问方式：按地址访问，按内容访问。
3.存储器的分类：主存储器，辅助存储器，外存储器。
4.存储器扩展技术：使存储器的地址空间与数据空间保持一致，实现存储器的扩展。
七、输入输出设备及其接口技术1.输入设备：键盘，鼠标等，用于接收操作者的命令。
2.输出设备：显示器，打印机等，用于展示和输出处理结果。
xilinx的fpga读取flash的原理
xilinx的fpga读取flash的原理一、概述Xilinx的FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，广泛应用于工业和消费电子领域。
Flash存储器是FPGA 的一种重要外部存储设备，用于存储FPGA的配置信息和其他需要长期保存的数据。
本文将介绍Xilinx的FPGA读取Flash的原理，包括Flash存储器的基本原理、FPGA与Flash的接口设计、数据传输方式以及读取Flash的控制逻辑。
二、Flash存储器原理Flash存储器是一种非易失性存储器，可以像硬盘一样进行写入和擦除操作。
它主要由存储单元和外围电路组成，存储单元通常采用浮栅晶体管结构。
写入操作时，Flash通过把掺杂剂注入到浮栅中来改变浮栅电导率，从而实现电荷的存储。
擦除操作时，通过改变浮栅的电场强度来移除注入到浮栅中的电荷，从而恢复到原始状态。
读取操作时，通过测量电荷的变化来确定存储单元的值。
三、FPGA与Flash接口设计FPGA与Flash之间的接口设计是实现数据传输和控制的关键。
Xilinx的FPGA通常采用AXI-Stream接口与外部设备进行数据传输。
AXI-Stream接口是一种通用的、基于流的接口，适用于高性能数据传输。
FPGA与Flash之间的接口通常包括以下部分：1. 物理层：包括总线协议和物理连接方式，如PCIe、USB、SPI 等。
2. 数据层：用于传输数据和控制信号，包括地址、读写控制信号和数据信号。
3. 控制层：用于实现数据的读取、写入和擦除操作，包括命令、状态机和中断信号。
四、数据传输方式FPGA读取Flash的数据传输方式通常采用AXI-Stream流接口进行数据传输。
FPGA通过发送AXI-Stream控制指令来控制Flash的数据传输，包括数据的起始地址、传输速率和传输周期等。
Flash则根据FPGA的控制指令进行数据的读取和传输。
在数据传输过程中，FPGA和Flash之间需要进行时钟同步和数据校验，以确保数据传输的准确性和完整性。
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
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S4
S3
当前正在使用的段寄存器
0
0
ES
0
1
SS
1
0
CS或未使用任何段寄存器
1
1
DS
3、三态缓冲的8位数据锁存器74LS373 (8282)
A、CP正脉冲，DQ B、CP为零，保持 C、/OE=0，O0输出；否则高阻
4、ALE(Address Latch Enable) 地址锁存使能信号，输出，高电平有效。用
第五章 存储器原理与接口
存储器分类 存储器结构
8086CPU最小模式下总线产生
存储器接口
5.1 存储器分类 一、有关存储器几种分类
存储介质分类
半导体存储器 磁盘和磁带等磁表面存储器 光电存储器
半导体存储器按存取方式分类
随机存储器RAM (Random Access Memory) 只读存储器ROM（Read-Only Memory） 串行访问存储器(Serial Access Storage)
B、T控制方向 T＝0，BA T＝1，AB
A、/OE控制通道 /OE＝0，或门导通； /OE＝1，或门封锁；
B、T控制方向 T＝0，BA T＝1，AB
2、/DEN (Data Enable) 数据使能信号，输出，三态，低电平有效。表示
CPU对数据线操作。用于数据总线驱动器的控制信号。
3、DT/R (Data Transmit/Receive)： 数据驱动器数据流向控制信号，输出，三态。在
二、8086的两种工作方式
最小模式：系统中只有8086一个处理器，所有的控 制信号都是由8086CPU产生。
最大模式：系统中可包含一个以上的处理器，比如 包含协处理器8087。在系统规模比较大 的情况下，系统控制信号不是由8086直 接产生，而是通过与8086配套的总线控 制器等形成。
三、最小模式下8086CPU总线产生
来作为地址锁存器的锁存控制信号。
触发类型：上升沿，下降沿，高电平，低电平
ALE 4
A19-16/S6-3
8086
AD15-0
16
/STB O3-0
D3-0
74LS373*3
/STB
8
O7-0
AD15-8 D7-0
A19-16 A15-8
/STB
8 AD7-0
O3-0 D7-0
A7-0
1、AD0－AD15，A16/S1－A19/S4出现地址信息；
按在计算机中的作用分类
主存储器(内存) 辅助存储器(外存) 高速缓冲存储器
二、半导体存储器的分类
1、随机存取存储器RAM 2、只读存储器ROM
二、半导体存储器的分类
1、随机存取存储器RAM a. 静态RAM （ECL，TTL，MOS） b. 动态RAM
2、只读存储器ROM a. 掩膜式ROM
分 类 能 写入,断电不失 (Erasable PROM)
随机存储器
电可擦除
(Ultra-Violet)
EEPROM (Electrically)
Flash Memory
RAM
(Random
静态存储器SRAM
快闪存储器
Access Memory)
(Static RAM) 动态存储器DRAM 还可以按制造工艺 (Dynamic RAM) 分为双极型和MOS
D15-8
8 AD7-0
/OE
T
8
B7-0
A7-0
D7-0
1、如果CPU输出数据，DT/R＝1，三态门方向为AB, 如果CPU输入数据，DT/R＝0，三态门方向为BA；
2、/DEN有效，74LS245工作； 3、CPU输入/输出数据完成， /DEN无效，74LS245停止工
作，通道断开。
8086系统中，通常采用8286或8287作为数据总线的驱 动器，用DT/R#信号来控制数据驱动器的数据传送方 向。当DT/R#＝1时，进行数据发送；DT/R#＝0时， 进行数据接收。
/DEN DT/R 0 AD15-0 16 8086
8 AD15-8
74LS245*2
/OE
T B7-0 8
A7-0
1、容量存储容量
存储器可以容纳的二进制信息量称为 存储容量（寻址空间，由CPU的地址线决 定）
实际存储容量：在计算机系统中具体 配置了多少内存。
2、存取速度 存取时间是指从启动一次存储器操作
到完成该操作所经历的时间，又称为读 写周期。
SDRAM: 12ns 10ns 8ns
RDRAM: 1ns 0.625ns
一般照射20～30分钟后，读出各单元的内 容均为FFH，说明EPROM中内容已被擦除。
可用电擦除、可编程的E2PROM
浮栅隧道氧化层MOS管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide)：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（20纳 米以下），称为隧道区。当隧道区电场大于107V/cm时 隧道区双向导通。
地址/状态复用信号，输出。在总周期的T1状 态A19/S6～A16/S3上是地址的高4位。在T2～T4 状态，A19/S6～A16/S3上输出状态信息。
机器周期：时钟周期
总线周期：对内存或对I/O接口的一次操作的时 间
指令周期：指令执行的时间
MOV [2000H], AX
地址周期
数据周期
BHE
存储体：是存储芯片的主体，由基本存储元按 照一定的排列规律构成。
矩阵译码电路
地 址 译码器 线
列线
行线
译码器
地址线
5.3、8086CPU总线产生
一、8086CPU的管脚及功能
8086是16位CPU。它采用高性能的N— 沟道，耗尽型负载的硅栅工艺(HMOS)制 造。由于受当时制造工艺的限制，部分管 脚采用了分时复用的方式，构成了40条管 脚的双列直插式封装
Cache(高速缓存)
内存（主存）
磁盘 磁道、光盘
辅存
（主存）
Cache—主存层次 ： 解决CPU与主存的速度上的差距 ；
主存—辅存层次 ： 解决存储的大容量要求和低成本之间的 矛盾 。
5.2、 主存储器结构
一、 主存储器的主要技术指标 存储容量 存取速度 可靠性 功耗
b. 可编程的PROM
可编程的PROM
c. 可用紫外线擦除、可编程的EPROM
d. 可用电擦除、可编程的E2PROM等
可用紫外线擦除、可编程的EPROM
行线
绝缘层
浮栅管
浮动栅雪崩注入式 MOS管
Vcc 位 线 输
出
D
S
位线
编程
使栅极带电
擦除
EPROM芯片上方有一个石英玻璃窗口
当一定光强的紫外线透过窗口照射时，所 有存储电路中浮栅上的电荷会形成光电流泄 放掉，使浮栅恢复初态。
3、可靠性 可靠性是用平均故障间隔时间来衡量
（MTBF, Mean Time Between Failures） 4、功耗
功耗通常是指每个存储元消耗功率的大 小
二、主存储器的基本组成
MOS型器件构成的RAM，分为静态和 动态RAM两种，静态RAM通常有6管构 成的触发器作为基本存储电路静态存储 单元，动态RAM通常用单管组成基本存 储电路。
当隧道区的等效电容
极小时，加在控制栅和
漏极间的电压大部分降
在隧道区，有利于擦隧除道和写入均利
区导通。
用隧道效应
10ms
掩模ROM
紫外线擦除
只读存储器 ROM
可编程ROM（PROM）
(Programmable
UVEPROM
(Read- Only ROM)
Memory) 按 功 只能读出不能
可擦除可编程ROM （EPROM）
主要指标：存储容量、存取速度。 型两种。
存储容量:用字数×位数表示，也可只用位数表示。如，某 动态存储器的容量为109位/片。
三、 多层存储结构概念
1、核心是解决容量、速度、价 格间的矛盾，建立起多层存储结 构。
一个金字塔结构的多层存储 体系 充分体现出容量和速度关系
2、 多层存储结构
寄存器
2、ALE 发正脉冲，地址信息进74LS373；
3、AD0－AD15转换为数据线, A16/S1 －A19/S4输出状 态
1
3
1
3
2
（二）、数据线驱动
相关信号线及芯片 1、双向数据总线收发器（8286，74LS245）
两个功能： a、双向选择 b、通道控制
A、/OE控制通道 /OE＝0，或门导通； /OE＝1，或门封锁；
（一）、地址线、数据线产生
相关信号线及芯片 1、AD15～AD0 (Address Data Bus)
地址/数据复用信号，双向，三态。在T1状态 （地址周期）AD15～AD0上为地址信号的低 16位A15～A0；在T2 ～ T4状态（数据周期） AD15～AD0 上是数据信号D15～D0。
2、A19/S6～A16/S3 (Address/Status)：
1 、静态存储单元
（2）动态存储单元
（3）、结构
地址译码 输入输出控制 存储体
单译码结构
地
译
址
码
线
器
存储体
输 入 输 出 数据线 控 制
控制线
地址译码器：接收来自的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CS及来自CPU的读 /写控制信号，形成芯片内部控制信号，控制 数据的读出和写入(双向)。
2
1
2
3