1 单片机必备基础知识

六. 半导体存储器1

存储器概述

2

常用的存储器芯片

存储器的扩展

3

串行EEPROM存储器及其应用

4

6.1 存储器概述

存储器是存放二进制编码信息的硬件装置

1.存储器的类型

按工作时与CPU联系密切程度分类

主存和辅存，或者称作内存和外存。主存直接和CPU交换信息，容量小，速度快。辅存则存放暂时不执行的程序和数据，只在需要时与主存进行批量数据交换，通常容量大，但存取速度慢；

按存储元件材料分类

半导体存储器、磁存储器及光存储器；

按存储器读写工作方式分类

随机存储器(RAM, Random Access Memory)和只读存储器(ROM, Read Only Memory)。随即存储器中任何存储单元都能随时读写；只读存储器中存储的内容是固定不变的，联机工作时只能读出不能写入。

6.1 存储器概述

2. 存储器的性能指标

存储器的主要性能指标：存储容量、存取速度、可靠性、性能价格比。

存储容量用其存储的二进制位信息量描述，用其存储单元数与存储单元字长乘积表示，即容量=字数×字长。

存取速度是指从CPU给出有效地存储器地址到存储器输

入或输出有效数据所需要的时间。

6.1 存储器概述

3.存储器的分级结构

对存储器的要求是容量大、速度快、可靠性高、成本低，但对一个存储器要求上述几项性能均佳是难以办到的，而有些指标要求本身就是互相矛盾的。为解决这一矛盾，目前在计算机系统中，采用了分级结构。

目前采用的较多的是3级存储器结构，即高速缓冲存储

器(Cache)、内存储器和辅助存储器。中央处理器CPU能直接访问的存储器有高速缓存和内存，不能直接访问辅助存储器。

6.1 存储器概述3.存储器的分级结构

高速缓存(SRAM)

MOS主存(DRAM)

辅存(磁盘，软盘，光盘等)

获取速度，使存取速度能

和中央处理器的速度匹配。 介于两者之间，要求其具有

适当的容量，能容纳较多的

核心软件和用户程序，还有

满足系统对速度的要求。

追求大容量，以满足对计

算机的容量要求。

6.2 常用的存储器芯片

1. 半导体存储器芯片的结构

半导体存储器芯片由存储矩阵、地址译码器、控制逻辑和三态数据缓冲寄存器组成，是大量存储元件的有机结合。存储元件则是由能存储一位二进制代码的物理器件构成。将存储矩阵中的全部存储单元赋予单元地址，由芯片内部的地址译码器实现按地址选择对应的存储单元。在CPU及其接口电路送来的芯片选择信号CS和读写控制信号R/W的配合下，单方面打开三态缓冲器，将该存储单元中的代码进行读或写操作。在不进行读或写操作时，芯片选择信号无效，控制逻辑使三态缓冲器处于高阻组装，存储矩阵与数据线脱开。

6.2 常用的存储器芯片

1. 半导体存储器芯片的结构

容量为2n个存储单元的存储矩阵，必须有n条地址线选通对应的存储单元，若每个存储单元有N位(字长为N)，则有N条数据线，该存储体由2n×N个存储元件组成。

地

址译码器存储

矩阵

三态

数据

缓冲

A0 A1

A n

D0

D1

D N

控制逻辑

R/W

CS

6.2 常用的存储器芯片2. 随机读写存储器RAM

RAM简称随机存储器。可分为双极性和MOS型。双极性RAM主要用在高速微型计算中，MOS型RAM则广泛用于微型计算机中。MOS型RAM分为静态RAM(Static RAM)和动态RAM（Dynamic RAM）。动态RAM的存储元件由单只或三只MOS管组成，依靠MOS管栅极电容的电荷记忆信息。“刷新”：为了不丢失信息，在电容放电丢失电荷之前，把数据读出来再写进去，再次给电容充电，维持所记忆的信息。

动态RAM集成度高，功耗低，但须增加刷新电路，适于构成大容量的存储器系统。

静态RAM的存储元件是6管MOS型触发器，每个存储元件中包括很多MOS管，存储容量有限。

与动态RAM相比，静态RAM功耗也比较大，但不需要刷新电路，适用于存储容量较小的系统中。

6.2 常用的存储器芯片

2. 随机读写存储器RAM

常用的静态RAM芯片有：6116，6264，62128，62256。6116：

存储容量：2K字节，16384个存储元件，以128×128的矩阵排列。

用11根地址线A10~A0对其行\列地址译码，以便对2048个存储单元进行选择。选中的存储单元的8个存储元件的二进制信息从8根数据线D7~D0同时输入。

CE：芯片允许信号

WE：写允许信号

OE：输出允许信号

6.2 常用的存储器芯片

2. 随机读写存储器RAM

VCC A8A9WE OE A10CS D7D6D5D4D3

A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND

242322212019181716151413

123456789101112

CE

WE OE

存储单元中信息送往数据线

1

数据线上信号被写入100功能

6.2 常用的存储器芯片2. 随机读写存储器RAM

6264：

6264有两个片选端CE1和CE2，CE1为低电平选中芯片，而CE2为高电平选择芯片。这为使用带来方便：一个接控制信号，另一个接其有效电平。

VCC

WE

CS2

A8

A9

A11

OE

A10

CS1

D7

D6

D5

D4

D3

NC

A12

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

D0

D1

D2

GND

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15 1

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