最新微型计算机原理及其应用五章节存储器及其接口PPT课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩

2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味

3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人

4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅微型计算机原理及其应用五章节存储器及其接口第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口1.1.概述概述2.2.只读存储器只读存储器ROMROM3.3.随机存储器随机存储器RAMRAM4.4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.5.典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例 2第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述存储器的分类存储器的分类9第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述半导

5、体存储器半导体存储器 什么叫半导体？什么叫半导体？导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体例如：锗、硅、砷化镓等例如：锗、硅、砷化镓等 半导体在科学技术，工农业生产和生活中有着广泛的应用（例如：半导体在科学技术，工农业生产和生活中有着广泛的应用（例如：电视、半导体收音机、电子计算机等）电视、半导体收音机、电子计算机等）半导体的一些电学特性：半导体的一些电学特性：压敏性：压敏性：有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化 用途：制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，以确定压力的变化用途：制成压敏元件，接入电

6、路，测出电流变化，以确定压力的变化 热敏性：热敏性：有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小 用途：制成热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化用途：制成热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化 10第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口概述概述半导体存储器的分类半导体存储器的分类 半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM11第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口1.1.概述概述2.2.只读存储器只读存储器ROMROM3.3.随机存储器随机存储器RAMRAM4.4.存储

7、器芯片的扩展及其与系统总线的连接存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.5.典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例12第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM只读存储器只读存储器(Read Only Memory,ROM)(Read Only Memory,ROM)：内容只可读出不可写入，最大内容只可读出不可写入，最大优点是所存信息可长期保存，断电时，优点是所存信息可长期保存，断电时，ROMROM中的信息不会消失。主要中的信息不会消失。主要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。半导体半导体存

8、储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM13第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM掩膜掩膜ROMROM 在出厂前由芯片厂家将程在出厂前由芯片厂家将程序写到序写到romrom里，以后永远不能里，以后永远不能修改。修改。如图是一个简单的如图是一个简单的4444位位的的MOS ROMMOS ROM存储阵列，两位存储阵列，两位地址输入，经译码后，输出四地址输入，经译码后，输出四条字选择线，每条字选择线选条字选择线，每条字选择线选中一个字，此时位线的输出即中一个字，此时位线的输出即为这个字的每一位。此时，若

9、为这个字的每一位。此时，若有管子与其相连（如位线有管子与其相连（如位线1 1和和位线位线4 4），则相应的），则相应的MOSMOS管就管就导通，输出低电平，表示逻辑导通，输出低电平，表示逻辑“0”0”；否则（如位线；否则（如位线2 2和位线和位线3 3）输出高电平，表示逻辑）输出高电平，表示逻辑“1”1”。(0110(0110、01010101、10101010、0000)0000)14第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM可编程的可编程的ROM(Programmable-ROMROM(Programmable-ROM，PROM)PROM)掩模掩模ROMR

10、OM的存储单元在生产完成之后，其所保存的信息就已经固定的存储单元在生产完成之后，其所保存的信息就已经固定下来了，这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾，设计制造了一种下来了，这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾，设计制造了一种可由用户通过简易设备写入信息的可由用户通过简易设备写入信息的ROMROM器件，即可编程的器件，即可编程的ROMROM，又称，又称为为PROMPROM。PROM PROM 的类型有多种，如二极管破坏型的类型有多种，如二极管破坏型PROMPROM存储器，在出厂时，存储器，在出厂时，存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个

11、反向串联的二极管的PNPN结，结，字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储器中所有的存储内容均为字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储器中所有的存储内容均为“1”1”。如果用户需要写入程序，则要通过专门的。如果用户需要写入程序，则要通过专门的PROMPROM写入电路，产写入电路，产生足够大的电流把要写入生足够大的电流把要写入“1”1”的那个存储位上的二极管击穿，造成这的那个存储位上的二极管击穿，造成这个个PNPN结短路，只剩下顺向的二极管跨连字线和位线，这时，此位结短路，只剩下顺向的二极管跨连字线和位线，这时，此位 就意就意味着写入了味着写入了“1”1”。读出的操作同掩模。读出的操作同掩模R

12、OMROM。除此之外，还有一种熔丝式除此之外，还有一种熔丝式PROMPROM，用户编程时，靠专用写入电路，用户编程时，靠专用写入电路产生脉冲电流，来烧断指定的熔丝，以达到写入产生脉冲电流，来烧断指定的熔丝，以达到写入“1”1”的目的。的目的。对对PROMPROM来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常工作，烧断后的熔丝不能再接上，所以这种管不能再正常工作，烧断后的熔丝不能再接上，所以这种ROMROM器件只器件只能固化一次程序，数据写入后，就不能再改变了。能固化一次程序，数据写入后，就不能再改变了。15第五章：存储器及其接口

13、第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM可擦除可编程可擦除可编程ROM(Erasable Programmable ROM,EPROM)ROM(Erasable Programmable ROM,EPROM)EPROMEPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM

14、EPROM擦除器。一般擦除信息需用紫外线照射擦除器。一般擦除信息需用紫外线照射l520l520分钟分钟。16第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM电可擦除可编程电可擦除可编程ROMROM (Electronic Erasible Programmable ROMElectronic Erasible Programmable ROM,EEPROM),EEPROM)EEPROMEEPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压必须要加一定的编程电压(1224V(1224V，随

15、不同的芯片型号而定，随不同的芯片型号而定)。EEPROMEEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于芯片。借助于EPROMEPROM芯片的双电压特性，可以使芯片的双电压特性，可以使BIOSBIOS具有良好的防毒具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至功能，在升级时，把跳线开关打至“ON”ON”的位置，即给芯片加上相应的的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时

16、，则把跳线开关打至编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“OFF”OFF”的位置，防止病毒对的位置，防止病毒对BIOSBIOS芯片的非法修改。芯片的非法修改。17第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口只读存储器只读存储器ROMROM快擦型存储器快擦型存储器(Flash Memory)(Flash Memory)快擦型存储器是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储快擦型存储器是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储器，它以性能好、功耗低、体积小、重量轻等特点活跃于便携机存储器器，它以性能好、功耗低、体积小、重量轻等特点活跃于便携机存储器市场。市场。快擦型存储器

17、具有快擦型存储器具有EEPROMEEPROM的特点，可在计算机内进行擦除和编程，的特点，可在计算机内进行擦除和编程，它的读取时间与它的读取时间与DRAMDRAM相似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储相似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储器有器有5V5V或或12V12V两种供电方式。对于便携机来讲，用两种供电方式。对于便携机来讲，用5V5V电源更为合适。快电源更为合适。快擦型存储器操作简便，编程、擦除、校验等工作均已编成程序，可由配擦型存储器操作简便，编程、擦除、校验等工作均已编成程序，可由配有快擦型存储器系统的中央处理机予以控制。有快擦型存储器系统的中央处理机予以控制。快擦型存储器可替

18、代快擦型存储器可替代EEPROMEEPROM，在某些应用场合还可取代，在某些应用场合还可取代SRAMSRAM，尤其是对于需要配备电池后援的尤其是对于需要配备电池后援的SRAMSRAM系统，使用快擦型存储器后可省系统，使用快擦型存储器后可省去电池。快擦型存储器的非易失性和快速读取的特点，能满足固态盘驱去电池。快擦型存储器的非易失性和快速读取的特点，能满足固态盘驱动器的要求，同时，可替代便携机中的动器的要求，同时，可替代便携机中的ROMROM，以便随时写入最新版本，以便随时写入最新版本的操作系统。快擦型存储器还可应用于激光打印机、条形码阅读器、各的操作系统。快擦型存储器还可应用于激光打印机、条形码

19、阅读器、各种仪器设备以及计算机的外部设备中。种仪器设备以及计算机的外部设备中。18第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口1.1.概述概述2.2.只读存储器只读存储器ROMROM3.3.随机存储器随机存储器RAMRAM4.4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.5.典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例19第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM随机存储器随机存储器(Random Access MemoryRandom Access Memory,RAM),RAM)：在微机系统的工作过程在微机系统的工作过程中，可

20、以随机地对其中的各个存储单元进行读写操作。中，可以随机地对其中的各个存储单元进行读写操作。半导体半导体存储器存储器RAMROMSRAMDRAM掩膜掩膜ROMPROMEPROMEEPROMFlash ROM20第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM静态随机存储器静态随机存储器(Static RAM,SRAM)(Static RAM,SRAM)SRAMSRAM其存储电路是以双稳态触发器为基础，只要不掉电，信息永其存储电路是以双稳态触发器为基础，只要不掉电，信息永不会丢失，不需要刷新电路。不会丢失，不需要刷新电路。SRAMSRAM的主要性能是：存取速度快、功耗的

21、主要性能是：存取速度快、功耗较大、容量较小。它一般适用于构成高速缓冲存储器（较大、容量较小。它一般适用于构成高速缓冲存储器（CacheCache）。）。21第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口随机存储器随机存储器RAMRAM动态随机存储器动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)(Dynamic RAM,DRAM)DRAMDRAM是依靠电容来存储信息，电路简单集成度高，但电容漏电，信息会丢是依靠电容来存储信息，电路简单集成度高，但电容漏电，信息会丢失，故需要专用电路定期进行刷新。失，故需要专用电路定期进行刷新。DRAMDRAM的主要性能是：容量大、功耗较小、的主要性能是：容量大

22、、功耗较小、速度较慢。它被广泛地用作内存贮器的芯片。速度较慢。它被广泛地用作内存贮器的芯片。22第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口1.1.概述概述2.2.只读存储器只读存储器ROMROM3.3.随机存储器随机存储器RAMRAM4.4.存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接5.5.典型的半导体芯片举例典型的半导体芯片举例23第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器的系统结构存储器的系统结构一般情况下，一个存储器系统由以下几部分组成。一般情况下，一个存储器系统由以下几部分组成。1.1.基本存储单元：基

23、本存储单元：一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改变。不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不变。不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不同。同。2.2.存储体：存储体：一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放MNMN个个二进制信息，就需要用二进制信息，就需要用MNMN个基本存储单元，它们按一定的规则排列起个基本存储单元，它

24、们按一定的规则排列起来，由这些基本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。来，由这些基本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。3.3.地址译码器：地址译码器：由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元一般存放一般存放8 8位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地址译码器的作用就是用元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地址译码器的作用就是用来接受来接受CPUCPU送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的送来的地址

25、信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读存储单元，以便对该单元进行读/写操作。存储器地址译码有两种方式，写操作。存储器地址译码有两种方式，通常称为单译码与双译码。通常称为单译码与双译码。单译码：单译码：单译码方式又称字结构，适用于小容量存储器。单译码方式又称字结构，适用于小容量存储器。双译码：双译码：双译码结构中，将地址译码器分成两部分，即行译码器双译码结构中，将地址译码器分成两部分，即行译码器(又叫又叫X X译码器译码器)和列译码器和列译码器(又叫又叫Y Y译码器译码器)。X X译码器输出行地址选择信号，译码器输出行地址选择信号，Y Y译译码器输出列地址选择信号

26、，行列选择线交叉处即为所选中的单元。码器输出列地址选择信号，行列选择线交叉处即为所选中的单元。24第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器的系统结构存储器的系统结构4.4.片选与读片选与读/写控制电路：写控制电路：片选信号用以实现芯片的选择。对于一片选信号用以实现芯片的选择。对于一个芯片来讲，只有当片选信号有效时，才能对其进行读个芯片来讲，只有当片选信号有效时，才能对其进行读/写操作。写操作。片选信号一般由地址译码器的输出及一些控制信号来形成，而读片选信号一般由地址译码器的输出及一些控制信号来形成，而读/写控制电路则用来控制对芯片的读写控制

27、电路则用来控制对芯片的读/写操作。写操作。5.5.I/OI/O电路：电路：I/OI/O电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间，电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间，用来控制信息的读出与写入，必要时，还可包含对用来控制信息的读出与写入，必要时，还可包含对I/OI/O信号的驱信号的驱动及放大处理功能。动及放大处理功能。6.6.集电极开路或三态输出缓冲器：集电极开路或三态输出缓冲器：为了扩充存储器系统的容量，常为了扩充存储器系统的容量，常常需要将几片常需要将几片RAMRAM芯片的数据线并联使用或与双向的数据线相连，芯片的数据线并联使用或与双向的数据线相连，这就要用到集电极开路或三态输出缓冲

28、器。这就要用到集电极开路或三态输出缓冲器。7.7.其它外围电路：其它外围电路：对不同类型的存储器系统，有时，还专门需要一对不同类型的存储器系统，有时，还专门需要一些特殊的外围电路，如动态些特殊的外围电路，如动态RAMRAM中的预充电及刷新操作控制电路中的预充电及刷新操作控制电路等，这也是存储器系统的重要组成部分。等，这也是存储器系统的重要组成部分。25第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器的系统结构存储器的系统结构CPU时序/控制控制信号控制信号存储体MB读写驱动器MDR地址译码器MARN位数据总线M位地址总线26第五章：存储器及其接口第

29、五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器的系统结构存储器的系统结构3232=1024存储单元驱动器X译码器地址反向器I/O电路Y译码器地址反向器控制电路输出驱动输入输出读/写选片27第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接基本存储器芯片模型基本存储器芯片模型 在微型系统中，在微型系统中，CPUCPU对存储器进行读写操作，首先要由地址总线给对存储器进行读写操作，首先要由地址总线给出地址信号，选择要进行读出地址信号，选择要进行读/写操作的存储单元，然后通过控制总线发写操作的存储单元，然后通过控制总线发出相应的读出相应的读

30、/写控制信号，最后才能在数据总线上进行数据交换。所以，写控制信号，最后才能在数据总线上进行数据交换。所以，存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU之间的连接，实质上就是其与系统总线的连接，包括之间的连接，实质上就是其与系统总线的连接，包括(1)(1)地址线的连接；地址线的连接；(2)(2)数据线的连接；数据线的连接；(3)(3)控制线的连接。控制线的连接。28第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接基本存储器芯片模型基本存储器芯片模型 1.1.地址线的位数：地址线的位数：从图中可看出地址线的位数决定了芯片内可寻址的单元从图中可看出地址线的位数决定了芯

31、片内可寻址的单元数目，如数目，如Intel2114(1K4)Intel2114(1K4)有有1010条地址线，则可寻址的单元数为条地址线，则可寻址的单元数为10241024个；个；Intel2116(16K1)Intel2116(16K1)有有1414条地址线，则可寻址的单元数为条地址线，则可寻址的单元数为16K16K个。个。2.2.数据线的根数：数据线的根数：RAMRAM芯片的数据线多数为芯片的数据线多数为1 1条，静态条，静态RAMRAM芯片一般有芯片一般有4 4条和条和8 8条。若为条。若为1 1条数据线，则称为位片存贮芯片；若有条数据线，则称为位片存贮芯片；若有4 4条数据线，则条数据

32、线，则该芯片可作为数据的低该芯片可作为数据的低4 4位或高位或高4 4位；若有位；若有8 8条数据线，则该芯片正好作条数据线，则该芯片正好作为一个字节数，其引脚已指定相应数据位的名称。为一个字节数，其引脚已指定相应数据位的名称。3.3.控制线：控制线：RAMRAM芯片的控制引脚信号一般有：芯片选择信号、读芯片的控制引脚信号一般有：芯片选择信号、读/写控制写控制信号，对动态信号，对动态RAMRAM（DRAMDRAM）还有行、列地址选通信号。）还有行、列地址选通信号。29第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接基本存储器芯片模型基本存储器芯片模型 存

33、储芯片型号存储芯片型号 存储容量存储容量 地址线地址线数据线数据线2101（1K1B）10241BA0A9D02114（1K4B）10244BA0A9D0D34118（1K8B）10248B A0A9D0D76116（2K8B）20488B A0A10D0D76232（4K8B）410248BA0A11 D0D76264（8K8B）810248BA0A12D0D761256（32K8B）3210248B A0A14D0D72732（4K8B）410248BA0A11D0D730第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPU

34、CPU的连接的连接 在实际应用中，进行存储器与在实际应用中，进行存储器与CPUCPU的连接需要考虑以下几个问的连接需要考虑以下几个问题：题：CPUCPU的总线负载能力；的总线负载能力；CPUCPU与存储器之间的速度匹配；与存储器之间的速度匹配；存储器地址分配和片选；存储器地址分配和片选；控制信号的连接。控制信号的连接。(1)(1)控制线的连接：控制线的连接：即如何用即如何用CPUCPU的存储器读写信号同存储器芯片的控的存储器读写信号同存储器芯片的控制信号线连接，以实现对存储器的读写操作。制信号线连接，以实现对存储器的读写操作。简单系统：简单系统：CPUCPU读写信号与存储器芯片的读写信号直接相

35、连。读写信号与存储器芯片的读写信号直接相连。复杂系统：复杂系统：CPUCPU读写信号和其它信号组合后与存储器芯片的读写信读写信号和其它信号组合后与存储器芯片的读写信号直接相连。号直接相连。CPUCPU读信号最终和存储器的读信号相连，读信号最终和存储器的读信号相连，CPUCPU写信号最终和存写信号最终和存储器的写信号相连。储器的写信号相连。31第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接(2)(2)数据线的连接：数据线的连接：若一个芯片内的存储单元是若一个芯片内的存储单元是8 8位，则它自身就作位，则它自

36、身就作为一组，其引脚为一组，其引脚D D0 0D D7 7可以和系统数据总线可以和系统数据总线D D0 0D D7 7或或D D8 8D D1515直接直接相连。若一组芯片相连。若一组芯片(4(4个或个或8 8个个)才能组成才能组成8 8位存储单元的结构，则组位存储单元的结构，则组内不同芯片应与不同的数据总线相连。内不同芯片应与不同的数据总线相连。61168086D7D0I/O8I/O12164(0)8086D7D0DIN(DOUT)2164(6)DIN(DOUT)2164(7)DIN(DOUT)D632第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存

37、储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接存储器芯片分组存储器芯片分组位扩展位扩展(加大字长加大字长)例例 用用8 8个个16K1bit16K1bit芯片组成芯片组成16K8bit16K8bit的存储器。的存储器。A0A13D0D1D2D716K1CSCSCSCSWEWEWEWE16K1D0D1D2D733第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接(3)(3)地址线的连接：地址线的连接：将用以将用以“字选字选”的低位地址总线直接与存贮芯片的低位地址总线直接与存贮芯片的地址引脚相连，将用以的地址引脚

38、相连，将用以“片选片选”的高位地址总线送入译码器。的高位地址总线送入译码器。可以根据所选用的半导体存储器芯片地址线的多少，把可以根据所选用的半导体存储器芯片地址线的多少，把CPUCPU的地址线分为芯片的地址线分为芯片外外(指存储器芯片指存储器芯片)地址和芯片内的地址，地址和芯片内的地址，片外地址经地址译码器译码后输出片外地址经地址译码器译码后输出。作。作为存储器芯片的片选信号，用来选中为存储器芯片的片选信号，用来选中CPUCPU所要访问的存储器芯片。所要访问的存储器芯片。片内地址线直片内地址线直接接到所要访问的存储器芯片的地址引脚接接到所要访问的存储器芯片的地址引脚，用来直接选中该芯片中的一个

39、存储单，用来直接选中该芯片中的一个存储单元。对元。对4 4K8bK8b的的27322732而言，片外地址线为而言，片外地址线为A A19A A1212，片内地址线为片内地址线为A A1111A A0 0；对对2 2K8bK8b的的61166116而言，片外地址线为而言，片外地址线为A A1919A A1111，片内地址线为，片内地址线为A A1010A A0 0。27328086译码器A19A12A11A0A11A061168086译码器A19A11A10A0A10A034第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCP

40、U的连接的连接字扩展字扩展(扩大地址扩大地址)CSWECSWECSWECSWE16K416K416K416K4A0A13WED0D1D2D3A14A15123D0 D3D0 D3D0 D3D0 D335第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接 组成一个存储系统通常是由多个存储芯片组成。组成一个存储系统通常是由多个存储芯片组成。CPUCPU每次访问每次访问内存只能对一个存储单元进行读或写，这个单元位于某个芯片中内存只能对一个存储单元进行读或写，这个单元位于某个芯片中或一组芯片中。因此，首先要找到这个或

41、这组芯片，这就是所谓或一组芯片中。因此，首先要找到这个或这组芯片，这就是所谓的片选问题。换句话说，就是每当的片选问题。换句话说，就是每当CPUCPU访问内存，如何产生相应芯访问内存，如何产生相应芯片的片选信号。指定一个存贮单元是由片的片选信号。指定一个存贮单元是由CPUCPU给出的地址来决定的，给出的地址来决定的，硬件寻址的方法是将地址总线分成两部分。一部分直接送入芯片硬件寻址的方法是将地址总线分成两部分。一部分直接送入芯片进行进行“片内地址译码片内地址译码”，确定片内单元的位置；另一部分送入译，确定片内单元的位置；另一部分送入译码器进行码器进行“片外地址译码片外地址译码”产生片选信号。产生片

42、选信号。通常我们有三种片选方法：通常我们有三种片选方法：线选法、全译码法、部分译码法线选法、全译码法、部分译码法。36第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接线选法线选法 在剩余的高位地址总线中，任选一位作为片选信号直接与存贮在剩余的高位地址总线中，任选一位作为片选信号直接与存贮芯片的芯片的CSCS引脚相连，这种方式就称为线选法。其特点是无需译码引脚相连，这种方式就称为线选法。其特点是无需译码器，但有较多的地址重叠区。该方法适用于存储器容量不大，所器，但有较多的地址重叠区。该方法适用于存储器容量不大

43、，所使用的存储芯片数量不多，而使用的存储芯片数量不多，而CPUCPU寻址空间远远大于存储器容量。寻址空间远远大于存储器容量。（1）1KBCS（2）1KBCS（3）1KBCS（4）1KBCSA10A11A13A11A0A937第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接线选法线选法 例例5-15-1：用：用5 5片片Intel6116(2KIntel6116(2K8)8)组成组成10K10K8位的存储器系统。求位的存储器系统。求每块芯片的地址范围。每块芯片的地址范围。RAM2KBRAM2KBRAM2KBC

44、SCSCSCSCSA11A12A13A14A15D0-D7A0-A10数据总线数据总线数据总线数据总线地址总线地址总线地址总线地址总线（3）（4）（5）RAM2KBRAM2KB（1）（2）38第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接线选法线选法A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地 址范围 0 1 1 1 1 0 0 7800H 0 1 1 1 1 1 1 7FFFH 1 0 1 1 1 0 0 B800H 1 0 1 1 1 1 1 BFFFH 1 1 0 1 1 0 0 C8

45、00H 1 1 0 1 1 1 1 CFFFH 1 1 1 0 1 0 0 E800H 1 1 1 0 1 1 1 EFFFH 1 1 1 1 0 0 0 F000H 1 1 1 1 0 1 1 F7FFH存储器存储器5地址范围地址范围存储器存储器4地址范围地址范围存储器存储器3地址范围地址范围存储器存储器2地址范围地址范围存储器存储器1地址范围地址范围39第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接线选法线选法A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地

46、址范围?0 1 1 1 1 0 0?7800H?0 1 1 1 1 1 1?7FFFH?1 0 1 1 1 0 0?B800H?1 0 1 1 1 1 1?BFFFH?1 1 0 1 1 0 0?C800H?1 1 0 1 1 1 1?CFFFH?1 1 1 0 1 0 0?E800H?1 1 1 0 1 1 1?EFFFH?1 1 1 1 0 0 0?F000H?1 1 1 1 0 1 1?F7FFH40第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接全译码法全译码法 除去与存储芯片直接相连的低位地址总线

47、之外，将剩余的地址总线全部送入除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，将剩余的地址总线全部送入“片外地址译码器片外地址译码器”中进行译码的方法就称为全译码法。其特点是物理地址与实中进行译码的方法就称为全译码法。其特点是物理地址与实际存储单元一一对应，但译码电路复杂。际存储单元一一对应，但译码电路复杂。8KB(2)CS8KB(1)CS 8KB(8)CS 3-8译码器A0A12A13A15Y0Y1Y741第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接全译码法全译码法 例例5-25-2：用：用1616片片In

48、tel6232(4KIntel6232(4K8)8)组成组成64K64K8位的存储器系统。求位的存储器系统。求每块芯片的地址范围。每块芯片的地址范围。4KB (1)4KB (2)4KB(16)译译码码器器CSCSCSY0Y1Y15A A0 0-A-A1111地址总线地址总线地址总线地址总线数据总线数据总线数据总线数据总线D D0 0-D-D7 7A15-A12.42第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接全译码法全译码法A15 A14 A13 A 12 A11 A10-A0 地地 址范围址范围 0

49、0 0 0 0 0 0 Y1 0000H-0FFFH 0 0 0 1 0 0 0 Y2 1000H-1FFFH 0 0 1 0 0 0 0 Y3 2000H-2FFFH 1 1 0 1 0 0 0 Y14 D000H-DFFFH 1 1 1 0 0 0 0 Y15 E000H-EFFFH 1 1 1 1 0 0 0 Y16 F000H-FFFFH 存储器存储器1地址范围地址范围存储器存储器2地址范围地址范围存储器存储器3地址范围地址范围存储器存储器14地址范围地址范围存储器存储器15地址范围地址范围存储器存储器16地址范围地址范围43第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展

50、与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接部分译码法部分译码法 除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，剩余的部分不是全部参与译除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，剩余的部分不是全部参与译码的方法就称为部分译码。其特点是译码电路比较简单，但出现码的方法就称为部分译码。其特点是译码电路比较简单，但出现“地址重叠区地址重叠区”，一个存贮单元可以由多个地址对应。，一个存贮单元可以由多个地址对应。44第五章：存储器及其接口第五章：存储器及其接口存储器芯片的扩展与连接存储器芯片的扩展与连接存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU的连接的连接部分译码法部分译码法 例例