微机接口讲义第六章存储器

A0
X0
X
A1
(行)
W0,0
...
A2
地 址
A3 A4
译
码 器
X31
W31,0
W0,31
基本存储电路
W31,31
R/W控制
Y0 … Y31
Y(列)地址译码及I/O控制
ABiblioteka Baidu A6 A7 A8 A9
图4.5 双译码结构示意图
数据输入 数据输出
单译码方式主要用于容量 小的存储器，双译码方式可大 大减少译码输出选择线的数目， 适用于大容量的存储器。
CPU 寄存器
速度快 容量小
内部Cache
外部Cache
主存储器
辅助存储器
大容量辅助存储器
速度慢 容量大
图6.1 微机存储系统的层次结构
存储器操作：
读操作，非破坏性。 写操作，破坏性。
存储器的职能：
信息交换中心。 数据仓库。
一、存储器分类
1. 内存储器(内存或主存)
功能：存储当前运行所需的程序和数据。 特点：CPU可以直接访问并与其交换信
图 中 V1V2 是 工 作 管 ， V3V4 是 负 载 管 ， V5V6 是控制管， V7V8 也 是 控 制 管，它们为同 一列线上的存 储单元共用。
特点：
(1) 不需要刷新，简化外围电路。 (2) 内部管子较多，功耗大，集成度低。
典型的静态RAM芯片
不同的静态RAM的内部结构基本相同，只是在不同容量 时其存储体的矩阵排列结构不同。典型的静态RAM芯片如 Intel 6116 （ 2K×8 位 ） ， 6264 （ 8K×8 位 ） ， 62128 （16K×8位）和62256（32K×8位）等。
3. 地址寄存器
用于存放CPU访问存储单元的地址，经译码 驱动后指向相应的存储单元。
4. 读/写电路
包括读出放大器、写入电路和读/写控制电路， 用以完成对被选中单元中各位的读出或写入操作。
5. 数据寄存器
用于暂时存放从存储单元读出的数据，或从 CPU或I/O端口送出的要写入存储器的数据。
6. 控制逻辑
接收来自CPU的启动、片选、读/写及清除命 令，经控制电路综合和处理后，产生一组时序信 号来控制存储器的读/写操作。
三、半导体存储器芯片的主要技术指标
1. 存储容量（存放二进制信息的总位数） 存储容量=存储单元个数×每个存储单元的位数
常用单位：MB、GB、TB
其中：1kB=210B
1M=210kB=220B
息，容量小，存取速度快。
2. 外存储器( 外存)
功能：存储当前不参加运行的程序和数据。
特点：CPU不能直接访问，配备专门设 备才能进行交换信息，容量大， 存取速度慢。
目前，存储器使用的存储介质有半导体器件 ，磁性材料，光盘等。一般把半导体存储器芯片 作为内存。由于半导体存储器具有存取速度快、 集成度高、体积小、功耗低、应用方便等优点， 在此我们只讨论半导体存储器。
1GB=210MB=230B 1TB=210GB=240B
2. 存取时间
存取时间又称存储器访问时间。指启 动一次存储器操作到完成该操作所需的时 间 tA。 3. 存取周期
存取周期是连续启动两次独立的存储 器 操 作 所 需 的 最 小 的 时 间 间 隔 TC ， 一 般 TC≥tA 。
4. 可靠性 可靠性指存储器对电磁场及温度等变
化的抗干扰能力。
5. 其他指标 体积、重量、功耗(包括维持功耗和
操作功耗)。
6.2 随机存取存储器RAM
一、静态随机存储器SRAM
图4.6为6个MOS管组成的双稳态电路。
X地址译码
V3 V5 A
V1
Vcc
V4 B V6
V2
Di V7
I/O
Y地址译码
Di V8
I/O
图6.6 六管静态RAM基本存储电路
记忆单元是一种能表示二进制“ 0 ”和 “1”的状态并具有记忆功能的物理器件，如 电容、双稳态电路等。一个记忆单元能够存储 二进制的一位。由若干记忆单元组成一个存储 单元、一个存储单元能存储一个字，字有4位 、8位、16位等称之为字长，字长为8时，称一 个字节。
实际上存储系统是快慢搭配，具有层次结构的 ，如图6.1所示。
微机接口第六章存储器
本章内容
• 存储器概述 • 存储器的工作原理 • 半导体存储器 • 存储器与CPU的连接
学习目的
了解存储器的工作原理和外部特性 掌握微机中存储系统的结构 学会利用现有的存储器芯片构成所
需内存系统。
6.1 存储器概述
存储器是计算机系统中具有记忆功能 的部件，它是由大量的记忆单元(或称基本 的存储电路)组成的, 用来存放用二进制数 表示的程序和数据。
p个输入
Ap-1
Ap-2
A1
A0
…
N 取1 译码器
D0
Wn-1
… W1 W0
…
M D1 位 位 线
DM－1
…
基本存储电路
输
出
选中的字线
缓
输出M位
冲
放
大
器
N根字线 N=2p 个地址
图4.4 单译码寻址示意图
(2) 双译码方式
双译码方式采用的是两级译码电路。当字选 择线的根数N很大时，N=2p中的p必然也大，这时 可将p分成两部分，如：N=2p=2q+r=2q×2r=X×Y， 这样便将对N的译码分别由X译码和Y译码两部分 完成。
2. 译码驱动电路
该电路实际上包含译码器和驱动器两部分。 译码器的功能是实现多选1，即对于某一个输入的 地址码，N个输出线上有唯一一个高电平（或低电 平）与之对应。
常用的地址译码有两种方式，即单译码和双 译码方式。
(1) 单译码方式
单译码方式是一个“N中取1”的译码器，如 图4.4所示。译码器输出驱动N根字线中的一根，每 根字线由M位组成。若某根字线被选中，则对应此 线上的M位信号便同时被读出或写入，经输出缓冲 放大器输出或输入一个M位的字。
地
地
址
址
寄
译
AB
存
码
器
器
MAR
……
存 储 体
读
数
写
据
驱
寄
动
存
DB
M
器
器
MDR
控制逻辑
启动
片选
读/写
图6.3 存储器的基本组成
1. 存储体
基本存储电路是组成存储器的基础和核心， 它用于存放一位二进制信息“0”或“1”。若干 记忆单元（或称基本存储电路）组成一个存储单 元，一个存储单元一般存储一个字节，即存放8位 二进制信息，存储体是存储单元的集合体。
双极型
读写存储器
半
RAM
导
体
MOS
静态随机SRAM 动态随机DRAM
存
储 器
只读存储器 ROM
掩膜ROM
一次性编程 PROM
紫外光擦除 UREPROM
可编程ROM
可擦除
EPROM
电擦除
EEPROM
图6.2 半导体存储器分类
二、半导体存储器的组成
半导体存储器由地址寄存器，译码电路、存储体、 读/写控制电路、数据寄存器、控制逻辑等6个部分组成。