17-存储器及其接口(一)
微机原理与接口技术清华大学出版社北京交通大学出版社制作
体；软件是为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一 功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。
软件由系统软件和应用软件组成。系统软件简化了计 算机操作，支持应用软件的运行并提供服务，包括操作系 统、实用程序和语言处理程序等；应用软件是为用户解决 某种应用问题的程序及有关的文件和资料。
取整数位1
0.625×2＝1.25
取整数位1
0.25×2＝0.5
取整数位0
0.5×2＝1.0
取整数位1
转换后的结果为：(0.8125)10＝(0.1101)2 同理，十进制转换为十六进制可采用“除16倒取余”或“乘
16顺取整”的方法。
25
第1章
微型计算机基础知识
（2）二进制、十六进制数转换为十进制数：按照“将位 权展开求和”的方法就可以得到。 【例1.3】将二进制数(100101.101)2 转换为十进制数，过程 如下： (100101.101)2＝1×25＋1×22＋1×20＋1×2－1＋1×2－3
12
第1章
微型计算机基础知识
（5）主频：也称时钟频率，单位为MHz（兆赫），决定 微机的处理速度。 （6）主存容量：主存储器中RAM和ROM的总和。 （7）可靠性：计算机在规定的时间和工作条件下正常工 作不发生故障的概率。 （8）兼容性：计算机的硬件和软件可用于其他多种系统 的性能。 （9）性能价格比：衡量计算机产品优劣的综合性指标， 包括计算机的硬软件性能与售价的关系。
1．数的原码、反码、补码表示 （1）原码：正数的原码将其符号位置“0”，负数的原码将 其符号位置“1”，其余各位按照通常的方法来表示。 （2）反码：正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原 码除符号位以外的各位按位取反。 （3）补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反 码在最低位加1。引入补码可以将减法运算化成加法运算， 从而简化机器的控制线路，提高运算速度。
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
微机原理与嵌入式接口技术存储器及其扩展
存储器及其扩展
存储器：用于存储数 据和程序的硬件设备
分类：按存储介质可 分为半导体存储器和
磁存储器
半导体存储器：基于 半导体器件的存储器，
如RAM、ROM等
磁存储器：基于磁性 材料的存储器，如硬
盘、磁带等
按存取方式可分为随 机存取存储器（RAM）
和顺序存取存储器 （SAM）
按存储容量可分为大 容量存储器和小容量
存储器扩展软件： 如内存管理软件， 用于管理存储器的 分配和使用
存储器类型： RAM、ROM、
Flash等
存储器管理： 内存分配、内 存回收、内存
保护等
存储器扩展： 使用外部存储 用率、减少存 储器访问时间
等
微机接口技术
01
02
微机接口：微处理器与外部设备之间的 连接和通信技术
制等方面。
定义：嵌入式系统是一种专用计算 机系统，它以应用为中心，以计算 机技术为基础，软硬件可裁剪，适 用于各种应用场合。
嵌入式系统的核心是嵌入式处理器， 它包括微处理器、微控制器、数字 信号处理器等。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
特点：嵌入式系统具有实时性、可 靠性、低功耗、小型化、智能化等 特点，广泛应用于工业控制、医疗 设备、汽车电子、航空航天等领域。
存储器
按存储结构可分为线 性存储器和非线性存
储器
按存储速度可分为高 速存储器和低速存储
器
存储器的基本 结构：由存储 单元、地址译 码器、数据输 入输出电路等
组成
存储器的读写 原理：通过地 址译码器将地 址信号转换为 存储单元的选 通信号，然后 对存储单元进
行读写操作
存储器的扩展 方法：通过增 加存储单元的 数量、提高存 储单元的密度 等方式进行扩
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
9
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
11
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
6
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
3
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）
单片机原理及其接口技术
单片机原理及其接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和输入输出功能的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
它具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等特点，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
本文将介绍单片机的基本原理及其接口技术。
首先，单片机的基本原理是指其内部的微处理器、存储器和输入输出功能。
微处理器是单片机的核心部件，负责执行各种指令和数据处理。
存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
输入输出功能则包括各种接口和端口，用于与外部设备进行通信和控制。
单片机的接口技术是指单片机与外部设备进行通信和控制的方法和技术。
常见的接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口和数字接口等。
其中，并行接口可以同时传输多位数据，适用于高速数据传输；串行接口则逐位传输数据，适用于远距离通信和数据存储；模拟接口用于连接模拟传感器和执行模拟控制，而数字接口则用于连接数字设备和执行数字控制。
在实际应用中，单片机的接口技术通常需要根据具体的应用需求进行选择和设计。
例如，对于需要高速数据传输的应用，可以选择并行接口或者高速串行接口；对于需要远距离通信的应用，可以选择低速串行接口或者无线通信接口；对于需要连接模拟传感器和执行模拟控制的应用，可以选择模拟接口；对于需要连接数字设备和执行数字控制的应用，可以选择数字接口。
总之，单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出功能的微型计算机系统，具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等特点，广泛应用于各种电子设备中。
其接口技术包括并行接口、串行接口、模拟接口和数字接口等，需要根据具体的应用需求进行选择和设计。
希望本文能够对单片机的原理及其接口技术有所帮助。
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
存储器接口类型
存储器接口类型存储器接口类型可分为：异步存储器接口和同步存储器接口两大类型。
异步存储器接口类型是最常见的，也是我们最熟知的，MCU一般均采用此类接口。
相应的存储器有：SRAM、Flash、NvRAM…等，另外许多以并行方式接口的模拟/数字I/O器件，如A/D、D/A、开入/开出等，也采用异步存储器接口形式实现。
同步存储接口相对比较陌生，一般用于高档的微处理器中，TI DSP中只有C55x和C6000系列DSP包含同步存储器接口。
相应的存储器有：同步静态存储器：SBSRAM和ZBTSRAM，同步动态存储器：SDRAM，同步FIFO等。
SDRAM可能是我们最熟知的同步存储器件，它被广泛用作PC机的内存。
C2000、C3x、C54x系列DSP只提供异步存储器接口，所以它们只能与异步存储器直接接口，如果想要与同步存储器接口，则必须外加相应的存储器控制器，从电路的复杂性和成本的考虑，一般不这么做。
C55x、C6000系列DSP不仅提供了异步存储器接口，为配合其性能还提供了同步存储器接口。
C55x和C6000系列DSP的异步存储器接口主要用于扩展Flash和模拟/数字I/O，Flash 主要用于存放程序，系统上电后将Flash中的程序加载到DSP片内或片外的高速RAM中，这一过程我们称为BootLoader同步存储器接口主要用于扩展外部高速数据或程序RAM，如SBSRAM、ZBTSRAM或SDRAM等。
如何设计DSP系统的外部存储器电路，即DSP如何正确地与各种类型的存储器芯片接口。
是存储器设计中的难点。
另外，在DSP外部存储器电路设计中经常会遇到下列一些问题：1.DSP提供的外部存储器接口信号与存储器芯片所需要的接口信号不完全一致，某些DSP支持多种数据宽度的访问，如8/16/32位数据宽度等，存储器电路中如何实现?2.数据线、地址线在PCB布线时，为了走线方便，经常会进行等效交换，哪些存储器可以作等效交换、哪些不行?异步存储器：Flash对于flash，读操作与SRAM相同，擦除和写入操作以命令序列形式给出，厂商不同，命令序列可能稍有不同写入命令序列后，Flash自动执行相应操作，直到完成，随后自动转为读状态。
微机接口ppt课件第6章微型计算机中的存储器
程写入。 2021/8/17
42
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。
2021/8/17
2021/8/17
19
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。
2021/8/17
20
2021/8/17
图6-4 6264的全地址译码连接
21
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。
2021/8/17
28
2021/8/17
29
2．动态RAM 2164的工作过程
2021/8/17
30
2021/8/17
2021/8/17
24
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。
2021/8/17
由于16K=214，故每个芯片有14位地址线，8 条数据线。
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
存储器的分类和主要性能指标微机原理详解
例如：
用4K×4位的SRAM芯片构成4K×8位的存储器。
西南大学电子信息工程学院
21 目前二十一页\总数七十一页\编于二十二点
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
内存储器使用。
西南大学电子信息工程学院
3 目前三页\总数七十一页\编于二十二点
半导体存储器的分类：
按工作方式分
按制造工艺分
双极型RAM
随机存取存储器
（RAM）
金属氧化物型
（MOS）RAM
按存储机理分 静态读写存储器(SRAM) 动态读写存储器（DRAM）
只读存储器 （R0M）
ROM
PROM EPROM E2PROM
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);
西南大学电子信息工程学院
8
目前八页\总数七十一页\编于二十二点
§ 6 . 2 半导体存储器件
所以该6264芯片的地址范围为3E000H～3FFFFH
西南大学电子信息工程学院
19 目前十九页\总数七十一页\编于二十二点
§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；
笔记本电脑常见功能端口简介
S-Video视频端口
( Separate Video)
• 基本原理： S-Video 是一种影像讯号传输方式，也称二分量视频接口， 它是在AV接口的基础上将色度信号-C（chrominance)和亮度 信号-Y (luminance)，进行分离，再分别以不同的通道进行传输， 减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过 程中的损失，以得到最佳的显示效果。 • 主要特点： ＊图像清晰 同AV 接口相比由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需 再进行亮色分离和解码工作，而且由于使用各自独立的传输通道 在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极 大提高了图像的清晰度。
通用USB性能特点
• USB接口的性能特点： ＊热插拔，使用方便 ＊带宽大，速度快 USB1.1协议：允许1.5Mbps和12Mbps两 种数据传送速度规格； USB2.0协议：可以提供速率为480Mbps的 高速传输。 ＊可连接设备多 USB接口理论上可以通过USB Hub扩 展连接127个设备，节点间的有效距离为5 米，通过USB Hub可以将有效距离延长至 30米。 注意：最多只允许5个Hub的级联。 ＊简单的网络互连功能 可以利用USB接口，来实现双机互连 以交换简单的数据资料，组建最简单的对 等网。
读卡器（Cardreader）端口
随着移动存储器的发展，目前笔记本电脑基本都带有移动存储 器插槽，英文名称为Card Reader，主要用来对目前市场上各种主 流存储卡的数据的读取。由于这类存储卡广泛应用于数码相机、手 机等设备，甚至桌面电脑上也都带有此类插槽。常见的存储卡按其 种类划分，大致可以分为以下几种：
PCMCIA端口
• 定义： PCMCIA是便携式计算机外扩卡的接口定义。相当于台式机 的PCI插槽。PCMCIA针对笔记本电脑规定了其内存卡的物理设 计方案、计算机插槽设计方案、电气接口及相关软件。 • 基本结构： 所有PCMCIA的长宽统一为“85.6mm×54mm”，一般笔记 本电脑至少有一个以上的PCMCIA插槽，位于机身的侧面。槽口 边上有一个推杆用于退出插卡，和3.5英寸软驱的按键作用相同。 它的插入端是68针的标准接口，另一端因卡的不同用途而异，如 网卡有个扁形槽接网络线，而MODEM卡则可弹出一个供垂直插 入电话线RJ11接头的插孔。
16-17-1汇编语言与接口技术练习题(1)
《汇编语言与接口技术》练习题一、填空题1. 8086/8088微处理器由BIU和EU两个关键部件组成。
BIU的主要功能有取指令、传送数据和形成__物理地址_；EU的主要功能有指令译码、执行指令、向BIU传送__偏移地址__、管理通用寄存器和标志寄存器。
2. 在保护方式下，80386段寄存器中的值为__段选择子__，其中高13位索引用于选择描述符表(GDT或LDT)中的__段描述符__。
3. I/O端口的编址方式通常有2种：__独立编址__和__统一编址__。
4. 在保护模式下，存放256个中断描述符的内存区域称为中断描述符表(IDT)。
在实地址模式下，中断描述符表就是__中断向量表__。
5. CPU与I/O设备之间的接口信息有三种：__数据信息_、_状态信息__和__控制信息_。
6. 在查询式输入操作中，须查询输入设备是否__准备就绪(Ready)__；在查询式输出操作中，须查询输出设备是否忙(Busy)。
7. 定时器/计数器8253/8254采用BCD码计数时，其最大的计数值是__10000__，对应的计数初值为__0_。
8. 并行通信接口8255A有3种工作方式，其中_方式2_只允许A口使用。
9. 可编程中断控制器8259A中断请求优先级的设置有四种方式：全嵌套方式、__特殊全嵌套方式__、优先级自动循环方式和优先级特殊循环方式。
特殊全嵌套方式与全嵌套方式的不同之处在于特殊全嵌套方式除了允许高一级中断进入嵌套，还允许_同一级别(同级)__的中断进入嵌套。
10. 8259A的操作命令字OCW1用于向__中断屏蔽寄存器(IMR)_写入屏蔽信息。
11. 一片DMA控制器8237A有4个通道，若采用3片8237A级联，共可提供__10__个通道。
12. DMA控制器8237A有4种工作模式：单字节传输方式、__块传输方式__、请求传输方式和_级联方式__。
二、判断题1. 一个字存入存储器占有两个相邻的字节单元，低位字节存入高地址单元，高位字节存入低地址单元。
存储器习题
第10章存储器及其接口典型试题一．填空题1.只读存储器ROM有如下几种类型：＿＿＿＿。
答案：掩膜ROM、PROM、EPROM、E2PROM2.半导体存储器的主要技术指标是＿＿＿＿。
答案：存储容量、存储速度、可靠性、功耗、性能/价格比3.在16位微机系统中，一个存储字占用两个连续的8位字节单元，字的低8位存放在＿＿＿＿、高8位存放在＿＿＿＿。
答案：低地址单元、高地址单元4.SRAM芯片6116（2K×8B）有＿＿＿＿位地址引脚线、＿＿＿＿位数据引脚线。
答案：11 85.在存储器系统中，实现片选控制有三种方法，它们是＿＿＿＿。
答案：全译码法、部分译码法、线选法6.74LS138译码器有三个“选择输入端”C、B、A及8个输出端，当输入地址码为101时，输出端＿＿＿＿有效。
答案：7.半导体静态存储器是靠＿＿＿＿存储信息，半导体动态存储器是靠＿＿＿＿存储信息。
答案：触发器电荷存储器件8.对存储器进行读/写时，地址线被分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两部分，它们分别用以产生＿＿＿＿和＿＿＿＿信号。
答案：片选地址片内地址芯片选择片内存储单元选择二．单项选择题1．DRAM2164（64K×1）外部引脚有（）。
A.16条地址线、2条数据线B.8条地址线、1条数据线C.16条地址线、1条数据线D.8条地址线、2条数据线分析：从芯片容量（64K×1B）来看，有64K个编址单元，应有16条地址线（216=64K）。
但DRAM芯片集成度高、容量大、引脚数量不够，一般输入地址线采用分时复用锁存方式，即将地址信号分成二组、共用一组线，分两次送入片内。
而2164却有二条数据线，一条作为输入，一条作为输出。
答案：D 2．8086能寻址内存贮器的最大地址范围为（）。
A.64KBB.512KBC.1MBD.16KB分析：8086有20条地址总线A0～A19，它可以表示220=1M个不同的状态。
答案：C3．若用1K×4的芯片组成2K×8的RAM，需要（）片。
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
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
- 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)。
CPU
北桥芯片：内含 内存接口控制器等
内存条插槽
内存模组
DRAM芯片
（Memory Module） （DRAM Chip）
CPU 插槽
内存条 插槽
《微型计算机原理》
22
内存系统的组织结构
Address & Command
DIMM 0
32Mb x16
内存 控制器
Data Bus (64 bits) 16 bits
《微型计算机原理》
38
ROM按功能和工艺分类
Mask ROM
ROM
PROM EPROM
EEPROM
Flash
《微型计算机原理》
39
1、Mask ROM
➢制造过程中，通过掩膜（Mask）将存储的 内容烧录于电路中，因此称为掩膜式ROM
➢存储的内容由制造厂家一次性写入，写入后 就不能修改
➢掩膜式ROM是真正的“只读”存储器 ➢缺点
《微型计算机原理》
14
SRAM的基本存储单元
位线
位线
双稳态触发器
《微型计算机原理》
15
SRAM的基本结构
地
译
存
数
址 线
••• •••
码
储
读
驱
矩
写
据 线
动
阵
控
制
片选线
读/写 控制线
《微型计算机原理》
16
SRAM的特点和主要用途
➢优点
✓速度较快
➢缺点
✓集成度低 ✓功耗较高 ✓价格较高
➢主要用途
Intel Core 2 Quad（酷睿四核）
《微型计算机原理》
5
存储器按存储介质分类
半导体 存储器
双极型存储器 （TTL电路）
单极型存储器 （MOS电路）
磁存储器
光学存储器
磁芯存储器
只读式光盘
磁表面存储器
可擦写式光盘
《微型计算机原理》
6
半导体存储器的分类
随机存储器 Random Access Memory
易失性存储器 Volatile Memory
本地 二级存储
• 机械硬盘（Hard Disk Drive） • 固态硬盘（Solid State Disk）
《微型计算机原理》
4
典型计算机中的存储层次
硬盘 硬盘接口
CPU 高速缓存
内 存
内存接口控制器
条
北桥芯片
插 槽
内存条 （RAM）
ROM接口控制器 南桥芯片
硬盘接口控制器
BIOS芯片 （ROM）
➢缺点
✓速度较慢 ✓定时刷新
➢主要用途
✓现代PC机大多采用DRAM作为主存
《微型计算机原理》
20
DRAM和SRAM的比较
存储单元 集成度 功耗 价格 速度 刷新
DRAM 电容 高 低 低 慢 有
SRAM 双稳态触发器
低 高 高 快 无
《微型计算机原理》
21
内存模组与DRAM芯片
北桥芯片 内存接口控制器
只读存储器 Read Only Memory
非易失性存储器 Non-Volatile Memory
RAM ROM
SRAM DRAM Mask ROM PROM EPROM EEPROM Flash
《微型计算机原理》
7
存储器的性能指标
1. 存储容量 2. 存取速度 3. 可靠性 4. 性能价格比 5. 功耗 6. ……
➢内存通常采用的是按字节编址，即每个内存 地址对应一个字节存储单元
➢在计算机系统中，作为一个整体一次读出或 写入存储器的数据称为“存储字”，存储字 通常由多个字节组成
多字节的存储字在内存 中的存放顺序是什么？
《微型计算机原理》
11
《微型计算机原理》
12
字节顺序（ByteOrder）
➢字节顺序：字节间的相对顺序
BUS
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
Row Decoder
Word Lines ……
《微型计算机原理》
33
典型SDRAM的读操作时序图
Clock
RAS
CAS
Command
ACT
Address
Row Address
DQ
READ
《微型计算机原理》
30
DRAM的访问过程（2）
2、[Precharge] and Row Access
CPU
内存 BUS 控制器
Data In/Out Buffers
BUS
ACT (Activate) or RAS (Row Access Strobe)
Row Decoder
Word Lines ……
《微型计算机原理》
8
存储容量
➢ 存储容量是存储器可以容纳的二进制信息总 量，即存储信息的总位数（bits），也称存 储器的位容量
➢设：
✓存储器芯片的地址线位数是p ✓存储器芯片的数据线位数是q
➢则：
✓存储器芯片的编址单元总数为2p ✓存储器芯片的位容量为2p×q
《微型计算机原理》
9
存取速度
➢存取时间（Access Time）
主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
教材相关章节：
《微型计算机基本原理与应用（第二版）》 第13章 存储器及其接口
《微型计算机原理》
1
主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
256M Bytes
Bank Bank Bank Bank
0
12
3
Bank 3 Memory Array
(8192 × 512 × 16)
Bank Bank Bank Bank bits
MUX I/O
512M bits
✓通常用作微型计算机系统中的高速缓存
《微型计算机原理》
17
主要内容
➢一、存储器层次和实现 ➢二、静态RAM（SRAM） ➢三、动态RAM（DRAM） ➢四、只读存储器（ROM）
《微型计算机原理》
18
DRAM的基本存储单元
定期对所有单 元进行 刷新 (Refresh)，使
原来表示逻辑 “1”电容上的
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
Chip Select 0 Chip Select 1
内存模组
DRAM芯片
（Memory Module） （DRAM Chip）
DIMM 1
32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16 32Mb x16
1
每个内存模组 容量为256M Bytes，由4个 DRAM Chip
《微型计算机原理》
27
wordline
bitline
内存寻址过程示例 DIMM 1
访存地址：17001808H
32Mbx16 32Mbx16
Bank Bank Bank Bank
0
1
2
3
Bank 3 MemoryArray
(8192 × 512 × 16)
0001011100000000 0001100000001000
步骤1： 总线地址译码
步骤2： 内存控制器地址译码
64 bits (存储器位宽)
《微型计算机原理》
28
Row Decoder
Word Lines ……
DRAM芯片的内部结构
Data In/Out Buffers
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
32Mbx16 32Mbx16 256M Bytes
Bank Bank Bank Bank
4
5
6
7
MUX I/O
512M bits
64M bits
内存控制器
片选 Bank选择 行选择 列选择 DIMM 1 Bank 3 第4097行 第257列
31 30 29 28 27 26 25 24 23 … 13 12 11 10 … 4 3 2 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0…0 1 1 0…0 1 0 0 0
《微型计算机原理》
2
存储系统的层次结构
通用寄存器
提高访存速度 Byte量级
高速缓存
KB~MB量级
主存
MB~GB量级
本地二级存储
GB~TB量级 增大存储容量
更小、更快、 单位字节成本更高
更大、更慢、 单位字节成本更低
《微型计算机原理》
3
存储器各层次的实现
高速缓存 • 静态RAM（SRAM）
主存
• 动态RAM（DRAM）
《微型计算机原理》
29
DRAM的访问过程（1）
1、Bus Request
Column Decoder
CPU
内存 BUS 控制器
Data In/Out Buffers
BUS
Sense Amplifiers
Bit Lines ……
Memory Array
Row Decoder
Word Lines ……
Column Decoder
Sense Amplifiers
Bit Lines ……