微机原理技术与应用 第四章 半导体存储器

第四章半导体存储器第一节概述一、存储器的分类按存取速度和用途内存外存：通过系统总线直接与CPU相连：通过I/O接口与CPU相连二、半导体存储器的分类按制造工艺双极型CMOS型HMOS型按应用角度RAM：随机读写存储器RandomAccessMemoryROM：只读存储器ReadOnlyMemory第四章半导体存储器第一节概述一、存储器的分类二、半导体存储器的分类第四章半导体存储器第一节概述一、存储器的分类二、半导体存储器的分类三、半导体存储器的指标半导体存储器的指标：可靠性、功耗、价格、电源种类、芯片的容量和存取速度等等。(一)容量存储器的容量是指每个存储器芯片所能存储的二进制数的位数。存储器容量表示方法：单元数X数据线位数例如：Intel2114容量为1k4位/片第四章半导体存储器第一节概述一、存储器的分类二、半导体存储器的分类三、半导体存储器的指标(一)容量(二)存取速度存取速度由存取时间衡量。从CPU给出有效的存储器地址到存储器给出有效数据所需要的时间。存取速度超高速存储器20ns中速存储器100~200ns低速存储器300ns第四章半导体存储器第一节概述第二节随机读写存储器（RAM）静态RAM(SRAM)：存储单元使用双稳态触发器，可带电信息可长期保存。动态RAM(DRAM):使用电容作存储元件，需要刷新电路。集成度高，反应快，功耗低，但需要刷新电路。RAM按功能可分为静态、动态两类第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM(一)静态RAM的基本存储电路六管静态RAM存储电路1.双稳态触发器T1、T2：放大管T3、T4：负载管如:T1管截止，A=1，则T2管导通，B=0。同时保证了T1管的截止。第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM(一)静态RAM的基本存储电路六管静态RAM存储电路1.双稳态触发器2.写数据T5、T6：控制管(1)选择线高电平(2)I/O=1，I/O=0则A=B=10则T5、T6：导通第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM(一)静态RAM的基本存储电路六管静态RAM存储电路1.双稳态触发器2.写数据3.读数据(1)选择线高电平则T5、T6：导通(2)I/OA，I/OB第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM(一)动态RAM存储电路单管动态存储电路1.信息存放：电容C2.电容漏电现象：刷新3.写数据(1)行、列选择线高电平(2)数据输入/输出线高电平电容C充电，为高电平。(3)数据输入/输出线低电平电容C放电，为低电平。第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM(一)动态RAM存储电路单管动态存储电路1.信息存放：电容C2.电容漏电现象：刷新3.写数据4.读数据(1)行、列选择线高电平(2)电容C上的信息输出至数据输入/输出线。列地址译码行地址译码A5A6A7A4A3A2A1A0Y0Y7X0X1X31第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM三、RAM的基本结构(一)存储矩阵第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM三、RAM的基本结构存储器容量表示方法：mkXn8kX1地址线：？数据线：？1kX4?单元数：？单元中的位数：？1318k1第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM三、RAM的基本结构四、RAM举例第四章半导体存储器第二节随机读写存储器（RAM）一、静态RAM二、动态RAM三、RAM的基本结构四、RAM举例6116容量：？2kX86264容量：？8kX8第四章半导体存储器第一节概述第二节随机读写存储器（RAM）第三节只读存储器（ROM）工作时，ROM中的信息只能读出，要用特殊方式写入(固化信息)，失电后可保持信息不丢失。掩膜ROM可编程ROM（PROM）只读存储器（ROM）的发展EPROMEPROM：光擦除可编程ROMEEPROMEEPROM：电擦除可编程ROM第四章半导体存储器一、掩膜ROM第三节只读存储器（ROM）地址内容A1A0D3D2D1D00010100101001011011110110101010133),(AAAAAAAAFD01010122),(AAAAAAFD01010111),(AAAAAAFD01010100),(AAAAAAFD第四章半导体存储器一、掩膜ROM第三节只读存储器（ROM）二、可编程ROM（PROM）第四章半导体存储器一、掩膜ROM第三节只读存储器（ROM）二、可编程ROM（PROM）三、EPROM：光擦除可编程ROMEPROM2716(a)基本结构(b)外引线排列图第四章半导体存储器一、掩膜ROM第三节只读存储器（ROM）二、可编程ROM（PROM）三、EPROM：光擦除可编程ROM四、ROM举例2716、2816：2kX8将内存的数据段中存放了若干个8位带符号数，数据块的长度为count（不超过255），首地址位table。试统计其中正数、负数和零的个数，分别存入plus、minus和zero单元。DatasegmentTabledb256dup(?)Countdb1dup(?)Plusdb1dup(?)Minusdb1dup(?)Zerodb1dup(?)DataendsDatasegmentTabledb256dup(?)Countdb1dup(?)Plusdb1dup(?)Minusdb1dup(?)Zerodb1dup(?)DataendsCodesegmentassumecs:code,ds:datamovax,datamovds,axstart:xoral,almovplus,almovminus,almovzero,almovch,almovcl,countleasi,tablecldcheck:lodsboral,aljsx1jzx2incplusjmpnextx1:incminusjmpnextx2:inczeronext:deccxjcxzoverjmpcheckover:hltCodeendsendstart第四章半导体存储器第一节概述第二节随机读写存储器（RAM）第三节只读存储器（ROM）第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题(一)CPU总线的带负载能力当CPU外接芯片较多，超出总线负载能力，必须加总线驱动器。简单系统CPU可直接与存储器连接。第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题(一)CPU总线的带负载能力单向驱动器74LS244用于地址总线驱动双向驱动器74LS245用于数据总线驱动第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题(一)CPU总线的带负载能力(二)CPU时序与存储器存取速度之间的配合CPUAD0～nALER/WD0～nA0～nR/W存储器DiQiG地址锁存器ALE地址锁存地址锁存地址输出数据有效地址输出数据有效AD0～n数据采样数据采样R/W第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题(三)存储器组织、地址分配1、存储容量的扩展61162kX88kX8需？片611648kX16需？片61168存储器1kX18kX8需？片64第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题(三)存储器组织、地址分配2、存储地址分配(1)位数的扩展如：将2114（1K×4）构成1K×8控制线、地址线并联，数据线扩展。1.位数的扩展2.字数的扩展如：用2114（1K×4）构成4K×4(1).访问4096个单元，必然有12根地址线；(2).访问RAM2114，只需10根地址线，尚余2根地址线；(3).设法用剩余的2根地址线去控制4个2114的片选端。A11A10选中片序号对应的存储单元001110012114(1)2114(2)2114(3)2114(4)000H~3FFH400H~7FFH800H~0BFFH0C00H~0FFFH例三片8KB的存储器芯片组成24KB容量的存储器。确定各存储器芯片的地址空间：D0～7R/WCEA0～12D0～7R/WCE1A0～12CE2D0～7R/WCEA0～12D0～7R/WCEA0～12CE3ⅠⅡⅢ设CE1、CE2、CE3分别连接微型机的高位地址总线AD13、AD14、AD15ABi1514131211109876543210～1514131211109876543210Ⅰ：1100000000000000～1101111111111111=C000H～DFFFHⅡ：1010000000000000～1011111111111111=A000H～BFFFHⅢ：0110000000000000～0111111111111111=6000H～7FFFH第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题二、典型CPU与存储器的连接(一)地址译码器74LS138例三片8KB的存储器芯片组成24KB容量的存储器。D0～7R/WCEA0～12D0～7R/WCE1A0～12CE2D0～7R/WCEA0～12D0～7R/WCEA0～12CE3ⅠⅡⅢABi1514131211109876543210～1514131211109876543210Ⅰ：0000000000000～1111111111111=000H～FFFHⅡ：0000000000000～1111111111111=000H～FFFHⅢ：0000000000000～1111111111111=000H～FFFHAD13AD14AD1510000000010010012301001045第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题二、典型CPU与存储器的连接(一)地址译码器74LS138(二)8位CPU与存储器的连接8位CPUZ80809880888位数据线16位地址线8位数据线20位地址线如选用6116A（2k×8）组成8088CPU的存储器系统，寻址范围为20000H～20FFFH1.首先确定几片6116A2片2.确定每片芯片的地址范围20000H～207FFH20800H～20FFFH3.画出系统连接图811第四章半导体存储器第四节CPU与存储器的连接一、连接时应注意的问题二、典型CPU与存储器的连接(一)地址译码器74LS138(二)8位CPU与存储器的连接(三)16位CPU与存储器的连接8086：16位数据线、20位地址线1.数据线16位，每个地址对应8位。2.低字节放入低地址（偶地址），高字节放入高地址（奇地址）。如选用6116A（2k×8）组成8086CPU的存储器系统，寻址范围为20000H～20FFFH1.首先确定几片6116A2片2.确定每片芯片的地址范围20000H～20FFEH20001H～20FFFH3.画出系统连接图88如选用43256（32k×8）组成8086CPU的存储器系统，寻址范围为A0000H—BFFFFH，请写出需用多少43256芯片，每片芯片的地址范围，并画出与CPU和译码器的系统连接图。答:需用4个43256芯片地址分别为A0000H—AFFFEH，A0001H—AFFFFH，B0000H—BFFFEH，B0000H—BFFFFH。如选用6116A（2k×8）组成8086CPU的存储器系统，寻址范围为ED000H—EEFFFH，请写出需用多少6116A芯片，每片芯片的地址范围，并画出与CPU和译码器的系统连接图。答：需用4个6116A芯片，地址分别为ED000H—EDFFEH，ED001H—EDFFFH，EE000H—EEFFEH，EE000H—EEFFFH。假设在数据段存放了两个32位无符号DATA1和DATA2，试编写一程序计算DATA3=DATA1*DATA2，并将DATA3存放至随后的单元中。假设在数据段、附加段和堆栈段分别定义了字变量X、Y、Z，试编写一程序计算X=X+Y+Z。