最新微机原理与接口技术PPT第5章 存储器PPT课件.ppt

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1、微机原理与接口技术PPT第5章 存储器存储器的分类存储器外部存储器内部存储器硬盘软盘磁带光盘RAMROMSRAMDRAMPROMEPROMEEPROMDRAM芯片 Intel2164nA0A7：地址线（复用）nDIN：数据输入 DOUT：输入输出nWE：读写控制信号nRAS:行选通信号 CAS：列选通信号11623456781514131211109Vss(+5V)CASDOUTA6A3A4A5A7NCDINWERASA0A1A2GNDIntel 2164(64K1)高集成度的DRAM及内存条n把若干DRAM芯片安装在一块印刷电路板上，构成具有一定容量的存储器（其输入与输出线都已标准化），只要

2、将其插入到主板上提供的存储条插座上，就可形成微型计算机内存。这种标准化的存储器配件称“内存条”。内存插槽内存插槽内存芯片内存芯片内存条内存条SRAM和DRAM的比较SRAMDRAM集成度低高容量小大刷新无附加刷新电路速度快较慢应用场合CACHE内存条高速缓冲存储器（CACHE）nCACHE的作用nCACHE的工作原理CACHE的作用n为了克服CPU与主存储器的速度的差异，充分发挥CPU的速度优势，而在主存和CPU之间设置一个容量小而速度快的存储器，通常由SRAM构成。CACHE的工作原理n平时，系统程序、应用程序以及用户数据是存放在硬盘中的；n在系统运行时，正在执行的程序或需要常驻的程序由操作

3、系统从硬盘中装入主存储器中；n而在主存储器中经常被CPU使用的一部分内容，要“拷贝”到CACHE存储器中，与CPU一起高速运行。PC机中分级存储器结构可编程可擦除ROM(EPROM)nEPROM特点nEPROM芯片 Intel2764nEPROM工作方式EPROM特点nROM和PROM的内容一旦写入，就无法改变，而EPROM却允许用户根据需要对它编程，且可以多次用紫外光照射进行擦除和重写EPROM芯片 Intel2764Intel 2764 8K8nA0A12:地址线nO07:数据线nPGM:编程脉冲控制端，输入，连接编程信号nOE:输出允许信号，低电平有效nCE:片选信号nVPP:编程时电压

4、输入nVCC:电源电压，5伏存储器系统的设计n所要考虑的问题nCPU总线的负载能力nCPU的时序和存储器存取速度之间的配合n存储芯片的选取及数目n片内寻址和片间寻址地址线的分配n译码电路的选取（有线性译码、全译码和部分译码方式）n数据线、控制线的连接n举例说明举例（1）-线性选择方式nRAM芯片Intel6264容量为8K8位，用2片SRAM芯片6264，组成16K8位的存储器系统。地址选择的方式是将地址总线低13位（A12A0）并行的与存储器芯片的地址线相连，而CS端与高地址线相连。n要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。解题步骤n进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？n用于片间寻址时，地址

5、线如何译码形成片选信号？线形译码方式n需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？n画出逻辑电路图n写出各存储器芯片的地址范围 62641#A12 A0 CSD7D0 62642#A12 A0 CSD7D0A13M/IOA12A0A12A0D7D0D7D0举例（2）-全译码选作方式n假设一个微机系统的RAM容量为4KB，采用1K8的RAM芯片，安排在64K空间的最低4K位置，A9A0作为片内寻址，A15A10译码后作为芯片寻址n要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。解题步骤n存储器芯片数目的确定n进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？n用于片间寻址时，地址线如何译码？全译码方式n需要的

6、控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？n画出逻辑电路图n写出各存储器芯片的地址范围举例（3）-部分译码选择方式n用2K8的RAM芯片6116和74LS138芯片设计一个8K8的存储器系统，使其存储器空间在24000H25FFFH解题步骤n74LS138芯片介绍n存储器芯片数目的确定n进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？n用于片间寻址时，地址线如何译码形成片选信号？部分译码方式n需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？n画出逻辑电路图n写出各存储器芯片的地址范围74LS138芯片介绍存储器芯片数目的确定n存储器系统的总容量为8K8，即8K字节n每片RAM芯片的容量为2K8，

7、即2K字节n所以：需要芯片总数为_进行片内寻址和片间寻址地址线的分配n由于6116芯片有2K个存储单元，所以需要_根地址线，才能选择其中某一个存储单元n选择8086地址总线A0A19中的低_地址线进行片内寻址n选择8086地址总线A0A19中的高_地址线进行片间寻址11A0A10A11A19片间寻址地址线的译码1#RAM芯片的片选端2#RAM芯片的片选端3#RAM芯片的片选端4#RAM芯片的片选端采用部分译码方式：每个存储器芯片的地址空间nA19 A18 A17=000时n#1:04000H047FFHn#2:04800H04FFFHn#3:05000H05700Hn#4:05800H05FF

8、FHnA19 A18 A17=001时n#1:24000H247FFHn#2:24800H24FFFHn#3:25000H25700Hn#4:25800H25FFFHn芯片地址有重叠举例（4）n要求用4K8的EPROM芯片2732，8K8的RAM芯片6264，译码器74LS138构成8K字ROM和8K字RAM的存储器系统。n要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。解题步骤n存储器芯片数目的确定n进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？n用于片间寻址时，地址线如何译码？n偶地址和奇地址存储体的选择n需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？n画出逻辑电路图n写出各存储器芯片的地址范围芯片数

9、目及片内寻址n对ROM芯片2732（4K8），8K字用_片组成；片内用_根地址线_n对RAM芯片6264（8K8），8K字用_ 片组成；片内用_根地址线_nA0用来作为奇偶存储体的选择信号，不参与片内寻址！412A1A12A1A13213片间寻址地址线的分配n74LS138的输入端C、B、A分别连接地址线A16A14，控制端G1、G2A、G2B分别连接M/IO和A17、A18n74LS138译码器输出Y0、Y1完成ROM和RAM芯片的选择n由于ROM和RAM芯片容量不同，ROM为4K8，需要12根地址线，RAM为8K8，需要13根地址线；因此A13和Y0输出进行二次译码，来选择两组ROM芯片，

10、这样可以保证存储器地址的连续偶地址和奇地址存储体的选择nA0和BHE分别选择偶地址和奇地址存储体；n若A0=0选中偶地址存储体，即连接到数据总线的低8位；若BHE=0选中奇地址存储体，即连接到数据总线的高8位；若A0和BHE均为0，两个存储体全选中，读/写一个字字、字节读写逻辑BHEA0读/写情况00在偶地址读/写一个字01在奇地址读/写一个字节10在偶地址读/写一个字节11无效奇地址字的读取BHEA0数据总线使用情况01先从奇地址读取一个字节，即读取数据总线的高8位(D15D8)，组成字的低位字节10再从相邻的偶地址读取一个字节，即读取数据总线的低8位(D15D8)，组成字的高位字节RAM存

11、储器低8位和高8位的选择n对于第一个RAM芯片6264，由于它有两个片选端CE1和CE2，因此CE1连到74LS138的Y1，CE2连到A0，作为偶地址存储体；n对于第二个RAM芯片6264，CE1直接连到74LS138的Y1，CE2连到BHE，作为奇地址存储体；ROM存储器低8位和高8位的选择n74LS138与A13的译码输出有两个信号，分别选择两个ROM字存储体；n将A0和BHE再与这两个信号进行二次译码，译出四个信号，分别选择两个字存储体中的低位字节和高位字节。二次译码电路图图5-17 12732芯片图5-17 22732芯片第229页CS1和CS3选择的是偶地址存储体CS2和CS4选择

12、的是奇地址存储体控制信号的连接nROM芯片的OE信号连到RD信号，完成数据的读出nRAM芯片的OE信号连到RD信号，完成数据的读出；WE信号连到WR信号，完成数据的写入nM/IO为高电平选择存储器，已连到74LS138的G1端nA0和BHE的连接已呈现于上面的二次译码图每个芯片的地址范围n1#:ROM 00000H01FFFHn2#:ROM 02000H03FFFHn3#:RAM 04000H07FFFHn以上每个地址范围又分成奇地址和偶地址两部分。举例（5）n已知：ROM芯片2732(4K8)，RAM芯片4118(1K 8)，3-8译码器74LS138。用这些芯片设计一个存储器系统，使ROM

13、的存储空间为12K字节，地址范围为0000H2FFFH；RAM的存储空间为2K字节，地址范围为6000H67FFH。n要求：写出解题步骤和画出系统的电路图。解题步骤n存储器芯片数目的确定n进行片内寻址和片间寻址地址线如何分配？n根据给出的地址范围，用于片间寻址时，地址线的分配及如何译码？n需要的控制信号的类型及如何与存储器系统中的芯片相连？n画出逻辑电路图逻辑电路图存储器空间的分配和使用n640KB的限制nx86系列计算机的寻址能力n操作系统工作模式：实模式、保护模式和虚拟86模式nIBM PC/XT机中的存储器空间分配nIBM PC/AT机中的存储器空间分配nPC机中存储器的使用640KB的

14、限制n以前的16位或32位微型计算机，大都以MS-DOS作为操作系统，而最早设计时，由于存储器芯片价格昂贵，以及软件对内存要求不高，设计主存储器为640KB。n随着大型软件系统出现，多道程序要求允许不同程序同时存取，需要大量存储空间，640KB的限制成了计算机的致命伤。86系列计算机的寻址能力CPU数据总线地址总线寻址能力支持操作系统模式80888201MB 实模式808616201MB 实模式80286162416MB实模式、保护模式80386SX16324GB实模式、保护模式、V86模式80386DX32324GB实模式、保护模式、V86模式8048632324GB实模式、保护模式、V86

15、模式实模式（Real Mode）n8086/8088CPU所采用的工作模式，20条地址线能寻址1M存储空间n寻址方式为：n段地址：偏移地址n存储器的实际地址（物理地址）为：n段地址16偏移地址保护模式（Protect Mode）n80286以上的CPU利用保护模式的寻址方式，能够访问整个存储器地址空间n寻址方式：n选择器：偏移地址n存储器地址的转换（对80386）n由段管理部件把16位选择器变成了32位段起始地址（基地址），再由32位起始地址同逻辑地址中指定的偏移量相加，就得到实际的物理地址。虚拟86模式（Virtual 86 Mode）n80386以上才有这种模式，是保护模式的一种子模式nV

16、86模式可同时提供多个8086实模式的存储空间，又有保护功能，存储器的运行和控制是在进入保护模式后由程序来切换的。IBM PC/XT机中的存储器空间分配nIBM PC/XT机采用8088CPU，可以寻址1M的存储空间，但DOS只能管理640K，剩下的384K作为上位存储器（UMB）n见右面的图示IBM PC/AT机中的存储器空间分配nIBM PC/AT机使用80286以上的CPUn80286有两种工作模式实模式和保护模式n在实模式下当A200同 8086CPUn在实模式下当A201，允许访问1MB以上64KB的地址空间高位存储区（HMA）n保护模式下，80286可以访问16MB的地址空间，1M

17、B以上的地址空间称为扩展存储区（XMS）PC机中存储器的使用n主存储器（Conventional Memory）n上位存储器（Upper Memory）n扩展存储器（Extended Memory）n高位存储器（High Memory Area）n扩充存储器（Expanded Memory）n五种存储器的关系主存储器640KB主存储器上位存储器扩展存储器n扩展存储器是640KB以上的存储器（不包括内存保留区）nDOS的寻址能力为1MB的存储空间，是指640KB和384KB的内存保留区n1MB的存储器，是指PC机主板上实际拥有的1MB的RAM，实际地址是0KB640KB（主存储器）和1024KB

18、1408KB（扩展存储器）；大于1MB的存储器，扣除640KB的主存储器，剩下的就是扩展存储器（不包括内存保留区）高位存储器n扩展存储器中位于1024KB1088KB的64KB的存储区，称为高位内存区。n在CONFIG.SYS中设置了HIMEM.SYS后，可将DOS核心载入高位内存区，节省主存储器空间扩充存储器n8086只能寻址1MB，为补充内存的不足，设计了内存扩充卡，按照扩充存储器规范（EMS），用扩充存储器管理程序（EMM）来管理。n按此规范管理的扩充存储器称为EMS.五种存储器的关系作业n第237238页 第1、8、12、13题n其中第12、13题要写出详细的解题过程，并画出逻辑电路图。