存储器及其与CPU接口
04732微型计算机及接口技术知识点
04732微型计算机及接口技术知识点04732微型计算机及接口技术知识点04732微型计算机及接口技术是一门面向大学计算机科学与技术、信息安全、网络工程以及其他相关专业的课程。
本文将介绍04732微型计算机及接口技术的知识点，并将其分为以下几个方面进行讨论：计算机硬件、计算机系统、接口技术。
一、计算机硬件1.中央处理器（CPU）：计算机的“大脑”，负责进行数据处理和控制计算机的运行。
2.存储器：包括主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等），用于存储和读取数据。
3.输入设备：用于将外部信息输入到计算机中，如键盘、鼠标、摄像头等。
4.输出设备：用于将计算机处理后的结果展示给用户，如显示器、打印机、音响等。
5.总线：计算机内部各个硬件设备之间进行数据传输的通道，包括数据总线、地址总线、控制总线等。
二、计算机系统1.操作系统：管理和控制计算机硬件和软件资源的系统软件，如Windows、Linux等。
2.文件系统：管理计算机中的文件和目录，如FAT、NTFS等。
3.网络通信：实现计算机之间的数据传输和通讯，如TCP/IP协议族。
4.数据库管理系统：管理和组织计算机中的数据，如MySQL、Oracle等。
5.多媒体技术：包括音频、视频的处理和编码技术。
三、接口技术1.硬件接口：计算机内部各个硬件设备之间的物理接口，如PCI、USB、HDMI等。
2.软件接口：计算机硬件和操作系统之间的接口，如系统调用、API、驱动程序等。
3.网络接口：计算机与外部网络的连接接口，如以太网接口、无线网络接口等。
4.数据接口：计算机与外部设备的数据传输接口，如串口、并口、SATA等。
5.用户界面：计算机与用户进行交互的接口，如图形用户界面、命令行界面等。
在04732微型计算机及接口技术中，学生需要熟悉计算机硬件的组成和工作原理，了解计算机系统的各个模块以及其相互关系，掌握不同类型的接口技术的特点和应用场景。
值得注意的是，学习04732微型计算机及接口技术不仅仅只是要理解上述知识点，还要进行实践，例如编写代码测试接口的使用，搭建网络环境模拟数据传输等。
存储器接口 (2)
地把双端口RAM看作是本地RAM一样进行访问，不 仅方便了软件设计,还大大地提高了系统的工作 效率。
二、半导体存储器的主要性能指标 主要从一下几方面考察： 1、存储容量 2、速度 3、功耗 4、集成度 5、可靠性
三、存储芯片的组成
1、地址译码器：接收来自CPU的N位地址信息， 经译码后产生2的N次方个地址选择信号对片内 寻址。
/CS=0,/OE=0时为读; /CS=0,/WE=0时为写。 /WE和/OE分别接CPU的/WR和/RD信号。
2、存储器与CPU数据总线的连接 根据存储器结构选择连接CPU的数据总线。
6.3 主存储器接口
主存储器的类型不同，则接口不同。以 EPROM、SRAM、DRAM为例分别介绍。
一、EPROM与CPU的接口 目前广泛使用的典型EPROM芯片有Intel公
（1）Tc=总容量/N×8/M＝128K/8K×8/8 ＝16片
（2）Tc＝128K/8K×16/8＝32片
6.2存储器接口技术
一、存储器接口中应考虑的问题
1、存储器与CPU的时序配合
几个问题： （1）什么是总线周期？（2）什么 是时钟周期？（3）什么是T状态？（4）如何实 现二者之间的时序配合？（5）设计产生等待信 号电路应注意那些问题？（见图6－3）
2、如何完成寻址功能？
要完成寻址功能必须具备两种选择：
（1）片选：即首先要从众多存储器中，选中要 进行数据传输的某一存储器芯片，称为片选。一 般由接口电路中的端口译码产生。
（2）字选：然后从该芯片内选择出某一存储单 元，称为字选。由存储器内部的译码电路完成。
3、片选控制的译码方法
常用方法有：线选法、全译码法、部分译码法、 混合译码法等。
或列出地址分配表； ③根据地址分配图或分配表确定译码方法并画出
《微机原理与接口技术》教学课件 第6章
6.2 随机存取存储器
2 动态RAM 2164的工作过程
① 将要读出单元的行地 址送到地址线A0～A7上， RAS 信号有效时，在下 降沿将地址锁存在行地 址锁存器中。
② 将要读出单元的列地 址 送 到 地 址 线 A0 ～ A7 上 ， CAS 信号有效时，在下降 沿将地址锁存在列地址 锁存器中。
目录 CONTENTS
存储器入门 随机存取存储器
只读存储器 高速缓冲存储器
外部存储器
3
引子
计算机之所以能自动、连续地工作，是因为采用了存储程序的原理。计算机中的所有程序和数 据都存放在存储器中，存储器是计算机必不可少的组成部件之一。存储器的性能对整个计算机 系统的性能起着至关重要的作用。本章主要介绍存储器的分类、结构和主要性能指标，并通过 典型的存储器芯片来介绍存储器的工作原理及与CPU的连接方法。
6.1 存储器入门
连续两次读写操作之间所需的最短时间间隔称为存储周期。存储器每秒钟可读写的 数据量称为存储器带宽或数据传输速率，单位为bps（或bit/s）。存取周期和存储器带宽 也常作为存储器的性能指标。
提示
6.2 随机存取存储器
随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）也称随机读/写存储器或随机存储器，它既可以直接 从任何一个指定的存储单元中读出数据，也可以将数据写入任何一个指定的存储单元中。
6.1.2 存储器的性能指标
存储器容量：存储器中所包含存储单元的总数，单位是字节（B）。存储 器容量越大，存储的信息越多，计算机的性能也就越强。
01
02
存取时间：存储器完成一次读写操作所需的时间，单位为ns（纳秒，
1 ns＝10-9 sБайду номын сангаас。
PLC的基本组成
PLC的基本组成可编程序控制器(ProgrammableController)原本应简称PC，为了与个人计算机专称PC相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC(ProgrammableLogicController)，但并非说PLC只能控制逻辑信号。
PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。
PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成。
PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。
1.中央处理器中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。
CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。
CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。
2.存储器PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。
1)系统程序存储器PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。
系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。
系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。
单片机的基本结构与工作原理
单片机的基本结构与工作原理单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路，具备处理器核心、存储器、IO接口和时钟电路等功能单元。
它被广泛应用于各种电子设备中，是嵌入式系统的重要组成部分。
本文将介绍单片机的基本结构与工作原理。
一、单片机的基本结构单片机的基本结构由四个主要组成部分构成：中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、存储器、IO接口和时钟电路。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是单片机最核心的部分，它负责执行各种指令和控制单片机的运行。
通常，单片机的CPU是一种低功耗、高性能的微处理器，具备运算、逻辑和控制等功能。
CPU的设计和性能直接影响单片机的执行能力。
2. 存储器存储器是单片机用来存储程序、数据和中间结果的重要部件。
单片机的存储器包括闪存（Flash）和随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）等。
闪存用于存储单片机的程序代码，它具有非易失性，可以保存在断电后。
通过闪存编程器，开发者可以将编写的程序代码烧录到单片机的闪存中。
RAM主要用于存储程序运行时产生的变量和临时数据，它的读写速度相较闪存更快，但断电后数据会丢失。
3. IO接口IO接口是单片机与外部设备进行数据交换的接口，包括数字输入输出（Digital Input/Output，IO）、模拟输入输出（Analog Input/Output，AI/AO）等。
数字IO接口用于连接数字信号的收发，例如按键、LED灯、继电器等。
模拟IO接口用于连接模拟信号的输入和输出，例如温度传感器、电压检测等。
4. 时钟电路时钟电路是单片机提供时间基准的部分，用于控制单片机的运行速度和时序。
时钟电路产生的时钟信号决定了单片机的工作频率，它分为外部时钟和内部时钟两种。
二、单片机的工作原理单片机的工作原理可以概括为以下几个步骤：复位、初始化、执行程序、循环执行。
1. 复位当单片机上电或接收到外部复位信号时，会进入复位状态。
微机原理与接口技术：8088CPU的存储器组织
1.8088CPU的存储器组织
8088有20根地址线，可寻址的最大内存空间为220=1MB，地址范围为00000H~FFFFFH。
每个存储单元对应一个20位的地址，这个地址称为存储单元的物理地址。
每个存储单元都有唯一的一个物理地址。
8088将可直接寻址的1MB的内存空间划分成一些连续的区域，称为段。
每段的长度最大为64KB，并要求段的起始地址必须能被16整除，形式如XXXX0H。
8088将XXXXH称为段基址，存储在段寄存器CS、DS、SS、ES中。
段基址决定了该段在1MB内存空间中的位置。
段内各存储单元地址相对于该段起始单元地址的位移量称为段内偏移量。
段内偏移量从0开始，取值范围0000H~FFFFH。
分段管理要求每个段都由连续的存储单元构成，并且能够独立寻址，而且段和段之间允许重叠。
根据8088CPU分段的原则，1MB的存储空间中有216=64K个地址符合要求，这使得理论上程序可以位于存储空间的任何位置。
程序中使用的存储器地址是由段基址和段内偏移地址组成，这种在程序中使用的地址称为逻辑地址。
逻辑地址通常写成XXXXH:YYYYH的形式，其中XXXXH为段基址，YYYYH为段内偏移地址。
段基址和偏移地址与物理地址之间的关系如下：
物理地址＝段基址×10H＋段内偏移
段基址乘以10H相当于把16位的段基址左移4位，然后再与段内偏移地址相加就得到物理地址。
例如，逻辑地址A562H:9236H对应的物理地址是AE856H。
A562H×10H=A5620H
A5620H+9236H=AE856H。
CPU的结构和功能解析
CPU的结构和功能解析CPU（中央处理器）是计算机的核心组件，它被设计用于执行各种计算和数据处理任务。
CPU的结构和功能包括以下几个方面：1. 控制单元（Control Unit）：控制单元是CPU的一个重要组成部分，负责协调和管理所有的计算机操作。
它从存储器中读取指令并解码，然后将其发送到其他部件以执行相应的操作。
控制单元还负责处理器内部的时序和同步操作。
2. 算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）：ALU是CPU的核心部分，负责执行计算和逻辑运算。
它可以执行加减乘除、移位、逻辑运算（与、或、非）等操作。
ALU的设计通常包括一组寄存器，用于存储和处理操作数和结果。
3. 寄存器（Register）：寄存器是CPU内部的高速存储器，用于存储临时数据和指令。
CPU中包含多个不同类型的寄存器，如数据寄存器、地址寄存器、程序计数寄存器等。
寄存器具有极快的读写速度，能够提高数据的访问效率。
4. 数据总线和地址总线（Data Bus and Address Bus）：数据总线用于在各个组件之间传输数据，地址总线用于标识存储器中的特定位置。
数据总线的宽度决定了CPU能够同时处理的数据量，地址总线的宽度决定了CPU能够寻址的存储器空间大小。
5. 运算器（Arithmetic Unit）：运算器是CPU的一个子部件，用于执行数学运算，如加法、减法、乘法和除法。
运算器通常由ALU和一些辅助电路组成，它能够高效地进行数值计算。
6. 控制器（Controller）：控制器是CPU的另一个子部件，负责控制和协调各个组件之间的操作。
它从指令存储器中获取下一条指令，并将其发送给控制单元解码执行。
控制器还负责处理各种中断和异常情况，以及调度和控制指令的执行顺序。
7. 存储器接口（Memory Interface）：存储器接口是CPU与主存储器之间的桥梁，负责传输数据和指令。
存储器接口包括地址解码器、读写电路、数据缓冲器等，它能够提供合适的接口和协议，以保证数据的高效传输和正确处理。
微机原理第5章存储器系统
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
存储器概述
EEPROM芯片2864A
N13根地址线A12～A0 8 根 数 据 线 I/O7 ～
I/O0 片选CE*
读写OE*、WE*
A12 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 I/O0 11 I/O1 12 I/O2 13 GND 14
动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164
1 静态RAM
SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵
SRAM芯片6264 NC 1 A12 2
A7 3
存储容量为8K×8
A6 4 A5 5
28个引脚：
A4 6
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0
Infineon(英飞菱)的内存条结构剖析
1、PCB板 下图是Infineon原装256MB DDR266，采用单面8颗粒TSOP封装。
2、金手指 这一根根黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分，数据就是靠它们来传输的，通
常称为金手指。
3、内存芯片（颗粒）内存的芯片就是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内 存芯片决定的。
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
28 Vcc 27 A14 26 A13 25 A8
24 A9 23 A11 22 OE 21 A10 20 CE 19 D7 18 D6 17 D5 16 D4 15 D3
存储器
外存平均访问时间ms级: 硬盘 9~10ms 光盘 80~120ms 内存平均访问时间ns级: SRAM Cache1 ~ 5ns SDRAM内存 7~15ns EDO内存 60~80ns EPROM存储器 100~400ns
5.1.3 半导体存储器芯片的结构
地 址 寄 存 地 址 译 码
存储体
– – – – – – 8根地址线 A7～A0 1根数据输入线 DIN 1根数据输出线 DOUT 行地址选通 RAS* 列地址选通 CAS* 读写控制 WE*
NC DIN WE* RAS* A0 A2 A1 GND
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
VSS CAS* DOUT A6 A3 A4 A5 A7
5.2.3 动态RAM
• DRAM的基本存储单元是单个场效应管及其极 间电容 • 每个基本存储单元存储二进制数一位 • 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 • 必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 • 每次同时对一行的存储单元进行刷新
• DRAM一般采用“位结构”存储体： –每个存储单元存放一位 –需要8个存储芯片构成一个字节单元 –每个字节存储单元具有一个地址
一、DRAM一般结构
Ed T0 B 位线 C0 Y选择线 （列） T2 A 数据线
字线 X(行)选择线 C C1 T1
预充
特点：外部地址线是内部地址的一半
动态RAM的举例－Intel 2164
4.2 随机读写存储器（RAM）
二、DRAM芯片2164
• 存储容量为 64K×1 • 16个引脚：
Cache
CPU I/O接口
内存
外存
5.1 半导体存储器的分类
详细介绍8086微机中常用的接口及其功能。
详细介绍8086微机中常用的接口及其功能。
1.引言1.1 概述概述：8086微机是一种十分重要的微机系统, 它以其较大的寻址能力和较高的运算速度而备受关注。
在8086微机系统中，接口是一种关键的组成部分，它们连接了微处理器和外部设备，起到了数据传输和控制信号传递的作用。
常用的接口在整个系统中起到了至关重要的作用。
本篇文章将详细介绍8086微机中常用的接口及其功能。
首先我们将简要介绍8086微机的背景和特点，然后重点关注常用的接口，包括数据总线接口、地址总线接口、控制信号接口以及其他常见的接口模块。
我们将深入探讨每种接口的功能、工作原理，并给出一些实际应用的例子。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解8086微机中常用接口的作用和重要性，对于设计和应用8086微机系统将有更深入的理解。
此外，本文还将对接口技术的未来发展进行展望。
接下来的章节将逐一介绍8086微机中常用的接口，为读者提供更具体的知识和实践指导。
让我们一起深入探索8086微机系统的精彩世界吧！文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构:本文将从以下几个方面对8086微机中常用的接口及其功能进行详细介绍。
2.正文部分2.1 8086微机简介：在本部分，我们将介绍8086微处理器的基本概念和特点，包括8086微处理器的基本组成、工作原理等内容。
2.2 常用的接口介绍：在本部分，我们将详细介绍8086微机中常用的接口及其功能，包括数据总线接口、地址总线接口、控制总线接口等。
对每个接口，我们将介绍其作用、特点、使用方法以及相关的示例应用。
具体而言，我们会介绍以下几个常用的接口：- 并行口（Parallel Port）：详细介绍并行口的作用、接口原理、数据传输方式以及应用场景。
- 串行口（Serial Port）：详细介绍串行口的作用、接口原理、数据传输方式以及应用场景。
- 中断控制器（Interrupt Controller）：详细介绍中断控制器的作用、接口原理、中断优先级设置以及处理方式。
微机原理和接口技术-5-2 存储系统
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。
存储器与CPU的连接
高速缓存通过将常用的数据 存储在靠近CPU的位置来提 高数据访问速度，而内存总 线则负责将数据从存储器传
输到CPU。
展望
随着技术的不断发展，存储器 与CPU的连接将更加紧密和高
效。
未来，随着人工智能和云计算 等技术的普及，存储器与CPU 的连接将面临更大的挑战和机
遇。
新的连接技术，如高速串行接 口和无线连接技术，将为存储 器与CPU的连接带来更多的可 能性。
优化存储器与CPU的连接可以降低数 据传输过程中的能耗，有助于实现绿 色计算和节能减排。
02
CPU与存储器概述
CPU简介
CPU是计算机的核心 部件，负责执行程序 中的指令和处理数据。
CPU的性能取决于其 主频、核心数、缓存 大小和架构等因素。
CPU的主要功能是读 取指令、解码指令、 执行指令和存储结果。
分布式存储系统
构建分布式存储系统，将数据分散存储在多个存储节点上，提高数 据可靠性和可扩展性。
未来发展趋势
融合化
01
随着技术的发展，CPU与存储器之间的界限逐渐模糊，两者将
更加紧密地融合在一起。
智能化
02
借助AI和机器学习技术，实现CPU与存储器的智能化管理和优
化。
绿色化
03
随着环保意识的提高，未来CPU与存储器的发展将更加注重节
据处理。
存储器与CPU的连接方式决定了 计算机系统的性能和效率，因此 研究存储器与CPU的连接具有重
要意义。
重要性
提高计算机性能
通过优化存储器与CPU的连接，可以 减少数据传输延迟，提高计算机的处 理速度和响应速度，从而提高整体性 能。
降低能耗
促进技术发展
存储器与CPU的连接技术不断发展， 推动了计算机系统架构的演进和创新， 促进了相关领域的技术进步。
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。
微机原理第章
储器，需用该片
。
3. 采用2114 （1K4）扩充1KB RAM.要求
BHE=0
A0=1
2＃
D15~D8
A19=0 A18=1 A0=0
0＃
D7~D0
A19=1 A18=0
BHE=0
A0=1
3＃
1＃
A19=1 A18=0 A0=0
第6章 思考题
1. 对由8K×8位，RAM组成的存贮器系统，
若某组的起始地址为08000H，则其末地址
为
H。
2. 用2K×4位的存贮芯片组成6K×8位的存
wws1996@
A0 A1
A2
A3
n
4
双译码时16个单元需要 2* 22 2* 22 8条线
wws1996@
第6章
举例1
1、下列SRAM芯片各需多少条地址线进行寻 址？多少条数据I/O线？
（1）512× 4b （2）16k× 8b
9条地址线，4条数据I/O线 14条地址线，8条数据I/O线
存储器的地址分配和片选问题
控制信号的连接
第6章
片外地址译码（片选）
1、线选法 从高位地址线中选择任意1位直接作存储器的片 选信号，无需译码器 2、全译码
高位地址线全部参加译码
3、部分译码
高位地址线部分参加译码
两种译码器（1）集成电路芯片 （2）与非门和或非门
第6章
地址译码方式举例
以用2114芯片（1K×4b）构成一个2KB RAM 系统为例。
每片容量＝214B＝16KB,故应选3片
（2）每芯片的基本地址范围为 0000H~3FFFH 每芯片的地址范围：
0＃：A0000H~A3FFFH 1＃：A4000H~A7FFFH 2＃：A8000H~ABFFFH
计算机组成与接口 四级
计算机组成与接口四级
计算机组成与接口技术是计算机科学与技术专业的一门核心课程，通常分为四级。
计算机组成部分包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和存储设备等。
中央处理器是计算机的核心，负责执行指令和处理数据；内存用于存储程序和数据；输入设备用于将数据和指令输入计算机；输出设备用于将计算机处理的结果输出；存储设备用于长期存储数据和程序。
接口技术是指计算机系统中各个组成部分之间的连接和通信方式。
它包括硬件接口和软件接口。
硬件接口包括各种外部设备与计算机之间的接口，如 USB、以太网、串口等；软件接口包括操作系统、应用程序和设备驱动程序之间的接口。
在计算机组成与接口技术四级中，学生将深入学习计算机的各个组成部分的工作原理、性能评估和设计方法，以及各种接口技术的原理和应用。
他们将学习如何选择和配置适当的硬件组件，以满足特定的应用需求，并了解如何开发和实现高效的接口软件。
通过学习计算机组成与接口技术四级，学生将获得深入了解计算机系统内部工作原理的能力，为他们在计算机科学与技术领域的进一步发展打下坚实的基础。
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
单片微型计算机原理与接口技术
单片微型计算机原理与接口技术单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer，简称SCM）是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口和定时器等功能模块集成在一块芯片上的计算机系统。
它在体积小、功耗低、成本低的同时，具备强大的计算和控制能力，被广泛应用于各行各业。
本文将介绍单片微型计算机的原理和接口技术。
一、单片微型计算机的原理单片微型计算机由CPU、存储器和I/O接口等主要组成部分构成。
在单片微型计算机的原理中，CPU负责执行指令和数据处理，存储器用于存储程序和数据，I/O接口则实现计算机与外部设备之间的数据交互。
1. CPUCPU是单片微型计算机的核心部分，它包含运算器、控制器和寄存器等组件。
运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器则协调和控制各个组件的工作，寄存器用于临时存储数据和指令。
2. 存储器存储器是单片微型计算机用来存储程序和数据的地方，主要包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM具有读写功能，用于存储程序和运行时数据；ROM则用于存储只读数据和程序。
3. I/O接口I/O接口是单片微型计算机与外部设备进行数据交互的通道，常见的接口有串行口、并行口、键盘接口和显示接口等。
通过I/O接口，单片微型计算机能够与各类外设进行数据的输入和输出操作。
二、接口技术单片微型计算机的接口技术是实现计算机与外部设备之间数据交换的重要手段，合理选择和设计接口技术可以提高数据传输效率和系统稳定性。
1. 串行口串行口是一种将数据以比特流的形式进行传输的接口技术。
它适用于数据传输速率较低、线路成本较高、距离较远的场景。
串行口的特点是简单、稳定，适用于与单片微型计算机之间的数据通信。
2. 并行口并行口是一种将数据同时以多位的形式进行传输的接口技术。
它适用于高速数据传输，但在线路布局和噪声干扰等方面有一定的要求。
并行口常用于打印机、显示器等外设与单片微型计算机之间的数据传输。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
缺真值表
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 可快速擦写编程的ROM ◆ 可快速擦写编程的ROM
EPROMMemory,简称闪存 EPROM-Flash Memory,简称闪存 目前应用比较普遍的有AMD公司的产品：28F256（32K×8bit）、 AMD公司的产品 ）、28F512 目前应用比较普遍的有AMD公司的产品：28F256（32K×8bit）、28F512 64K×8bit）、28F010（128K×8bit）、28F020（256K×8bit） ）、28F010 ）、28F020 （64K×8bit）、28F010（128K×8bit）、28F020（256K×8bit）和28F040 512K×8bit）。 （512K×8bit）。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
随机读/ 三、 随机读/写存储器
静态读写存储（SRAM） 静态读写存储（SRAM） 动态读写存储（DRAM） 动态读写存储（DRAM） ◆ 静态读写存储（SRAM） 静态读写存储（SRAM）
（1）SRAM基本电路 SRAM基本电路 SRAM的组成 （2）SRAM的组成 （3）读写过程 （4）典型芯片介绍 SRAM基本电路 基本电路； ● SRAM基本电路； 6管基本存储器 读过程 写过程
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 2114内部结构 Intel 2114内部结构 64行×64列=1K个存储单元，每个单元有4位。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 SRAM芯片 8K*8b） 芯片（ （2）Intel 6264 SRAM芯片（8K*8b）
表3.1 6264工作方式选择表 工作方式选择表
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 ◆ SRAM的工作过程 SRAM的工作过程 典型的SRAM SRAM芯片介绍 ◆ 典型的SRAM芯片介绍 2114、2142、6116、6264、62256、 2114、2142、6116、6264、62256、628128 （1） Intel 2114 引脚与逻辑图
（2）高集成度的DRAM及新型内存条 高集成度的DRAM及新型内存条 DRAM 自学） 略（自学）
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
只读存储器(ROM) 四、 只读存储器(ROM)
1 掩模ROM 掩模ROM 可檫除可编程的只读存储器EPROM 2 可檫除可编程的只读存储器EPROM 电可檫除可编程的只读存储器EEPROM 3 电可檫除可编程的只读存储器EEPROM 可快速擦写编程的ROM 4 可快速擦写编程的ROM ◆ 掩模ROM 掩模ROM 工作原理： 工作原理：
二、半导体存储器的主要技术指标
◆存储容量：字数×字长 存储容量：字数× MB、 存储容量 MB、GB 存取速度： ◆存取速度：一次存储器操作到完成该操作所用时间 。存取周期 存取速度 略大于存取时间。 指两次存储器访问所需要的最小时间间隔 ，略大于存取时间。 ◆功耗：存储器工作时所消耗的功率，分为维持功耗和操作功 功耗： 功耗 存储器工作时所消耗的功率， 耗 。耗与存取速度成正比 ◆可靠性：电磁场及温度变化的抗干扰性。 可靠性： 可靠性 电磁场及温度变化的抗干扰性。 MTBF为 106---1 平均无故障时间） MTBF为5×106--1×108h （平均无故障时间） ◆性能/价格比： 性能/ 性能 价格比：
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 ●字扩展 图用4 16K× 图用4个16K×8bit 芯片经字扩展构成 一个64K 64K× 一个64K×8bit 存 储器系统 。 各片需片选： 各片需片选： --3FFFH 0000H --3FFFH --7FFFH 4000H --7FFFH --BFFFH 8000H --BFFFH --FFFFH C000H --FFFFH
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
◆ 动态读写存储（DRAM） 动态读写存储（DRAM）
● 基本电路
刷新问题：时一次选中一行， ms内全部刷新一次 刷新问题：时一次选中一行，2 ms内全部刷新一次 典型DRAM芯片介绍 ● 典型DRAM芯片介绍 2164A（ K× （1）2164A（64 K×1位） 2164A引脚与逻辑符号图 Intel 2164A引脚与逻辑符号图
◆可檫除可编程的只读存储器EPROM 可檫除可编程的只读存储器EPROM 可檫除可编程的只读存储器
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 （2）工作方式 读出方式： 都接至+5 ， 读出方式：VCC和VPP都接至 V，PGM接至高电平 和 都接至 接至高电平 备用方式: 备用方式: 维持方式 编程方式： 编程方式：VPP接+12.5 V，VCC接+5 V 接 ， 接 编程禁止： 编程禁止 2764的工作方式 表2764的工作方式 编程校验：
74LS138引脚 74LS138引脚
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
外存储器与CPU CPU接口电路 六、外存储器与CPU接口电路 （略） 自学 小结： 小结： 主要介绍了半导体存储器的分类、随机存储器RAM RAM（ 主要介绍了半导体存储器的分类、随机存储器RAM（包 SRAM和DRAM）和只读存储器ROM 包括PROM EPROM和 ROM（ PROM、 括SRAM和DRAM）和只读存储器ROM（包括PROM、EPROM和 EEPROM）的基本组成、特点、工作原理、读写时序、 EEPROM）的基本组成、特点、工作原理、读写时序、CPU 与存储器间的连接以及快速存储器和外部存储器的基本概 念。 通过本章学习，应重点掌握常用随机存储器RAM RAM和只读 通过本章学习，应重点掌握常用随机存储器RAM和只读 存储器ROM芯片与8088/8086CPU的连接。 ROM芯片与8088/8086CPU的连接 存储器ROM芯片与8088/8086CPU的连接。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
● ● ●
EPROM的基本存储电路 略 EPROM的基本存储电路—略 的基本存储电路 典型EPROM EPROM芯片介绍 典型EPROM芯片介绍 高集成度EPROM EPROM芯片 高集成度EPROM芯片 典型EPROM EPROM芯片介绍 典型EPROM芯片介绍 2716、2732、2764、27128、 2716、2732、2764、27128、27256 2764A为例 为例： 2764A为例： （1）引脚功能 地址线A0 A0～ 地址线A0～A12 数据线D0 D7， D0～ 数据线D0～D7， 电压输入端VCC VPP， VCC和 电压输入端VCC和VPP， 片选端， 片选端，输出允许 编程控制端。 编程控制端。
1 2
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 ◆ SRAM的组成---存储矩阵 SRAM的组成---存储矩阵 的组成---
图中所示的存储体是容量为4K× 位的存储器，它仅有一个I/O电 图中所示的存储体是容量为4K×1位的存储器，它仅有一个I/O电 4K I/O 用于存取各存储单元中的1位信息。 路，用于存取各存储单元中的1位信息。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
本章学习目标 ● 掌握各种半导体存储器芯片的外部 特性。 特性。 ● 掌握常用半导体存储器芯片与总线 的连接。 的连接。 ● 了解高速缓冲存储器的基本工作原 理。 了解存储器分类及常用性能指标。 ● 了解存储器分类及常用性能指标。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
第三章 半导体存储器及其与CPU接口 ◆存储器与CPU的连接 存储器与CPU的连接 CPU 存储器与CPU CPU的连接实际上就是存储器与三总线中相关信号 存储器与CPU的连接实际上就是存储器与三总线中相关信号 线的连接。 线的连接。 控制总线的连接： ● 控制总线的连接：IO/M,RD,WR 数据总线的连接： ● 数据总线的连接： 8086分奇地址 BHE)和偶地址(A0)， 分奇地址（ 和偶地址(A0) 8086分奇地址（BHE)和偶地址(A0)，决定对存储器做字操作还 是字节操作。 是字节操作。 图给出了由两片6116(2K 8)构成的2K字(4K字节 6116(2K× 构成的2K 字节) 图给出了由两片6116(2K×8)构成的2K字(4K字节)的存储器 CPU的连接情况 的连接情况。 与8086 CPU的连接情况。
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
电可檫除可编程的只读存储器EEPROM ◆ 电可檫除可编程的只读存储器EEPROM
典型的EEPROM芯片2816 典型的EEPROM芯片2816 介绍 EEPROM芯片 引脚功能 工作方式： 工作方式： 读出方式： 读出方式： 待机(备用)方式： 待机(备用)方式： 字节擦除方式： 字节擦除方式： 字节写入方式： 字节写入方式： 整片擦除方式： 整片擦除方式： 禁止方式： 禁止方式：
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
●字位同时扩展
若使用l 若使用l×k位存储器芯片构成一个容量为M×N位,则需要 位存储器芯片构成一个容量为M (M/l)×(N/k)个存储器芯片 个存储器芯片。 (M/l)×(N/k)个存储器芯片。 图给出了用2114(1K 4bit)RAM构成4K× 2114(1K× 构成4K 图给出了用2114(1K×4bit)RAM构成4K×8bit 存储器。 存储器。 各片地址范围： 各片地址范围： 0000H—03FFH 0000H 03FFH 0400H---07FFH 0400H--07FFH 0800H—0BFFH 0800H 0BFFH 0COOH—0FFFH 0COOH 0FFFH
第三章 半导体存储器及其与CPU接口
半导体存储器及其与CPU CPU的接口 第3章 半导体存储器及其与CPU的接口
一、 二、 三、 四、 五、 六、 存储器概述 半导体存储器的主要技术指标 随机读/ 随机读/写存储器 只读存储器(ROM) 只读存储器(ROM) 存储器与CPU CPU接口电路 存储器与CPU接口电路 外存储器与CPU CPU接口电路 外存储器与CPU接口电路
一、 存储器概述
1 存储器分类 2 半导体存储器分类