最新微机原理第六章半导体存储器、内存储器及其ppt课件.ppt

微机原理第六章半导体存储微机原理第六章半导体存储器、内存储器及其管理器、内存储器及其管理微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术主主 要要 内内 容容一、有关存储器的基础知识一、有关存储器的基础知识二、内存储器的扩展设计技术二、内存储器的扩展设计技术（P275P275）u 存储器的分类及选用存储器的分类及选用（P245）u 存储器的技术指标存储器的技术指标（P247）u 计算机中存储器的分级体系结构计算机中存储器的分级体系结构（P243）u 计算机中内存储器的基本结构计算机中内存储器的基本结构（P248）微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器分类存储器分类u按按存存储储介介质质，可可分分为为半半导导体体存存储储器器、磁磁介介质质存储器和光存储器存储器和光存储器u按按照照存存储储器器与与CPU的的耦耦合合程程度度，可可分分为为内内存存和外存和外存u按按存存储储器器的的读读写写功功能能，分分为为读读写写存存储储器器（RWM：Read/Write Memory）和和只只读读存存储储器（器（ROM：Read Only Memory)微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器分类存储器分类u按掉电后存储的信息可否保持，分为易失性（挥发性）存储器和非易失性（不挥发）存储器u按照数据存取的随机性，分为随机存取存储器、顺序存取存储器（如磁带存储器）和直接存取存储器（如磁盘）u按照访问的串行/并行存取特性，分为并行存取存储器和串行存取存储器微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器分类存储器分类u按按照照半半导导体体存存储储器器的的信信息息存存储储方方法法，分分为静态存储器和动态存储器为静态存储器和动态存储器u按按存存储储器器的的功功能能，分分为为系系统统存存储储器器、显显示存储器、控制存储器示存储器、控制存储器u一一般般把把易易失失性性半半导导体体存存储储器器统统称称为为RAMRAM，把非易失性半导体存储器都称为把非易失性半导体存储器都称为ROMROM微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术半导体存储器的分类半导体存储器的分类 微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器的分类及选用存储器的分类及选用（P245P245）按按按按存存存存储储储储介介介介质质质质分分分分类类类类半导体半导体存储器存储器磁介质存储器磁介质存储器光存储器光存储器Multi-SRAMNV-SRAMFIFOCache双极型：存取速度快，但集成度低，一般用于大双极型：存取速度快，但集成度低，一般用于大 型计算机或高速微机中；型计算机或高速微机中；MOS型型掩膜掩膜ROM(P252)一次性可编程一次性可编程PROM紫外线可擦除紫外线可擦除EPROM(P253)电可擦除电可擦除E2PROM(P255)可编程只读存储器可编程只读存储器FLASH(P256)（其它分类方法了解即可）（其它分类方法了解即可）读写读写存储器存储器RAM(P249、P250)只读只读存储器存储器ROM(P250)（按读（按读写功能写功能分类分类)（按器（按器件原理件原理分类）分类）静态静态SRAM（P263）动态动态DRAM：集成度高但存取速度较低，集成度高但存取速度较低，（P270）一般用于需要较大容量的场合。一般用于需要较大容量的场合。速度较快，集成速度较快，集成度较低，一般用度较低，一般用于对速度要求高、于对速度要求高、而容量不大的场而容量不大的场合。合。(按存储按存储原理分类原理分类)微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器的技术指标存储器的技术指标（247247）u 存储容量存储容量 u 存取速度存取速度 u 体积和功耗体积和功耗u 可靠性可靠性 注意存储器的容量以注意存储器的容量以字节字节为单位，而存储芯片为单位，而存储芯片的容量以的容量以位位为单位。为单位。访问时间访问时间TA、存取周期、存取周期TM、数据传送速率、数据传送速率bps平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBF微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术只读存储器只读存储器ROM微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术掩膜掩膜ROM的内容的内容位线字位线字线线 D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0单元单元0 0 1 10 01 10 0单元单元1 1 1 11 10 01 1单元单元2 20 01 10 01 1单元单元3 30 01 11 10 0微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术浮栅浮栅 MOS EPROM存储电路存储电路微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术FLASH特点特点u按按Sector、Page或或Block组组织织：可可整整片片擦擦除除，也也可可按按字字节节、区区块块或或页页面面的的擦擦除除和和编编程操作程操作;u可可快快速速页页写写：CPU将将页页数数据据按按芯芯片片存存取取速速度度（一一般般为为几几十十到到200ns）写写入入页页缓缓存存；再再在在内内部部逻逻辑辑的的控控制制下下，将将整整页页数数据据写写入入相应页面相应页面;u具具有有内内部部编编程程控控制制逻逻辑辑：CPU可可以以通通过过读读出验证或状态查询获知编程是否结束出验证或状态查询获知编程是否结束;u在在线线系系统统编编程程能能力力：擦擦除除和和写写入入都都无无需需把把芯片取下芯片取下;微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术FLASH特点特点u具具有有软软件件和和硬硬件件保保护护能能力力：可可以以防防止止有有用用数数据被破坏据被破坏;u内部设有命令寄存器和状态寄存器内部设有命令寄存器和状态寄存器;u采采用用命命令令方方式式可可以以使使闪闪存存进进入入各各种种不不同同的的工工作作状状态态，例例如如整整片片擦擦除除、页页面面擦擦除除、整整片片编编程程、字字节节编编程程、分分页页编编程程、进进入入保保护护方方式式、读识别码等读识别码等;u内部可以自行产生编程电压（内部可以自行产生编程电压（VPP），所以只），所以只用用VCC供电供电.微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术FLASH内部结构框图内部结构框图微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器比较存储器比较微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术每个基本存储单元可存放每个基本存储单元可存放1个个bitu RAM芯片中的基本存储单元芯片中的基本存储单元 u RAM芯片的组成和结构芯片的组成和结构（P248P248）u 内存储器的基本结构内存储器的基本结构内存储器的基本结构内存储器的基本结构（P248P248）存储芯片存储芯片 存储模块存储模块 主存储体（器）主存储体（器）基本存储单元矩阵芯片内部接口电路基本存储单元矩阵芯片内部接口电路微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术静态静态RAM的六管基本存储单元的六管基本存储单元（P264P264）集成度集成度集成度集成度低低低低，但速度，但速度，但速度，但速度快快快快，价格，价格，价格，价格高，常用做高，常用做高，常用做高，常用做CacheCache。1.T1和和T2组成一个双稳态组成一个双稳态触发器，用于保存数据。触发器，用于保存数据。T3和和T4为负载管。为负载管。2.如如A点为数据点为数据D，则则B点点为数据为数据D。T1T2ABT3T4+5VT5T63.行选择线有效（高电行选择线有效（高电 平）平）时，时，A、B处的处的数据信数据信息通过门控管息通过门控管T5和和T6送送至至C、D点。点。行选择线行选择线CD列选择线列选择线T7T8I/OI/O4.列选择线有效（高电列选择线有效（高电 平）平）时，时，C、D处的处的数据信数据信息通过门控管息通过门控管T7和和T8送送至芯片的数据引脚至芯片的数据引脚I/O。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术动态动态RAM的单管基本存储单元的单管基本存储单元（P270P270）集成度集成度集成度集成度高高高高，但速度较，但速度较，但速度较，但速度较慢慢慢慢，价格低，一般用作主存。价格低，一般用作主存。价格低，一般用作主存。价格低，一般用作主存。行选择线行选择线T1B存储存储电容电容CA列选列选择线择线T2I/O1.电容上存有电荷时，表示存储电容上存有电荷时，表示存储数据数据A为逻辑为逻辑1；2.行选择线有效时，数据通过行选择线有效时，数据通过T1送至送至B处；处；3.列选择线有效时，数据通过列选择线有效时，数据通过T2送至芯片的数据引脚送至芯片的数据引脚I/O；4.为防止存储电容为防止存储电容C放电导致数放电导致数据丢失，必须定时进行刷新；据丢失，必须定时进行刷新；5.动态刷新时行选择线有效，而动态刷新时行选择线有效，而列选择线无效。（刷新是逐行列选择线无效。（刷新是逐行进行的。）进行的。）刷新放大器刷新放大器微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术典型的典型的SRAM内部示意图内部示意图 微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术读读 写写 控控 制制 逻逻 辑辑R/WCE数数据据缓缓冲冲 器器（三三 态态 双双 向向）d0d1dN-1D0D1DN-1RAM芯片的组成与结构（一）芯片的组成与结构（一）1.1.该该该该RAMRAM芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线 L L 根，数据线根，数据线根，数据线根，数据线 N N 根；根；根；根；2.2.该类芯片内部采用该类芯片内部采用该类芯片内部采用该类芯片内部采用单译码（字译码）单译码（字译码）单译码（字译码）单译码（字译码）方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成M*NM*N的的的的长方矩阵，且有长方矩阵，且有长方矩阵，且有长方矩阵，且有M=2M=2L L的关系成立；的关系成立；的关系成立；的关系成立；字线字线0字线字线M-10,00,N-1M-1,0M-1,N-1地地址址译译码码器器a0a1aM-1A0A1AL-1地地址址寄寄存存器器D0DN-1位位线线0位位线线N-1存储芯片容量标为存储芯片容量标为“M*N”（bit）D0DN-1地址线地址线数据线数据线控制线控制线微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术RAM芯片的组成与结构（二）芯片的组成与结构（二）（P265P265）1.1.该该该该RAMRAM芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线芯片外部共有地址线 2 2n n 根，数据线根，数据线根，数据线根，数据线 1 1 根；根；根；根；2.2.该类芯片内部一般采用该类芯片内部一般采用该类芯片内部一般采用该类芯片内部一般采用双译码（复合译码）双译码（复合译码）双译码（复合译码）双译码（复合译码）方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成方式，基本存储单元排列成N*N N*N 的正方矩阵，且有的正方矩阵，且有的正方矩阵，且有的正方矩阵，且有M=2M=22n 2n=N=N2 2 的关系成立的关系成立的关系成立的关系成立；0,00,N-1N-1,0N-1,N-1D0D0DN-1DN-1Y0YN-1Y 地地 址址 译译 码码 器器Y 地地 址址 寄寄 存存 器器AnAn+1A2n-1X地地址址译译码码器器X0X1XN-1A0A1An-1X地地址址寄寄存存器器DD数数据据缓缓冲冲 器器（三三 态态 双双 向向）D0读写控制读写控制存储芯片容量标为存储芯片容量标为“M*1”（bit）数据线数据线控制线控制线地址线地址线微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术内存储器的基本结构内存储器的基本结构存储芯片存储芯片存储模块存储模块存储体存储体 进行进行位扩展位扩展 以实现按字节编以实现按字节编址的结构址的结构 进行进行字扩展字扩展 以满足总容量以满足总容量的要求的要求存储体、地址译码、存储体、地址译码、数据缓冲和读写控制数据缓冲和读写控制 uu 位扩展：因每个字的位数不够而扩展数据输出线的数目；位扩展：因每个字的位数不够而扩展数据输出线的数目；位扩展：因每个字的位数不够而扩展数据输出线的数目；位扩展：因每个字的位数不够而扩展数据输出线的数目；uu 字扩展：因总的字数不够而扩展地址输入线的数目，所以也称为字扩展：因总的字数不够而扩展地址输入线的数目，所以也称为字扩展：因总的字数不够而扩展地址输入线的数目，所以也称为字扩展：因总的字数不够而扩展地址输入线的数目，所以也称为 地址扩展；地址扩展；地址扩展；地址扩展；微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存存 储储 芯芯 片片 的的 位位 扩扩 展展64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/O64K*1I/OA0 A15R/WCSD0D7等效为等效为64K*8A0 A15D0 D7R/WCS用用64K1bit的芯片扩展实现的芯片扩展实现64KB存储器存储器 进行位扩展时，模块中所有芯片的进行位扩展时，模块中所有芯片的地址线和控制线互连地址线和控制线互连形形成整个模块的地址线和控制线，而各芯片的成整个模块的地址线和控制线，而各芯片的数据线并列（位线扩数据线并列（位线扩展）展）形成整个模块的数据线（形成整个模块的数据线（8bit宽度）。宽度）。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存存 储储 芯芯 片片 的的 字字 扩扩 展展用用8K8bit的芯片扩展实现的芯片扩展实现64KB存储器存储器64K*8A0 A15D0 D7R/WCS等效为等效为A0 A12R/WD0 D764K*1D0764K*1D0764K*1D0764K*1D0764K*1D0764K*1D0764K*1D07CS1 CS1 8K*8D07CS 3-8译译码码器器Y0Y1Y7A13 A14 A15 进行字扩展时，模块中所有芯片的进行字扩展时，模块中所有芯片的地址线、控制线和数据地址线、控制线和数据线互连线互连形成整个模块的低位地址线、控制线和数据线形成整个模块的低位地址线、控制线和数据线，CPU的的高位地址线（扩展的字线）被用来译码以形成对各个芯片的选择高位地址线（扩展的字线）被用来译码以形成对各个芯片的选择线线 片选线片选线。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储芯片的字、位同时扩展存储芯片的字、位同时扩展用用用用16K4bit16K4bit的芯片扩展实现的芯片扩展实现的芯片扩展实现的芯片扩展实现64KB64KB存储器存储器存储器存储器16K*416K*4A0 A13R/WD0 D3D4 D724译码器译码器A15A14CS64K*8A0 A15D0 D7R/WCS等效为等效为16K*416K*416K*416K*416K*416K*4 首先对首先对芯片芯片分组进分组进行位扩展行位扩展，以实现按字以实现按字节编址；节编址；其次设其次设计个芯片组计个芯片组的的片选进行片选进行字扩展字扩展，以，以满足容量要满足容量要求；求；微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术内存储器的扩展设计内存储器的扩展设计（P275P275）u 分配地址空间分配地址空间u 选择存储芯片选择存储芯片u 存储芯片内连存储芯片内连u 与主机（与主机（CPU）接口）接口微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术内内 存存 地地 址址 空空 间间 的的 分分 配配 在在在在PCPC机机机机中中中中，大大大大部部部部分分分分存存存存储储储储区区区区域域域域已已已已被被被被系系系系统统统统使使使使用用用用或或或或被被被被系系系系统统统统保保保保留留留留，用用用用户户户户扩扩扩扩展展展展存存存存储储储储器器器器可可可可选选选选择择择择的的的的地地地地址址址址范范范范围围围围一一一一般般般般落落落落在在在在0C0000H 0C0000H 0DFFFFH0DFFFFH范范范范围围围围内内内内。当当当当然然然然，实实实实际际际际设设设设计计计计时时时时，还还还还需需需需要要要要考考考考虑虑虑虑系系系系统统统统的的的的具具具具体体体体配配配配置置置置，以以以以及及及及是是是是否否否否需需需需要要要要设设设设置置置置选选选选择择择择开开开开关关关关来来来来在在在在改改改改变变变变扩扩扩扩展展展展存存存存储储储储器器器器的的的的地地地地址范围。址范围。址范围。址范围。用户扩展用户扩展用户扩展用户扩展存储器地址空间存储器地址空间存储器地址空间存储器地址空间的范围决定了存储的范围决定了存储的范围决定了存储的范围决定了存储芯片的芯片的芯片的芯片的片选信号片选信号片选信号片选信号的实现方式。的实现方式。的实现方式。的实现方式。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存存 储储 芯芯 片片 的的 选选 择择u 确定类型确定类型确定类型确定类型 根据不同应用场合的特点确定采用何种类型的芯片，如考虑选用根据不同应用场合的特点确定采用何种类型的芯片，如考虑选用根据不同应用场合的特点确定采用何种类型的芯片，如考虑选用根据不同应用场合的特点确定采用何种类型的芯片，如考虑选用SRAMSRAM还是还是还是还是DRAMDRAM，是否需要，是否需要，是否需要，是否需要E E2 2PROMPROM、FLASHFLASH等等；等等；等等；等等；u 确定具体型号及数量确定具体型号及数量确定具体型号及数量确定具体型号及数量根据容量、价格、速度、功耗等要求确定芯片的具体型号和数量。根据容量、价格、速度、功耗等要求确定芯片的具体型号和数量。根据容量、价格、速度、功耗等要求确定芯片的具体型号和数量。根据容量、价格、速度、功耗等要求确定芯片的具体型号和数量。思考：若要求扩展思考：若要求扩展64K容量的内存，以下几种选择哪种最优？容量的内存，以下几种选择哪种最优？64K*1的芯片数量的芯片数量N(64K*8)/(64K*1)1*8片片;8K*8的芯片数量的芯片数量N(64K*8)/(8K*8)8*1片；片；16K*4的芯片数量的芯片数量N(64K*8)/(16K*4)4*2片；片；显然，芯片的显然，芯片的种类和数量种类和数量应越少越好；在芯片数量相同的情应越少越好；在芯片数量相同的情况下应考虑总线的况下应考虑总线的负载能力负载能力和系统连接的和系统连接的复杂性复杂性。（需位扩展）（需位扩展）（需字扩展）（需字扩展）（需字位扩展）（需字位扩展）从总线负载和系统连接来看，第二种选择最好。从总线负载和系统连接来看，第二种选择最好。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术存储器内部结构的确定（存储芯片的互连方式）存储器内部结构的确定（存储芯片的互连方式）另外，如果系统中数据总线的宽度大于另外，如果系统中数据总线的宽度大于8bit，如第，如第二章中所述的二章中所述的8086微处理器系统，为了能同时进行微处理器系统，为了能同时进行8位和位和16位操作，还应该设计高位库和低位库。位操作，还应该设计高位库和低位库。即根据选定存储芯片的特点确定其字位扩展方式：即根据选定存储芯片的特点确定其字位扩展方式：通常各存储芯片上的地址线及读写控制线均互连，而数通常各存储芯片上的地址线及读写控制线均互连，而数据线和片选线的连接方式需根据具体情况确定。据线和片选线的连接方式需根据具体情况确定。为使系统连接简单，通常在设计较大容量存储器时为使系统连接简单，通常在设计较大容量存储器时宜选用容量为宜选用容量为N1的存储芯片进行位扩展。的存储芯片进行位扩展。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术扩展内存储器与主机（扩展内存储器与主机（扩展内存储器与主机（扩展内存储器与主机（CPUCPU）三总线的接口）三总线的接口）三总线的接口）三总线的接口另外，可能还需要考虑微处理器的时序匹配问题。另外，可能还需要考虑微处理器的时序匹配问题。另外，可能还需要考虑微处理器的时序匹配问题。另外，可能还需要考虑微处理器的时序匹配问题。地址地址译码译码主主存存储储器器微处微处理器理器或或总线总线接口接口 AB地址锁存地址锁存RD/WR片选控制片选控制低位低位AB高位高位ABIO/M一、数据线：如果考虑总线负载问题，可加接数据收发器。一、数据线：如果考虑总线负载问题，可加接数据收发器。二、读写控制线：考虑有效电平。二、读写控制线：考虑有效电平。字字选选：系系统统地地址址总总线线中中的的低低位位地地址址线线直直接接与与各各存存储储芯芯片片的的地地址址线线连连接接。所需低位地址线的数目所需低位地址线的数目N与存储芯片容量与存储芯片容量L的关系：的关系：L2N。片片选选：系系统统地地址址总总线线中中余余下下的的高高位位地地址址线线经经译译码码后后用用做做不不同同存存储储芯芯片片的片选。通常的片选。通常IO/M信号也参与片选译码。信号也参与片选译码。三、地址线：字选片选。三、地址线：字选片选。DB数据缓冲数据缓冲微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术扩展内存储器片选译码电路的设计扩展内存储器片选译码电路的设计一、片选线的形成方式决定了各存储芯片的地址空间，即确定一、片选线的形成方式决定了各存储芯片的地址空间，即确定一、片选线的形成方式决定了各存储芯片的地址空间，即确定一、片选线的形成方式决定了各存储芯片的地址空间，即确定了扩展内存地址的组织方式了扩展内存地址的组织方式了扩展内存地址的组织方式了扩展内存地址的组织方式（P278P278）顺序方式或交错顺序方式或交错顺序方式或交错顺序方式或交错方式方式方式方式。微机中一般采用顺序方式组织，即片选线由。微机中一般采用顺序方式组织，即片选线由。微机中一般采用顺序方式组织，即片选线由。微机中一般采用顺序方式组织，即片选线由CPUCPU高位地址线形成，而每个芯片上的地址信号（字选线）高位地址线形成，而每个芯片上的地址信号（字选线）高位地址线形成，而每个芯片上的地址信号（字选线）高位地址线形成，而每个芯片上的地址信号（字选线）由由由由CPUCPU低位地址线。低位地址线。低位地址线。低位地址线。二、片选信号可以采用二、片选信号可以采用线译码、部分译码和全译码线译码、部分译码和全译码等三种方等三种方式（或三种方式的组合）来实现。式（或三种方式的组合）来实现。u 线译码线译码u 部分译码部分译码u 全译码全译码每组芯片使用一根地址线作片选；每组芯片使用一根地址线作片选；只有部分高位地址线参与译码形成片选信号；只有部分高位地址线参与译码形成片选信号；全部高位地址线都参与译码形成片选信号；全部高位地址线都参与译码形成片选信号；地址信号不完全地址信号不完全确定，所以存在地确定，所以存在地址重叠问题，浪费址重叠问题，浪费寻址空间，并可能寻址空间，并可能导致误操作；导致误操作；微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术全译码电路全译码电路 微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术部分译码电路部分译码电路微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术线选法电路线选法电路微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术 例：设某系统地址总线宽度为例：设某系统地址总线宽度为例：设某系统地址总线宽度为例：设某系统地址总线宽度为20bit20bit，数据总线宽度为，数据总线宽度为，数据总线宽度为，数据总线宽度为8bit8bit，控，控，控，控制信号制信号制信号制信号M/(/IO)M/(/IO)为高电平时表示对存储单元寻址。现采用为高电平时表示对存储单元寻址。现采用为高电平时表示对存储单元寻址。现采用为高电平时表示对存储单元寻址。现采用8K*88K*8芯片芯片芯片芯片实现实现实现实现32KB32KB扩展存储器，要求其地址从扩展存储器，要求其地址从扩展存储器，要求其地址从扩展存储器，要求其地址从0C0000H 0C0000H 开始，试画出该扩开始，试画出该扩开始，试画出该扩开始，试画出该扩展存储器与系统三总线的连接方式。展存储器与系统三总线的连接方式。展存储器与系统三总线的连接方式。展存储器与系统三总线的连接方式。一、数据线：一、数据线：一、数据线：一、数据线：RAM RAM芯片的数据总线宽度和系统数据总线宽度一致，不需要位芯片的数据总线宽度和系统数据总线宽度一致，不需要位芯片的数据总线宽度和系统数据总线宽度一致，不需要位芯片的数据总线宽度和系统数据总线宽度一致，不需要位扩展，所有芯片数据线互连后与系统数据总线连接。扩展，所有芯片数据线互连后与系统数据总线连接。扩展，所有芯片数据线互连后与系统数据总线连接。扩展，所有芯片数据线互连后与系统数据总线连接。根据系统扩展要求及所选芯片类型可知，本系统中的扩展存储根据系统扩展要求及所选芯片类型可知，本系统中的扩展存储根据系统扩展要求及所选芯片类型可知，本系统中的扩展存储根据系统扩展要求及所选芯片类型可知，本系统中的扩展存储器共需要器共需要器共需要器共需要8K*88K*8的存储芯片数量的存储芯片数量的存储芯片数量的存储芯片数量N N(32K*8)/(8K*8)=4*1(32K*8)/(8K*8)=4*1片。片。片。片。二、读写控制线：二、读写控制线：二、读写控制线：二、读写控制线：所有所有所有所有RAMRAM芯片的读写信号线互连后与系统的读写控制线连接。芯片的读写信号线互连后与系统的读写控制线连接。芯片的读写信号线互连后与系统的读写控制线连接。芯片的读写信号线互连后与系统的读写控制线连接。三、地址线：采用顺序方式组织存储芯片三、地址线：采用顺序方式组织存储芯片三、地址线：采用顺序方式组织存储芯片三、地址线：采用顺序方式组织存储芯片uu 低位地址线：低位地址线：低位地址线：低位地址线：8K8K容量的存储芯片需要容量的存储芯片需要容量的存储芯片需要容量的存储芯片需要1313根地址线进行字选，所根地址线进行字选，所根地址线进行字选，所根地址线进行字选，所有芯片地址线互连后与系统的低有芯片地址线互连后与系统的低有芯片地址线互连后与系统的低有芯片地址线互连后与系统的低1313位地址线（位地址线（位地址线（位地址线（A0A12A0A12）连接；）连接；）连接；）连接；uu 高位地址线：剩余的高位地址线：剩余的高位地址线：剩余的高位地址线：剩余的7 7根系统地址线（根系统地址线（根系统地址线（根系统地址线（A13 A19A13 A19）可用于产生所）可用于产生所）可用于产生所）可用于产生所需的需的需的需的4 4根片选线；根片选线；根片选线；根片选线；微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术用全译码法实现扩展存储器的片选设计用全译码法实现扩展存储器的片选设计芯芯芯芯 片片片片A A19 19 A A1515 A A1414A A1313A A1212 A A0 0地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）0C1FFFH0C1FFFH0C0000H0C0000H0C3FFFH0C3FFFH0C2000H0C2000H0C5FFFH0C5FFFH0C4000H0C4000H0C7FFFH0C7FFFH0C6000H0C6000H 全译码方式下，系统的每一条地址线都应该参与译码。设该全译码方式下，系统的每一条地址线都应该参与译码。设该扩展存储器占用扩展存储器占用0C0000H开始的一段连续地址空间，则可用下开始的一段连续地址空间，则可用下表表示系统地址信号与各芯片所占地址空间的关系：表表示系统地址信号与各芯片所占地址空间的关系：1,1111,1111,11110,0000,0000,000011000110000 00 011000110000 01 111000110001 10 011000110001 11 1 从该表中可以看出：从该表中可以看出：u 低位地址线低位地址线A12A0应直接接在存储芯片上，寻址片内应直接接在存储芯片上，寻址片内8K单元；单元；u 次高位地址线次高位地址线A14、A13译码后产生片选信号区分译码后产生片选信号区分4个存储芯片；个存储芯片；u 最高位地址线最高位地址线A19A15及控制信号及控制信号M/(/IO)可用作片选信号有效可用作片选信号有效 的使能控制；的使能控制；微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术符合要求的全译码电路（一）符合要求的全译码电路（一）R/WD0 D7A0 A12A19 A18 A17A16 A13 A14 A15 M/IO8K*8D078K*8D078K*8D07CS1 8K*8D07用门电路完成片选译用门电路完成片选译码，电路结构看起来比码，电路结构看起来比较复杂。较复杂。微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术符合要求的全译码电路（二）符合要求的全译码电路（二）R/WD0 D7A0 A12A19 A18 A17A16 A13 A14 A15 M/IO8K*8D078K*8D078K*8D07CS1 8K*8D07用译码器代替门电路用译码器代替门电路完成片选译码，电路工完成片选译码，电路工作稳定，结构简练。作稳定，结构简练。24译码器译码器CS微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术用部分译码法实现扩展存储器的片选设计用部分译码法实现扩展存储器的片选设计芯片芯片芯片芯片A A19 19 A A1515 A A1414A A1313A A1212 A A0 0地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）地址空间（顺序方式）00001111111111111111111111111100000000000000000000000000010110101111 与全译码方式的唯一区别是：系统最高段地址信号（与全译码方式的唯一区别是：系统最高段地址信号（A19A15）不参与片选译码，即这几位地址信号可以为任何值。）不参与片选译码，即这几位地址信号可以为任何值。共占用共占用25组地组地址址000000000011000110001111111111110001100011000001FFFH 001FFFH 000000H000000H0C1FFFH0C1FFFH0C0000H0C0000H0F9FFFH 0F9FFFH 0F8000H0F8000H造成造成地址地址空间空间的重的重叠叠0C3FFFH0C3FFFH0C2000H0C2000H0C5FFFH0C5FFFH0C4000H0C4000H0C7FFFH0C7FFFH0C6000H0C6000H微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术微机原理及应用技术用线译码法实现扩展存储器的片选设计用线译码法实现扩展存储器的片选设计R/WD0 D7A0 A128K*8D078K*8D078K*8D07CS1 8K*8D074个片选信号必须使用个片选信号必须使用4根地址线，电路结构简单，缺点是：根地址线，电路结构简单，缺点是：u 系统必须保证系统必须保证A16A13不能同时为有效低电平；不能同时为有效低电平；u 同部分译码法一样，因为最高段地址信号（同部分译码法一样，因为最高段地址信号（A19 A15）不参与译码，也存在地址重叠问题；不参与译码，也存在地址重叠问题；A13 A16A14 A15思考：试写出各芯片占用的地址空间。思考：试写出各芯片占用的地址空间。