微机原理半导体存储器及其接口

读写存储器RAM小结
双极性 RAM
SRAM
DRAM
组成单元 速度 集成度 刷新 晶体管触发 最快 低 不要
器 六管触发器 快 低 不要
极间电容 慢 高 要
应用 CACHE
小容量系统 大容量系统
2. 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
1、按存取速度和在计算机系统中的地位分类 两大类：内存（主存）和外存（辅存）
内存：CPU可以通过系统总线直接访问的存储器， 用以存储计算机当前正在使用的程序或数据。 速度快，容量小，成本高
外存：用来存放相对来说不经常使用的程序和数据， 或需要长期保存的信息。外存只与内存交换信息， 不能被CPU直接访问。 速度较慢，容量大（海量存储器），成本低
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，但只能按块的方式（Block）擦 除
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5. 2 随机存取存储器RAM结构及工作原理
分为双极型RAM和MOS型RAM MOS型RAM又分为
SRAM和DRAM
5.2.1 SRAM
地址译码方式示1意个存图储（单元续包） 也是1个存储单元
括4个位
单译码：16个4位的存储单元
双译码：1024个存储单元
在上图中，存储单元的大小可以是一位，也可以是多位。如 果是多位，则在具体应用时应将多位并起来。
速度快
不需要刷新：简化了外围 电路。
片容量低、功耗大
如图：双稳态触发器的A,B两 管，A导通B截止，表示数 据1，反之，A截止B导通 表示0
T1、T2构成双稳态触 发器，T3,T4为负载管
X地 址 译码线
T3
T5
A
T1
V cc
T4 B T6
T2
D0
T7 (I/O )
接 Y地 址 译 码 线
D0
T8 (I/O )
X地 址 译码线
T3
T5
A
T1
V cc
T4 B T6
T2
D0
D0
T7 (I/O )
接 Y地 址 译 码 线
T8 (I/O )
读出时，CPU送出的地址码经行、列地址译码器译码，被选中的基 本存储单元的行选线和列选线均为高电平，从而T5、T6、 T7、T8 均导通 ，由触发器的A、B端输出分别驱动IO和/IO，再经读出放大器放大便可判 别保存的信息是0还是1
按存取方式分类：
随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM
5.1.1 半导体存储器的分类
半导体 存储器
随机存取存储器 （RAM）
双极性
MOS
静态RAM（SRAM） 动态RAM（DRAM）
只读存储器 （ROM）
掩膜式ROM 一次性可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM） FLASH ROM
选中存储芯片，控制读写操作
★ 存储矩阵 ★
每个存储单元具有一个唯一的地址，可存储1位 （位片结构）或多位（字片结构）二进制数据
存储容量（一般指的是位容量）与地址、数据线 个数有关： 芯片的存储容量＝2M×N＝存储单元数×存储单 元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
如果存储矩阵的容量为210×8 表示：
5.1.1 半导体存储器的分类
1. RAM按制造工艺可分为
双极型：速度快、集成度低、功耗大，一般用在 高档微机中或用做Cache
MOS型：速度慢、集成度高、功耗低。微机的主 存储器一般为它。根据是否有刷新电路又可分为：
静态RAM：以六管构成的触发器作为基本存储电路， 存储的信息相对稳定，无需刷新电路；速度比DRAM快 但集成度不如DRAM，功耗也较DRAM为大。 动态RAM：以单管线路构成其基本的存储电路，因此 集成度高，成本也相对便宜。但其中的信息易消失，故 需要专门的硬件刷新电路。
写入时，同样由外部地址线经译码后开通T5~T8，将IO和/IO分别与A ，B点相连，强制触发器变换到指定的稳定状态，从而实现写入功能。
X地 址 译码线
V cc
T3
T5
A
T1
T4 B T6
T2
D0
D0
T7
T8
(I/O )
接 Y地 址 译 码 线
(I/O )
一个基本的存储电路中只能存放二进制中的
一个位。如果要形成大容量的记忆体，就必
第 5章
半导体存储器 及其接口
教学重点
存储器的分类 RAM存储器及其接口 了解只读存储器ROM
半导体存储器概述
存储器是计算机系统中用来存储信息的部 件（存放0、1形式的二进制编码），它是 计算机中的重要硬件资源。
从存储程序式的冯.诺依曼经典结构而言， 没有存储器，就无法构成现代计算机。
存储器的分类
控制电路 OE WE CS
片选端CS*：有效时，可以 对该芯片进行读写操作
写WE*（Write Enable）:控制写操 作。有效时，数据进入芯片中 相当于系统的WR*。
① 存储体
存储器芯片的主要部分，用来存储信息
② 地址译码电路
根据输入的地址编码来选中芯片内某个特定的 存储单元
③ 片选和读写控制逻辑
① 每8个存储位分配一个地址，每个地址 对应8个存储位。 ② 8个存储位并行，要求8根数据线。 ③共有地址210个，即1K个地址空间。
★ 地址译码器 ★
地址译码电路的功能是根据地址选中相应的存
储单元，将其与数据总线连通
① 单译码：1个存储单元对应1根地址 译码输出线。
两种内部译码 方式：
②双译码：1个存储单元对应2根地址译 码输出线，1译码线可选中1行或1列地 址单元，当要选择1个单元时需要2根交 叉选中。
在微机系统中，存储器有三个层次: 1、辅助存储器（外存） 2、主存储器（内存） 3、高速缓冲器（高缓） 高缓速度最快、同样容量最小。解决了
存储器与CPU在速度上的协调性。
CPU
CACHE
主存（内存）
辅存（外存）
按存储介质分类：
➢半导体存储器；
➢ 磁表面存储器：(如磁带，磁盘，磁鼓，磁 卡等）；
➢ 光表面存储器（CD－ROM）；
须将大量的存储电路有规则地组织起来，这
样就构成了存储体。
在存储体中，为了区别不同的存储单元，通 过给每个单元一个惟一的编号——地址来选 择不同的存储单元。
RAM的结构示意图
地地 址址 寄译 AB 存 码
…
存储体
2m×N
读
数
写
据
电
寄
路
存 DB
输出OE*（Output Enable） 控制读操作。有效时，芯 片内数据输出。相当于 RD*。