微机原理与接口技术PPT_第5章 存储器.ppt
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1、第五章 存储器n存储器分类n随机存储器RAMn只读存储器ROMn存储器系统的设计n存储空间的分配和使用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RAMROMSRAMDRAMPROMEPROMEEPROM静态随机存取存储器(SRAM)n存储信息的原理n单元电路是由6个MOS管组成的双稳态触发器电路来存储0或者1,0或1的状态能一直保持,直到重新写入新数据;数据的读出是非破坏性的,数据读出后,原始的信息保持不变。n结构n存储矩阵,决定存储器中存储单元的排列形式,有字结构和位结构两种n地址译码器,用来选择存储单元,有线性译码和复合译码两种,通常采用复合译码n控制逻辑与三态数据缓冲器,控制
2、CS、WR、RD信号典型的SRAM芯片n典型的SRAM芯片有:n2114(2K4)n6116(2K8)n6264(8K8)n62128(16K8)n62256(32K8)2K:表示该芯片内部存储单元的数目,这个数决定存储芯片地址线的数目。8:表示该芯片每个存储单元存储信息的位数,这个数决定存储芯片数据线的数目。SRAM芯片 HM6116nA0A10:地址线nI/O07:数据线nWE:写允许信号,低电平有效nOE:读允许信号,低电平有效nCE:片选I/OI/OI/O123456789101112131424232221201918171615A7A6A5A4A3A2A1A01GNDWEA8A9O
3、EA10CEVCC(+5V)23I/O8I/O7I/O6I/O5I/O4HM6116(2K8)SRAM与CPU的连接CPU存储器存储器接口接口电路电路SRAM地址总线地址总线控制总线控制总线数据总线数据总线地址线地址线An-A0数据线数据线I/O8-I/O1OECSWE动态随机存取存储器(DRAM)n存储信息的原理n利用电容存储电荷来保存信息的,由于电容会缓慢放电而丢失信息,所以必须定时对电容充电,称为刷新。n刷新:把存储单元的数据进行读出,经过读放大器放大之后再写入该存储单元以保存电容中的电荷。DRAM结构特点nDRAM的地址线是复用的,即地址线分为行地址和列地址两部分。在对存储单元进行访问
4、时,由行地址选通信号RAS把行地址送入行地址锁存器;再由列地址选通信号CAS把列地址送入列地址锁存器nCPU与DRAM之间的信息交换由DRAM控制器完成。DRAM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),
5、只要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
6、操作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
7、电压输入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,
8、地址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
9、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2K
10、8,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#4:05800H05
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