第5讲 存储器系统.ppt

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1、第五讲第五讲 存储器系统存储器系统2 2/59/59内容提要内容提要一、存储器系统概述一、存储器系统概述二、随机读写存储器二、随机读写存储器RAMRAM三、只读存储器三、只读存储器ROMROM四、存储器系统设计四、存储器系统设计3 3/59/59一、存储器系统概述一、存储器系统概述第五讲第五讲 存储器系统存储器系统主要内容：主要内容：微型机的存储系统；微型机的存储系统；半导体存储器分类及特点；半导体存储器分类及特点；半导体半导体存储器的主要性能指标；存储器的主要性能指标；半导体存储器的基本结构；半导体存储器的基本结构；1.11.1微型机的存储系统微型机的存储系统微机中能够存储数据的地方有：内存

2、、高速缓存、微机中能够存储数据的地方有：内存、高速缓存、磁盘、光盘等。这些器件都可以称之为磁盘、光盘等。这些器件都可以称之为存储器存储器。将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的将两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用软件、硬件或软硬件相结合的方法连接起来，存储器用软件、硬件或软硬件相结合的方法连接起来，就构成一个就构成一个存储存储(器器)系统系统。目的：使系统的存储速度接近目的：使系统的存储速度接近最快最快的存储器，的存储器，容量接近容量接近最大最大的存储器。的存储器。4 4/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统微机中存在微机中存在两种存储系统：两种存储系统：CacheC

3、ache存储系统存储系统主存储器主存储器高速缓冲存储器高速缓冲存储器虚拟存储系统虚拟存储系统主存储器主存储器磁盘存储器磁盘存储器解决速度问题解决速度问题解决容量问题解决容量问题微机中拥有不同类型的存储部件，其微机中拥有不同类型的存储部件，其具有层次结构具有层次结构。通用寄存器堆通用寄存器堆(组组)暂存器等暂存器等高速缓存高速缓存主存储器主存储器联机外存储器联机外存储器脱机外存储器脱机外存储器快快慢慢小小大大容容量量速速度度CPUCPU内核内核 由上至下容量越来越大，但速度越来越慢。由上至下容量越来越大，但速度越来越慢。5 5/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统1.21.2半导体存储器

4、分类及特点半导体存储器分类及特点存储器存储器分内存分内存(储器储器)、外存、外存(储器储器)内存内存存放当前运行的程序和数据。存放当前运行的程序和数据。特点：特点：快，容量小，随机存取，快，容量小，随机存取，CPUCPU可直接访问可直接访问。通常由通常由半导体存储器半导体存储器构成构成RAMRAM、ROMROM外存外存存放非当前使用的程序和数据。存放非当前使用的程序和数据。特点：特点：慢，容量大，顺序存取慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内块存取。需调入内存后存后CPUCPU才能访问才能访问。通常由通常由磁、光存储器磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成，也可以由半导体存储器构成构成磁盘

5、、磁带、磁盘、磁带、CD-ROMCD-ROM、DVD-ROMDVD-ROM、U U盘等盘等6 6/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统半导体存储器半导体存储器由能够表示二进制数由能够表示二进制数0 0和和1 1的、且具有记忆功能的一些的、且具有记忆功能的一些半导体器件组成，如半导体器件组成，如触发器、触发器、MOSMOS管的栅极电容管的栅极电容等。等。能存放一位二进制数的半导体器件称为一个能存放一位二进制数的半导体器件称为一个存储元存储元。若干若干存储元存储元构成一个构成一个存储单元存储单元。分分类类R RandomandomA AccessccessM MemoryemoryR Re

6、adeadO OnlynlyM Memoryemory7 7/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统根据存储器芯片内部基本单元电路的结构不根据存储器芯片内部基本单元电路的结构不同，同，RAMRAM又分为：又分为：随机读写存储器随机读写存储器RAMRAM (2)(2)动态随机读写存储器动态随机读写存储器D D(ynamic)(ynamic)RAMRAM 双稳态触发器电路构成。速度快，容量小。双稳态触发器电路构成。速度快，容量小。用电容存储信息，速度慢，集成度高，容量大。但电用电容存储信息，速度慢，集成度高，容量大。但电容有漏电存在，容有漏电存在，需要定时需要定时“刷新刷新”。(3)(3)非

7、易失性随机读写存储器非易失性随机读写存储器N N(on)(on)V(V(olatile)olatile)RAMRAM存储电路由存储电路由SRAMSRAM和和E E2 2PROMPROM共同构成。正常运行时同共同构成。正常运行时同SRAMSRAM；掉电或电源故障；掉电或电源故障SRAMSRAM信息自动保护到信息自动保护到E E2 2PROMPROM。(1)(1)静态随机读写存储器静态随机读写存储器S S(tatic)(tatic)RAMRAM8 8/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统（1 1）掩膜式）掩膜式ROM ROM 采用掩膜工艺（即光刻图形技术）一次性由生产厂家直接采用掩膜工艺（

8、即光刻图形技术）一次性由生产厂家直接写入的。写入的。（2 2）可编程）可编程PROMPROM熔丝断开和接通存储信息，用户通过编程只能写一次，不熔丝断开和接通存储信息，用户通过编程只能写一次，不能擦除和改写。能擦除和改写。（3 3）可擦除可编程）可擦除可编程ROMROM（EPROMEPROM）是紫外线是紫外线EPROMEPROM，照，照151520min20min擦除，写入要专用编程器。擦除，写入要专用编程器。（4 4）电可擦除可编程）电可擦除可编程ROMROM（E E2 2PROMPROM）在线在线E E2 2PROMPROM，编程改写不需专用设备，某引脚上加规定电，编程改写不需专用设备，某引

9、脚上加规定电压即可。压即可。（5 5）闪速存储器）闪速存储器FLASHFLASH（Flash MemoryFlash Memory）类似类似E E2 2PROMPROM，擦写速度快，按块擦写。，擦写速度快，按块擦写。只读存储器只读存储器ROMROM9 9/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统1.31.3半导体存储器的主要性能指标半导体存储器的主要性能指标存储容量存储容量：存储单元个数存储单元个数M M每单元位数每单元位数N N。例如：例如：SRAM 6264SRAM 6264容量为：容量为：8K*88K*8 DRAM Intel 2164 DRAM Intel 2164容量为：容量为：

10、64K*164K*1存取时间存取时间：从启动读：从启动读(写写)操作到操作完成的时间操作到操作完成的时间(ns)ns)。存取周期存取周期：两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔。：两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔。平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFMTBF（可靠性可靠性）功耗功耗(mwmw毫瓦毫瓦)：动态功耗、静态功耗：动态功耗、静态功耗性能性能/价格比价格比 尽量选用存储容量大的芯片，以减少总芯片数。尽量选用存储容量大的芯片，以减少总芯片数。CPUCPU读写存储器的时间必须大于存储芯片的存取时间读写存储器的时间必须大于存储芯片的存取时间Mean Time Between Fail

11、ureMean Time Between Failure1010/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统1.41.4半导体存储器的基本结构半导体存储器的基本结构存储器存储器逻辑结构逻辑结构示意图示意图1111/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统存储器存储器物理结构物理结构图图(红色虚线内部分红色虚线内部分)组成部分包括：地址寄存器、地址译码器、存储体、读组成部分包括：地址寄存器、地址译码器、存储体、读写驱动电路、数据寄存器和读写控制逻辑电路等。写驱动电路、数据寄存器和读写控制逻辑电路等。1212/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统存储体存储体是存储器中存储信息的实体，

12、是是存储器中存储信息的实体，是存储元存储元的集合体。的集合体。存储元存储元是存储一位二进制是存储一位二进制“0”0”或或“1”1”的基本存储电路。的基本存储电路。存储体内存储元采用二维排列结构，有两种方式：存储体内存储元采用二维排列结构，有两种方式：字字(8(8位位)结构和结构和(1)(1)位结构位结构。如对于如对于10241024个存储元，其两种排列方式如下所示：个存储元，其两种排列方式如下所示：27=1287 7位地位地址线址线8 8位数据线位数据线210=10241010位地址线位地址线1 1位数据线位数据线1313/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统地址译码器地址译码器 单译

13、码方式单译码方式接受接受CPUCPU的地址信息，的地址信息，译码选中内某存储单元。译码选中内某存储单元。双译码方式双译码方式根据其个数分两种：根据其个数分两种：结构简单，但输出结构简单，但输出条数太多条数太多(1024条条)输出条数减少输出条数减少(64条条),结构复杂结构复杂读写控制电路读写控制电路 接收接收CPUCPU传来的控制命令，产生相应时序信号对存储器进行传来的控制命令，产生相应时序信号对存储器进行读读/写控制。写控制。1414/59/59内容提要内容提要一、存储器系统概述一、存储器系统概述二、随机读写存储器二、随机读写存储器RAMRAM三、只读存储器三、只读存储器ROMROM四、存

14、储器系统设计四、存储器系统设计1515/59/59二、随机读写存储器二、随机读写存储器RAMRAM第五讲第五讲 存储器系统存储器系统要求掌握：要求掌握：SRAMSRAM与与DRAMDRAM的主要特点的主要特点典型存储器芯片及其与系统的连接典型存储器芯片及其与系统的连接存储器扩展技术存储器扩展技术2.1 2.1 静态存储器静态存储器SRAMSRAM特点：特点：用双稳态触发器存储信息。用双稳态触发器存储信息。(P(P199199)速度快（速度快（5ns5ns），），不需刷新，外围电路比较简单，但集不需刷新，外围电路比较简单，但集成度低（存储容量小，约成度低（存储容量小，约1Mbit/1Mbit/片

15、），功耗大。片），功耗大。在在PCPC机中，机中，SRAMSRAM常用作高速缓冲存储器常用作高速缓冲存储器CacheCache。对容量为对容量为M*NM*N的的SRAMSRAM芯片，其地址线数芯片，其地址线数=2 2M M；数据线数数据线数=N=N。反之，若反之，若SRAMSRAM芯片的地址线数为芯片的地址线数为K K，则可以推断其单则可以推断其单元数为元数为2 2K K个。个。1616/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统2.2 2.2 典型典型SRAMSRAM芯片芯片CMOS RAMCMOS RAM芯片芯片62646264（8KB8KB）：）：主要引脚功能主要引脚功能工作时序工作时

16、序与系统的连接使用与系统的连接使用常用典型的常用典型的SRAMSRAM芯片有芯片有61166116（2K*82K*8）、）、62646264（8K*88K*8）、）、6225662256（32K*832K*8）等。等。SRAM 6264SRAM 6264芯片芯片外部引线图外部引线图地址线：地址线：A A0 0A A1212数据线：数据线：D D0 0 D D7 7输出允许信号：输出允许信号：OEOE写允许信号：写允许信号：WEWE选片信号：选片信号：CSCS1 1、CSCS2 2或或CECE1 1、CECE2 2/CE/CE1 1/CE/CE2 21717/59/59第五讲第五讲 存储器系统存

17、储器系统62646264的工作过程：的工作过程：l读操作：地址；读操作：地址；CSCS1 1=0=0、CSCS2 2=1=1 ；OE=0OE=0，WE=1WE=1；数据数据l写操作：地址；写操作：地址；数据数据；CSCS1 1=0=0、CSCS2 2=1=1 ；OE=*OE=*，WE=0WE=062646264芯片与系统的连接芯片与系统的连接D0D7A0A12WEOECS1CS2译码译码电路电路82888288总线控制器总线控制器(最大模式最大模式)MWTCMRDC高位地高位地址信号址信号A0A12D0D7系系统统侧侧芯芯片片侧侧存储器存储器写控制写控制存储器存储器读控制读控制1818/59/

18、59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统译码电路译码电路将输入的一组高位地址信号通过变换，产生一个将输入的一组高位地址信号通过变换，产生一个有效有效的输出信号，用于的输出信号，用于选中选中某一个存储器芯片，从而确某一个存储器芯片，从而确定了该存储器芯片在内存中的地址范围。定了该存储器芯片在内存中的地址范围。全地址译码全地址译码 低位地址线低位地址线直接接存储器芯片的地址线；直接接存储器芯片的地址线；剩余的剩余的全部高位地址信号全部高位地址信号作为译码信号，使得存储作为译码信号，使得存储器芯片的每一个单元都占据一个惟一的内存地址。器芯片的每一个单元都占据一个惟一的内存地址。存储器存储器芯片芯片译译

19、码码器器低位地址低位地址高位地址高位地址全全部部地地址址片选信号片选信号存储器存储器芯片芯片存储器存储器芯片芯片1919/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统全地址译码例子全地址译码例子62646264芯片的地址范围：芯片的地址范围：F0000HF0000HF1FFFHF1FFFH1111000 1111000 00000000 1111000111100011111111A19A18A17A16A15A14A13A12A0D7D0高位地高位地址线全址线全部参加部参加译码译码#CS16264A12A0D7D0#OE#WE&12020/59/59部分地址译码部分地址译码l用用部分高位地址

20、信号部分高位地址信号（而不是全部）作为译码信号，使得被（而不是全部）作为译码信号，使得被选中的存储器芯片占有几组不同的地址范围；选中的存储器芯片占有几组不同的地址范围；l下例使用高下例使用高6 6位地址作为译码信号，从而使被选中芯片的每位地址作为译码信号，从而使被选中芯片的每个单元都占有两个地址，即这两个地址都指向同一个单元。个单元都占有两个地址，即这两个地址都指向同一个单元。部分地址译码例子部分地址译码例子两组地址：两组地址：A18=1A18=1：F0000HF0000HF1FFFH F1FFFH A18=0A18=0：B0000HB0000HB1FFFHB1FFFHA19A19A1A17

21、7A1A16 6A15A15A14A14A13A13&1 1高位地高位地址线部址线部分参加分参加译码，译码，除除A18A1862646264CSCS1 1第五讲第五讲 存储器系统存储器系统2121/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统应用举例应用举例将将SRAM 6264SRAM 6264芯片与系统连接，使其地址范围为：芯片与系统连接，使其地址范围为：3 380008000H H39FFFH39FFFH，使用使用74LS13874LS138译码器构成译码电路。译码器构成译码电路。片选信号输出片选信号输出译码允译码允许信号许信号地址信地址信号输入号输入（接到不同的存（接到不同的存储体上）

22、储体上）74LS13874LS138逻辑图：逻辑图：Y0#Y0#G1 Y1#G1 Y1#G G2A2A Y2#Y2#G G2B2B Y3#Y3#Y4#Y4#C C Y5#Y5#B Y6#B Y6#A Y7#A Y7#2222/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统74LS13874LS138的真值表：（注意：输出低电平有效）的真值表：（注意：输出低电平有效）可以看出，当译码允许信号有效时，可以看出，当译码允许信号有效时，YiYi是输入是输入C C、B B、A A的的函数，即函数，即 Y Y=f(C,B,Af(C,B,A)1 11 11 11 11 11 11 11 1X X X X X

23、X 其其 他他 值值0 01 11 11 11 11 11 11 11 1 11 1 1 1 0 01 0 01 10 01 11 11 11 11 11 11 1 01 1 0 1 0 01 0 01 11 10 01 11 11 11 11 11 0 11 0 1 1 0 01 0 01 11 11 10 01 11 11 11 11 0 01 0 0 1 0 01 0 01 11 11 11 10 01 11 11 10 1 10 1 1 1 0 01 0 01 11 11 11 11 10 01 11 10 1 00 1 0 1 0 01 0 01 11 11 11 11 11 10

24、01 10 0 10 0 1 1 0 01 0 01 11 11 11 11 11 11 10 00 0 00 0 0 1 0 01 0 0C B AC B AG G1 1 G G2A2A G G2B2BY7Y7Y6Y6Y5Y5Y4Y4Y3Y3Y2Y2Y1Y1Y0Y02323/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统与系统连接的示意图与系统连接的示意图（全地址译码）（全地址译码）A0A12MWTCMRDCA19A18A14A13A17A16A15D0D7D0D7A0A12WEOECS1CS2VCCG1G2AG2BCBA&Y0地址范围为：地址范围为：3 380008000H H39FFFH3

25、9FFFH2424/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统与系统连接的示意图与系统连接的示意图（部分地址译码）（部分地址译码）A0A12MWTCMRDCD0D7A19A14A13A17A16A15D0D7A0A12WEOECS1CS2VCCA18A18不参加译码：不参加译码：地址范围为：地址范围为：3 380008000H H39FFFH 39FFFH 或或7 780008000H H79FFFH79FFFHG1G2AG2BCBA&Y02525/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统2.3 2.3 动态存储器动态存储器DRAMDRAM存储元主要由电容构成，由于电容存在的漏电现存储元

26、主要由电容构成，由于电容存在的漏电现象而使其存储的信息不稳定，故象而使其存储的信息不稳定，故DRAMDRAM芯片需要定时刷新，芯片需要定时刷新，相应的外围电路较复杂；相应的外围电路较复杂；定时刷新间隔一般为几微秒几毫秒；定时刷新间隔一般为几微秒几毫秒；集成度高（存储容量大，可达集成度高（存储容量大，可达1Gbit/1Gbit/片以上），功耗低，片以上），功耗低，但速度慢（但速度慢（10ns10ns左右）；左右）；DRAMDRAM在微机中应用非常广泛，如微机的内存条、显存等。在微机中应用非常广泛，如微机的内存条、显存等。特点：特点：2626/59/592.4 2.4 典型典型DRAMDRAM芯片

27、芯片21642164第五讲第五讲 存储器系统存储器系统容量：容量：64K*164K*1采用采用行地址行地址和和列地址列地址来确来确定一个单元；定一个单元；行列地址行列地址分时分时传送，共用传送，共用一组地址信号线；一组地址信号线；地址信号线的数量仅为同地址信号线的数量仅为同等容量等容量SRAMSRAM芯片的一半；芯片的一半；10001 0 0 0256列地址列地址256行行地地址址2727/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统主要引线主要引线A A0 0A A7 7：地址输入线。分时复用。每次地址输入线。分时复用。每次8 8位地址信号送到芯位地址信号送到芯片上，分别为片上，分别为行地址

28、行地址和和列地址列地址，构成，构成1616位地址通过位地址通过行列译码行列译码选中要寻址的单元。选中要寻址的单元。RASRAS：行地址选通信号，用于锁存行地址；行地址选通信号，用于锁存行地址；CASCAS：列地址选通信号；列地址选通信号；地址总线上先送行地址，后送列地址，它们分别在地址总线上先送行地址，后送列地址，它们分别在RASRAS和和CASCAS有效期间被锁存在锁存器中有效期间被锁存在锁存器中WE=O WE=O 数据写入数据写入WE=1 WE=1 数据读出数据读出WEWE：写允许信号写允许信号D DININ：数据输入数据输入D DOUTOUT：数据输出数据输出2828/59/59第五讲第

29、五讲 存储器系统存储器系统DRAMDRAM的工作过程的工作过程数据读出：数据读出：（1 1）行地址）行地址A A0 0A A7 7，RASRAS有效，下降沿锁存行地址；有效，下降沿锁存行地址；（2 2）列地址）列地址A A0 0A A7 7，CASCAS有效，下降沿锁存列地址；有效，下降沿锁存列地址；（3 3）保持）保持WE=1WE=1，在，在CAS=0CAS=0期间，期间，D DOUTOUT端输出并保持。端输出并保持。2929/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统数据写入：数据写入：与数据读出过程基本类似，区别是送完列地址后，与数据读出过程基本类似，区别是送完列地址后，要将要将WEW

30、E端置为低电平，然后把要写入的数据从端置为低电平，然后把要写入的数据从D DININ端输入。端输入。3030/59/59刷新：刷新：将存放的每位信息读出并重新写入过程。将存放的每位信息读出并重新写入过程。（1 1）CAS=1CAS=1，无效；，无效；（2 2）送行地址，）送行地址，RAS=0RAS=0，有效；，有效；（3 3）芯片内刷新电路将所选行单元的信息刷新；）芯片内刷新电路将所选行单元的信息刷新；（4 4）将行地址循环一遍，刷新整个芯片所有单元。）将行地址循环一遍，刷新整个芯片所有单元。DRAMDRAM要求每隔要求每隔2 28ms8ms刷新一次，这个时间刷新一次，这个时间称为称为刷新周期

31、刷新周期。在刷新期间，。在刷新期间，DRAMDRAM不能进行正常不能进行正常的读写操作的，是由刷新控制电路来保证。的读写操作的，是由刷新控制电路来保证。第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3131/59/59D DININ和和D Doutout合并，一个有效时，另合并，一个有效时，另一个高阻态一个高阻态第五讲第五讲 存储器系统存储器系统21642164在系统中的连接在系统中的连接二选一的数二选一的数据选择器据选择器驱动器驱动器3232/59/59内容提要内容提要一、存储器系统概述一、存储器系统概述二、随机读写存储器二、随机读写存储器RAMRAM三、只读存储器三、只读存储器ROMROM四、存储器系

32、统设计四、存储器系统设计3333/59/59三、只读存储器三、只读存储器ROMROM第五讲第五讲 存储器系统存储器系统掩模掩模ROMROM一次性可写一次性可写PROMPROM可读写可读写ROMROM分类分类EPROMEPROM（紫外线擦除）紫外线擦除）EEPROMEEPROM（电擦除）电擦除）Flash Memory(Flash Memory(闪存，电擦除闪存，电擦除)3.13.1、EPROMEPROMu特点：特点：可多次编程写入可多次编程写入掉电后内容不丢失掉电后内容不丢失内容的擦除需用紫外线擦除器内容的擦除需用紫外线擦除器3434/59/59u典型芯片典型芯片 第五讲第五讲 存储器系统存储

33、器系统3.13.1、EPROMEPROMEPROM 2764EPROM 2764(8K*8)EPROM(8K*8)EPROM引脚引脚1 1、8K8bit8K8bit芯片，其引脚芯片，其引脚与与SRAM 6264SRAM 6264完全兼容完全兼容2 2、地址信号：、地址信号：A0A0A12A123 3、数据信号：、数据信号：D0D0D7D74 4、输出允许信号：、输出允许信号：OEOE5 5、片选信号：、片选信号：CECE6 6、编程脉冲输入、编程脉冲输入:PGMPGM=0=0，编程输入。读操作时编程输入。读操作时PGM=1PGM=17 7、V VCCCC=+5V=+5V，V VPPPP=+21

34、V=+21V（+12.5V+12.5V，+15V+15V，+25V+25V）。）。V VPPPP1 281 282 272 273 263 264 254 255 245 246 236 237 227 228 218 219 209 2010 1910 1911 1811 1812 1712 1713 1613 1614 1514 15A A1212A A7 7A A0 0D D0 0D D1 1D D2 2GNDGNDD D3 3D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7CECEA A1010OEOEA A1111A A9 9A A8 8NCNCPGMPGMV VCCCCA A1 1

35、A A2 2A A3 3A A4 4A A5 5A A6 6指同时容纳几个方面。这指同时容纳几个方面。这里指先在里指先在62646264上调试成功上调试成功后，后，27642764可直接插在原可直接插在原62646264的插座上使用。的插座上使用。3535/59/59u工作方式工作方式 第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3.13.1、EPROMEPROM数据读出：数据读出：A A0 0A A1212，OEOE=C=CE E=0=0，D D0 0D D7 7编程写入编程写入擦除：擦除：15152020分钟，内容全为分钟，内容全为FFHFFH标准编程：编程负脉冲标准编程：编程负脉冲50505ms5

36、ms快速编程：编程负脉冲快速编程：编程负脉冲100100s s，写，写1010次次编程写入的特点：编程写入的特点：每出现一个编程负脉冲就写入一个字节数据每出现一个编程负脉冲就写入一个字节数据三种三种3636/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3.23.2、EEPROMEEPROM特点特点：可在线编程写入可在线编程写入掉电后内容不丢失掉电后内容不丢失电可擦除电可擦除E E2 2PROMPROM芯片芯片2817A 2817A(2K8bit)2K8bit)1 11 1根地址线（根地址线（A A0 0A A1 10 0）8 8位数据线（位数据线（D D0 0D D7 7）输出允许信号（输出允

37、许信号（OEOE）写允许信号（写允许信号（WEWE）片选信号（片选信号（CECE）状态输出端（状态输出端（READY/BUSYREADY/BUSY）引脚信号：引脚信号：典型芯片典型芯片：Intel2817AIntel2817A3737/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3.23.2、EEPROMEEPROM数据读出：数据读出：编程写入：编程写入：擦除：擦除：字节写入：字节写入：A A0 0A A1010，CE=WE=OE=1CE=WE=OE=1，D D0 0 D D7 7，BUSY=0BUSY=0，写入一字节，写入一字节,写入完成写入完成后后BUSY=1BUSY=1字节擦除：一次擦除

38、一个字节，每个字节擦除：一次擦除一个字节，每个字节编程前该单元的内容将自动删除字节编程前该单元的内容将自动删除A A0 0 A A1010，CE=OE=0CE=OE=0，WE=1WE=1，BUSYBUSY高阻，高阻，从从D D0 0 D D7 7读出数据读出数据2817A2817A工作方式工作方式 三种三种3838/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3.33.3、Flash Memory(EEPROM)Flash Memory(EEPROM)特点特点：编程速度快，掉电后内容又不丢失。编程速度快，掉电后内容又不丢失。应用应用：构成存储卡，构成存储卡，BIOSBIOS，便携式闪存硬盘、，

39、便携式闪存硬盘、MP3MP3等。等。典型芯片典型芯片：AT29C010AAT29C010A由美国由美国ATMELATMEL公司生产，单一公司生产，单一+5V+5V闪存，容量闪存，容量1M1M 1bit1bit，分分10241024区区 128128字节，字节，速度快，功耗低。速度快，功耗低。1 17 7根地址线根地址线A A0 0A A1 16 6，A A7 7A A1 16 6寻寻10241024个分区地址，个分区地址，A A0 0A A6 6寻各分区寻各分区的的128128个字节单元个字节单元8 8位数据线位数据线（I/OI/O0 0I/OI/O7 7）输出允许信号输出允许信号（OEOE）

40、写允许信号写允许信号（WEWE）片选信号片选信号（CECE）引脚信号引脚信号：编程电压编程电压V VPPPP、工作电压、工作电压V VCCCC均为均为+5V+5V，V VSSSS接地接地3939/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统3.33.3、Flash Memory(EEPROM)Flash Memory(EEPROM)AT29C010AAT29C010A工作方式工作方式 软件数据保护：软件数据保护：数据读出：数据读出：编程：编程：字节装载：字节装载：A A0 0A A1616，CE=OE=0CE=OE=0，WE=1WE=1，从，从I/OI/O0 0I/OI/O7 7读出数据读出数

41、据装入每一分区待编程的装入每一分区待编程的128128字节数据或数据字节数据或数据保护的软件编码。保护的软件编码。A A0 0A A1616，CE(CE(或或WE)=0WE)=0，OE=1OE=1，数据在，数据在CE(CE(或或WE)WE)上升沿时锁存。上升沿时锁存。以分区为单位进行再编程，一般在以分区为单位进行再编程，一般在150150 s s内结内结束装入；编程周期开始，自动擦除分区内容，束装入；编程周期开始，自动擦除分区内容，对锁存的数据在定时器作用下编程。对锁存的数据在定时器作用下编程。通过程序指令可以开启或关闭软件数据通过程序指令可以开启或关闭软件数据保护特性。保护特性。4040/5

42、9/59内容提要内容提要一、存储器系统概述一、存储器系统概述二、随机读写存储器二、随机读写存储器RAMRAM三、只读存储器三、只读存储器ROMROM四、存储器系统设计四、存储器系统设计4141/59/59四、存储器系统设计四、存储器系统设计第五讲第五讲 存储器系统存储器系统4.14.1、系统内存配置、系统内存配置u根据运行环境的需要，确根据运行环境的需要，确定系统内存的最大定系统内存的最大容量容量。u在容量确定之后，就是对在容量确定之后，就是对特殊区域地址范围的分配特殊区域地址范围的分配。如：如：ROMROM和和RAMRAM区域的设置区域的设置主要包含两个方面的配置：主要包含两个方面的配置：I

43、BM PC/XTIBM PC/XT内存配置示意图内存配置示意图8086 CPU8086 CPU的中断服务程序入口地址固定存的中断服务程序入口地址固定存放在内存放在内存00000H00000H003FFH003FFH地址空间。地址空间。4242/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统4.24.2、存储器系统设计应注意的问题、存储器系统设计应注意的问题 (1)CPU(1)CPU总线的负载能力总线的负载能力(2)CPU(2)CPU时序和存储器存取速度之间的配合时序和存储器存取速度之间的配合(3)(3)存储器容量配置及地址分配存储器容量配置及地址分配 计算机运行环境的需要；计算机运行环境的需要；

44、微处理器直接寻址范围；微处理器直接寻址范围；ROMROM区的设置；区的设置；特殊用途所规定的固定地址；特殊用途所规定的固定地址；(4)(4)控制信号的连接控制信号的连接4343/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统4.34.3、存储器的扩展技术、存储器的扩展技术 用多片存储芯片构成一个需要的内存空间，它们在用多片存储芯片构成一个需要的内存空间，它们在整个内存中占据不同的地址范围，任一时刻仅有一片（或整个内存中占据不同的地址范围，任一时刻仅有一片（或一组）被选中一组）被选中存储器的扩展存储器的扩展。位扩展：位扩展：扩展每个存储单元的位数；扩展每个存储单元的位数；字扩展：字扩展：扩展存储单

45、元的个数；扩展存储单元的个数；字位扩展：字位扩展：扩展存储单元的位数和存储单元的个数。扩展存储单元的位数和存储单元的个数。1 1、位扩展、位扩展存储器的存储容量等于：存储器的存储容量等于：单元数单元数每单元的位数每单元的位数当构成内存的存储器芯片的字长小于内存单元的字长时，当构成内存的存储器芯片的字长小于内存单元的字长时，就要进行位扩展，使每个单元的字长满足要求。就要进行位扩展，使每个单元的字长满足要求。字节数字节数字长字长4444/59/59位扩展例子位扩展例子用用8 8片片2164A(64K*1)2164A(64K*1)芯片构成芯片构成64KB64KB存储器。存储器。位扩展方法：位扩展方法

46、：将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出；将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出；位扩展特点：位扩展特点：存储器的单元数不变，位数增加。存储器的单元数不变，位数增加。第五讲第五讲 存储器系统存储器系统LS1LS13 38 8A A8 8A A19192164A2164A2164A2164A2164A2164ADBDBABABD D0 0D D1 1D D7 7A A0 0A A7 7译码输出译码输出读写读写信号信号D0D0D7D7A A0 0A A7 7A A0 0A A7 7A0A0A19A194545/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统2 2、字扩展、字扩展地址空间的扩展

47、。芯片每个单元中的字长满足，但单元地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但单元数不满足；数不满足；扩展原则：每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅扩展原则：每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。4646/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统字扩展例子字扩展例子用两片用两片64K864K8位的位的SRAMSRAM芯片构成容量为芯片构成容量为128KB128KB的存储器。的存储器。地址范围分别为：地址范围分别为：20000H20000H2FFFFH2FFFFH和和30000H3000

48、0H3FFFFH3FFFFH Y0Y0Y1Y1Y1Y1若若138138的输出分别改为的输出分别改为Y0Y0和和Y1Y1，地址范围又为多少呢？，地址范围又为多少呢？4747/59/593 3、字位扩展、字位扩展根据内存容量及芯片容量确定所需根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数存储芯片数；进行进行位位扩展以满足字长要求；扩展以满足字长要求；进行进行字字扩展以满足容量要求；扩展以满足容量要求；若已有存储芯片的容量为若已有存储芯片的容量为LKLK，要构成容量为要构成容量为M NM N的的存储器，需要的芯片数为：存储器，需要的芯片数为：（M/LM/L）（N/KN/K）。）。用用64K*164K*1芯

49、片构成芯片构成256KB256KB的内存，的内存，计算所需的芯片数？计算所需的芯片数？第五讲第五讲 存储器系统存储器系统(256/64)*(8/1)=32(256/64)*(8/1)=324848/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统字位扩展例子字位扩展例子构成构成2K 2K 8 8的存储器的存储器线选法线选法4949/59/59第五讲第五讲 存储器系统存储器系统4.44.4、CPU(8086/8088)CPU(8086/8088)与存储器的连接与存储器的连接u存储芯片的类型及容量存储芯片的类型及容量(三种扩展三种扩展)u译码方式的选择译码方式的选择(三种三种:全全/部分地址、线选部分

50、地址、线选)例：例：8086/8088CPU8086/8088CPU配置配置16KB16KB的的EPROMEPROM，32KB32KB的的RAMRAM，EPROMEPROM选选用用2764(8K*8)2764(8K*8)的芯片，的芯片，RAMRAM选用静态选用静态6264(8K*8)6264(8K*8)构成扩充存构成扩充存储器。要求：储器。要求：（1 1）ROMROM区地址：区地址：80000H-83FFFH80000H-83FFFH；（2 2）RAMRAM区地址：区地址：84000H-8BFFFH84000H-8BFFFH；（3 3）采用全译码方式。）采用全译码方式。解：解：所需芯片数：所需