内存储器及其接
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第8章 内存储器及其接口
2020/8/19
上海交通大学
1
内存储器接口的基本技术
8.1 三种典型的半导体存储芯片 8.2 内存储器接口的基本技术 8.3 16 位、32位微型计算机系统中的内存储器接口
2020/8/19
上海交通大学
2
8.1 三种典型的半导体存储芯片
• 8.1.1 存储器的分类 • 8.1.2 半导体存储器芯片的发展 • 8.1.3 半导体存储器的结构框图 • 8.1.4 半导体存储器的主要技术指标 • 8.1.5 三种半导体存储器芯片简介
内存储器通常是由半导体存储器组成，而外存储器的种类较多， 通常包括磁盘存储器、光盘存储器及磁带存储器等。
2020/8/19
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6
半导体存储器
• 在现代计算机中主存（内存）都是由半导体存储器组成。
• 半导体存储器的特点是：
• ① 速度快、存取时间可为ns级；
• ② 集成化，不仅存储单元所占的空间小，而且译码电路和缓冲寄存器 以及存储单元都制作在统一芯片中，体积特别小；
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2，只读存储器
ROM (Read Only Memory)
ROM的特点： 是用户在使用时只能读出其中的信息， 不能修改和写入新的该信息，其中信息 由生产厂写入。
信息可以一直保存，不会因为断电而消失。
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ROM
# 可编程ROM,PROM (Programmable ROM) # 可擦除的PROM,EPROM (Erasable PROM) # 电可擦除PROM, E2PROM (Electrically Erasable
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SRAM
行
行行
地
地选 址择
存存储存储存单储单储元单元单阵元阵元列阵列阵列列
译驱
码动 址
数
数据 输入数据
据
驱动 控制
列 I/O 电路 列选择驱动
列地址译码 控
制
列地址
RAM 的阵列结构
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WE
SRAM的读操作
1. 将需要读取的数据的地址送到存储器芯 片。
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（2）DRAM
利用MOS管的柵极对其衬底间的 分布电容来保存信息，以储存电荷的 多少即电容端电压的高低来表示“1” 和“0”。可以由单管MOS管存放一 位二进制信息。
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16
DRAM
优点： 集成度高、功耗低、价格便宜
缺点： DRAM中的信息会因电容器的漏电而消失， 一般信
• 单极型存储器是用MOS（金属氧化物半导体，Metal-OxideSemiconductor）电路制成的存储器，其特点是集成度高、功耗低，价 格便宜，而且随着半导体集成工艺和技术的长足进展，目前MOS存储器 的速度已经可以同双极型TTL存储器媲美。
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Baidu Nhomakorabea
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半导体存储器的分类 （从存储器工作特点、作用和制作工艺分类）
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（1）SRAM
利用触发器的两个稳定状态 表示“0”和“1”，
至少需要6个晶体管 才能表示一个二进制位。 SRAM功耗较大，容量较小， 存取速度较快，价格较高， 不需要刷新。
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SRAM
T3 Vcc T4
T5
Vss
T6
字选
T1
T2
D
错误！
息只能保存2ms左右，为了保存DRAM中的信息，每隔 1～2ms要对其进行刷新,系统中必须配有刷新电路，
存取速度较慢 微机系统中的内存条都采用DRAM芯片。
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DRAM
字选择
数据线
CT
CD
动态存储单元结构
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DRAM
W CAS
A0 A1 A2 A 3
随机存取器 RAM(Random Access Memory) 只读存取器
ROM (Read Only Memory)
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1，随机存储器
RAM (Random Access Memory) 特点：能读能写，关机后信息消失。
分类：静态RAM <SRAM> 动态RAM <DRAM>
2. 将读写控制引脚WE#置高，片选信号CS# 和输出OE#置低。
3. 存储器芯片驱动数据输出线，将存取的 数据输出。
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SRAM的写操作
1. 将要写入的数据地址送到存储芯 片
2. 将要写入的数据送入存储器芯片 3. 将读写控制引脚WE#和片选信号
CS#置低。输出信号OE#置高。
2020/8/19
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3
8.1.1 存储器的分类
• 存储器是计算机系统中必不可少的组成部分， 用来存放计算机系统工作时所用的信息——程 序和数据。
• 根据其在计算机系统中的地位可分为内存储器 （简称内存）和外存储器（简称外存） ，
• 内存储器又称为主存储器（简称主存），外存 储器又称为辅助存储器（简称辅存） 。
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SRAM
RAM
内存储器
DRAM
ROM
ROM EPROM
E2PROM
存储器
FLASH MEMORY
FLOPPY DISK
DISK
HARD DISK
外存储器
CD
OPTICAL DISK DVD
MO
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内存与外存
存在于主机内的存储器称为内存储器简称为内存，又称为主存。 存在于主机外的存储器称为外存储器简称为外存又称为辅存。
RAS
时钟发生器 2 列地址缓冲器 刷新控制器 刷新计数器 行地址缓冲器 时钟发生器 1
数据入缓冲器 P 数据出缓冲器 Q 列地址译码器 读出放大器
行地址 译码器
存储单元 阵列
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DRAM
对刷新操作进行专门的控制， 刷新地址可以由一个计数器提供 一般对存储器中的一行或二行 同时进行刷新。
• ③ 非破坏性读出，特别是半导体静态存储器，不仅读操作不破坏原来 的信息，而且不需要再生，这样既缩短了读写周期，又简化了控制操作。
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单极型存储器和双极型存储器
• 从器件组成的角度来分类，半导体存储器可分为单极型存储器和双极型 存储器两种。
• 双极型存储器是用TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体 管逻辑）电路制成的存储器，其特点是速度快、功耗不大，但集成度较 低；
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内存储器接口的基本技术
8.1 三种典型的半导体存储芯片 8.2 内存储器接口的基本技术 8.3 16 位、32位微型计算机系统中的内存储器接口
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8.1 三种典型的半导体存储芯片
• 8.1.1 存储器的分类 • 8.1.2 半导体存储器芯片的发展 • 8.1.3 半导体存储器的结构框图 • 8.1.4 半导体存储器的主要技术指标 • 8.1.5 三种半导体存储器芯片简介
内存储器通常是由半导体存储器组成，而外存储器的种类较多， 通常包括磁盘存储器、光盘存储器及磁带存储器等。
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半导体存储器
• 在现代计算机中主存（内存）都是由半导体存储器组成。
• 半导体存储器的特点是：
• ① 速度快、存取时间可为ns级；
• ② 集成化，不仅存储单元所占的空间小，而且译码电路和缓冲寄存器 以及存储单元都制作在统一芯片中，体积特别小；
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2，只读存储器
ROM (Read Only Memory)
ROM的特点： 是用户在使用时只能读出其中的信息， 不能修改和写入新的该信息，其中信息 由生产厂写入。
信息可以一直保存，不会因为断电而消失。
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ROM
# 可编程ROM,PROM (Programmable ROM) # 可擦除的PROM,EPROM (Erasable PROM) # 电可擦除PROM, E2PROM (Electrically Erasable
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SRAM
行
行行
地
地选 址择
存存储存储存单储单储元单元单阵元阵元列阵列阵列列
译驱
码动 址
数
数据 输入数据
据
驱动 控制
列 I/O 电路 列选择驱动
列地址译码 控
制
列地址
RAM 的阵列结构
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WE
SRAM的读操作
1. 将需要读取的数据的地址送到存储器芯 片。
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（2）DRAM
利用MOS管的柵极对其衬底间的 分布电容来保存信息，以储存电荷的 多少即电容端电压的高低来表示“1” 和“0”。可以由单管MOS管存放一 位二进制信息。
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DRAM
优点： 集成度高、功耗低、价格便宜
缺点： DRAM中的信息会因电容器的漏电而消失， 一般信
• 单极型存储器是用MOS（金属氧化物半导体，Metal-OxideSemiconductor）电路制成的存储器，其特点是集成度高、功耗低，价 格便宜，而且随着半导体集成工艺和技术的长足进展，目前MOS存储器 的速度已经可以同双极型TTL存储器媲美。
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半导体存储器的分类 （从存储器工作特点、作用和制作工艺分类）
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（1）SRAM
利用触发器的两个稳定状态 表示“0”和“1”，
至少需要6个晶体管 才能表示一个二进制位。 SRAM功耗较大，容量较小， 存取速度较快，价格较高， 不需要刷新。
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SRAM
T3 Vcc T4
T5
Vss
T6
字选
T1
T2
D
错误！
息只能保存2ms左右，为了保存DRAM中的信息，每隔 1～2ms要对其进行刷新,系统中必须配有刷新电路，
存取速度较慢 微机系统中的内存条都采用DRAM芯片。
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DRAM
字选择
数据线
CT
CD
动态存储单元结构
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DRAM
W CAS
A0 A1 A2 A 3
随机存取器 RAM(Random Access Memory) 只读存取器
ROM (Read Only Memory)
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1，随机存储器
RAM (Random Access Memory) 特点：能读能写，关机后信息消失。
分类：静态RAM <SRAM> 动态RAM <DRAM>
2. 将读写控制引脚WE#置高，片选信号CS# 和输出OE#置低。
3. 存储器芯片驱动数据输出线，将存取的 数据输出。
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SRAM的写操作
1. 将要写入的数据地址送到存储芯 片
2. 将要写入的数据送入存储器芯片 3. 将读写控制引脚WE#和片选信号
CS#置低。输出信号OE#置高。
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8.1.1 存储器的分类
• 存储器是计算机系统中必不可少的组成部分， 用来存放计算机系统工作时所用的信息——程 序和数据。
• 根据其在计算机系统中的地位可分为内存储器 （简称内存）和外存储器（简称外存） ，
• 内存储器又称为主存储器（简称主存），外存 储器又称为辅助存储器（简称辅存） 。
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SRAM
RAM
内存储器
DRAM
ROM
ROM EPROM
E2PROM
存储器
FLASH MEMORY
FLOPPY DISK
DISK
HARD DISK
外存储器
CD
OPTICAL DISK DVD
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内存与外存
存在于主机内的存储器称为内存储器简称为内存，又称为主存。 存在于主机外的存储器称为外存储器简称为外存又称为辅存。
RAS
时钟发生器 2 列地址缓冲器 刷新控制器 刷新计数器 行地址缓冲器 时钟发生器 1
数据入缓冲器 P 数据出缓冲器 Q 列地址译码器 读出放大器
行地址 译码器
存储单元 阵列
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DRAM
对刷新操作进行专门的控制， 刷新地址可以由一个计数器提供 一般对存储器中的一行或二行 同时进行刷新。
• ③ 非破坏性读出，特别是半导体静态存储器，不仅读操作不破坏原来 的信息，而且不需要再生，这样既缩短了读写周期，又简化了控制操作。
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单极型存储器和双极型存储器
• 从器件组成的角度来分类，半导体存储器可分为单极型存储器和双极型 存储器两种。
• 双极型存储器是用TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体 管逻辑）电路制成的存储器，其特点是速度快、功耗不大，但集成度较 低；