微机原理与接口技术PPT第六章

第六章主存储器第一节内存储器件知识概述第二节地址译码第三节内存储器扩展技术第一节内存储器件6.1.1内存储器概述1.存储器有两种基本操作－－－－读、写。2.所有的存储芯片都设有地址引脚、数据引脚、读、写控制引脚及片选引脚。基本特点：6.1.2内存储器的分类内存储器双极RAMMOS型RAM掩模式ROM可编程PROM可擦除PROMSRAMDRAMEPROMEEPROMRAMROMRandomAccessMemoryReadOnlyMemory6.1.3存储器芯片的主要技术指标1.存储容量存储器芯片的存储容量=存储单元个数×每存储单元的位数。2.存取时间和存取周期存取时间又称存储器访问时间，即启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的时间。CPU在读写存储器时，其读写时间必须大于存储器的额定存取时间。存取周期是连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。若令存取时间为tA，存取周期为TC，则二者的关系为TC≥tA。6.1.4随机存取存储器的存储元及外部特性一、静态存储器1.SRAM的存储元静态RAM的基本存储电路（即存储元）一般是由6个MOS管组成的双稳态电路，如图6.1所示。2.SRAM的外部特性6264芯片是一个8K×8bit的CMOSSRAM芯片，其引脚如图6.2所示。二、动态存储器1.DRAM的存储元单管动态存储元电路如图6.3所示。2.DRAM的外部特性图6.4所示为2164A的引脚图。第二节地址译码CPU的地址线如何与存储芯片地址线连接？通常将CPU的地址引脚与同名的存储芯片的地址引脚直接相连，CPU剩余的地址引脚，也即高位地址通过译码连接存储芯片的片选端。6.2.1地址译码方式存储器的地址译码方式可以分为两种：－－全地址译码，部分地址译码。一、全地址译码方式所谓全地址译码，就是构成存储器时要使用全部地址总线信号，即所有的高位地址信号用来作为译码器的输入，低位地址信号接存储芯片的地址输入线，从而使得存储器芯片上的每一个单元在整个内存空间中具有唯一的一个地址。例如图6.5所示。二、部分地址译码方式部分地址译码就是仅把地址总线的一部分地址信号线与存储器连接，通常是用高位地址信号的一部分（而不是全部）作为片选译码信号。如图图6.6是一个部分地址译码的例子。6.2.2常用的译码器件－－74LS138又称为：3-8线译码器。其引脚图如图6.7所示，真值表如表6.1所示。例：以8088为CPU的微型计算机系统，其RAM系统由8片6264组成，要求存储范围为50000H~5FFFFH。利用74LS138作为译码器件，采用全译码，其连接图如图6.8所示。第三节内存储器扩展技术6.3.1存储容量的位扩展原因：单个存储芯片字长就不能满足要求，需要位扩展，以满足字长的要求。位扩展的电路连接方法是：将每个存储芯片的AB和CB（包括选片信号线、读/写信号线等）全部同名接在一起，而将它们的数据线分别引出连接至数据总线的不同位上。其连接方法如图6.9所示。6.3.2存储容量的字扩展原因：字扩展是对存储器容量的扩展。字扩展的电路连接方法是：将每个芯片的AB、DB和CB同名全部接在一起，只将片选端分别引出到地址译码器的不同输出端，即用片选信号来区别各个芯片的地址。其连接示意图如图6.10所示。6.3.3存储容量的字位扩展扩展时需要的芯片数量可以这样计算：要构成一个容量为MN位的存储器，若使用pk位的芯片（pM,kN），则构成这个存储器需要(M/p）(N/k)个这样的存储器芯片。例6-1用Intel2164构成容量为128KB的内存。分析：由于2164是64K×1的芯片，所以首先要进行位扩展。用8片2164组成64KB的内存模块，然后再用两组这样的模块进行字扩展。所需的芯片数为（128/64）×（8/1）=16片。连接示意图如图6.11所示。综上所述，存储器容量的扩展可以分为3步：第一，选择合适的芯片；第二，根据要求将芯片“多片并连”进行位扩展，设计出满足字长要求的存储模块；第三，将多组串联，对存储模块进行字扩展，构成符合要求的存储器系统。第6章完退出X地址选择线VccT1T2T3T4T5T6T7T8I/OI/OY地址选择线图6.1静态RAM的存储电路所有存储元共用此电路退出A0～Al2：13根地址信号线。其决定了该芯片有多少个存储单元。通常这13根地址线通常接到系统地址总线的低13位上，以便CPU能够寻址芯片上的各单元。D0～D7：8根双向数据线。其决定了芯片上每个存储单元的二进制位数。使用时，这8根数据线与系统的数据总线相连。CS1、CS2：片选信号线。OE：输出允许信号。通常与系统总线的MEMRD相连。WE：写允许信号。通常与系统总线的MEMW相连。Vcc：+5V电源。GND：接地端，NC：空端。退出字选线（地址选择线）位线D（数据线）分布电容CD存储电容C图6.3单管动态存储元的电路退出A0～A7：地址输入线。芯片的特点：芯片上的地址引脚是复用的。两次送到芯片上去的地址分别为行地址和列地址。WE：写允许信号。当WE=0时，允许写入。当WE=l时，可以读出数据。DIN和DOUT：芯片的数据输入、输出线。RAS：行地址锁存信号。CAS：列地址锁存信号。这是一片SRAM6264与8086/8088系统的连接图。分析：怎么能够访问到6264的存储单元？由A19～A13决定访问6264存储单元；具体访问的是哪一个存储单元由（A12～A0）决定。A19～A13：0111101该片6264的地址范围为：01111010000000000000=3E000H到00111111111111111111=3FFFFH思考：若将图中的“与非”门改为“或”门，则6264的地址范围是什么？84000H～85FFFH。退出退出A19～A0为：11111即可访问6264存储单元。A12～A0为：0000000000000~1111111111111故，该片的地址范围为：111110000000000000~111111111111111111当A14A13=00：11111000000000000000=F8000H到11111001111111111111=F9FFFH当A14A13=01：FA000H～FBFFFH当A14A13=10：FC000H～FDFFFH当A14A13=11：FE000H～FFFFFHDB0~D7A0A12MEMRA19A18A17A16A15MEMWD0DB7A0A12WECS2OECS1&+5V8088系统BUSSRAM6264图6.11部分地址译码连接图~~~图6.774LS138引脚图退出退出G2INPUTSOUTPUTSENABLESELECTG1CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7HHHHHHHHHLHHHHHHHHHLLLLLHHHHHHHHLLLHHLHHHHHHHLLHLHHLHHHHHHLLHHHHHLHHHHHLHLLHHHHLHHHHLHLHHHHHHLHHHLHHLHHHHHHLHHLHHHHHHHHHHL*G2=G2A+G2BH=highlevel,L=lowlevel,X=irrelevant退出A0A0A12A12WECS2OEMEMWMEMRCS1CS1CS1CS1CS1CS1CS1CS1+5VA13A14A15A19A17A18A16ABCG2AG2BG1&0008088系统总线SRAM626474LS138DB0~DB7D0~D7~~图6.1374LS138作为译码器件的存储器连接图1#：50000H~51FFFH2#：52000H~53FFFH3#：54000H~55FFFH4#：56000H~57FFFH5#：58000H~59FFFH6#：5A000H~5BFFFH7#：5C000H~5DFFFH8#：5E000H~5FFFFH退出数据总线DB地址总线ABA7-A064K×1D7WERASCASA7-A064K×1D0WERASCASWERASCASA7-A064K×1D6RASCASWED5D1MEMW行选列选图6.16位扩展连接方法64KBA7-A0A15-A8退出A10~A0A10~A0A10~A02K×8SRAM地址总线ABD7~D0A10~A02K×8SRAMD7~D0译码电路4KB存储模块读/写信号D7~D0D7~D0数据总线DBR/WR/WCSCSY0Y1图6.17字扩展连接示意图A11A19~退出64Kb×864Kb×8译码器电路A16A17A18A19DB0图6.18字位扩展应用举例示意图~DB7~A15A0随机存取存储器RAM双极型RAM主要特点：存取时间短，通常为几纳秒到几十纳秒；其集成度低、功耗大，而且价格也较高。MOS型RAM用MOS器件构成的RAM又可分为SRAM和DRAM。退出只读存储器ROM掩模式只读存储器这种芯片存储的信息稳定，成本最低。适用于存放一些可批量生产的固定不变的程序或数据。可编程ROM用户可以读出其内容，但再也无法改变它的内容。可擦除的PROM可擦除的PROM芯片因其擦除的方式不同可分为两类。（1）一是通过是紫外线照射来擦除，这种用紫外线擦除的PROM称为EPROM（2）另外一种是通过电的方法来擦除，这种PROM称为EEPROM芯片内容擦除后仍可以重新对它进行编程，写入新的内容。擦除和重新编程都可以多次进行。退出知识概述•基本概念：RAM，ROM全地址译码，部分地址译码•重点：地址译码，内存储器的扩展技术•难点：DRAM的扩展技术退出