1、CompanyLOGO微型计算机系统微型计算机系统Company Logo2第五章第五章存储系统及半导体存储器第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo3教学提示：教学提示：存储器是计算机系统的记忆部件，用来存放程序和各种数存储器是计算机系统的记忆部件，用来存放程序和各种数据信息，根据微处理器的控制指令将这些程序或数据提供给计据信息，根据微处理器的控制指令将这些程序或数据提供给计算机使用。在计算机开始工作以后，存储器还要为其他部件提算机使用。在计算机开始工作以后，存储器还要为其他部件提供信息，同时保存中间结果和最终结果。供信息，同时保存中间结果和最终结果
2、。通过本章的学习，需要掌握半导体存储器的分类，了解不通过本章的学习，需要掌握半导体存储器的分类，了解不同类型的存储器各自的特征，掌握存储器系统的组织方法，掌同类型的存储器各自的特征，掌握存储器系统的组织方法，掌握存储器地址线、数据线、控制线的连接方法。握存储器地址线、数据线、控制线的连接方法。教学要求：教学要求：第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo4第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器 5.1 5.1 存储系统与半导体存储器的分类存储系统与半导体存储器的分类 5.2 5.2 随机存取存储器随机存取存储器 5.3 5.3 只读存
3、储器只读存储器 5.4 5.4 存储器的连接与扩充存储器的连接与扩充 5.5 5.5 微机系统的存储器体系结构微机系统的存储器体系结构 5.6 PC 5.6 PC机的存储系统机的存储系统 本章主要内容本章主要内容:Company Logo5 5.1 5.1 存储系统与半导体存储器的分类存储系统与半导体存储器的分类 5.1.1 5.1.1 存储器概述存储器概述 存储器是微机的一个重要组成部分存储器是微机的一个重要组成部分,一般分为内存一般分为内存储器和外存储器。内存储器和微处理器一起构成微机储器和外存储器。内存储器和微处理器一起构成微机的主机部分。的主机部分。CPU CPU 是通过系统总线直接访
4、问内存。是通过系统总线直接访问内存。存储器的作用：存储器的作用：存放待加工的原始数据和中间计算结存放待加工的原始数据和中间计算结果以及系统或用户程序等。果以及系统或用户程序等。第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo6 1 1、存储器按工作方式分类、存储器按工作方式分类第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo72 2、内存储器、内存储器 存储单元：存储器中存储信息的最小的单位，每个存储存储单元：存储器中存储信息的最小的单位，每个存储单元能存放若干位二进制数据，一般可存放单元能存放若干位二进制数据，一般可存放8位
5、位(即一个字即一个字节节)二进制数据。二进制数据。存储单元地址：存储单元按照顺序的线性方式组织编号。存储单元地址：存储单元按照顺序的线性方式组织编号。排在前面的单元是排在前面的单元是0 0号单元，其地址号单元，其地址(单元编号单元编号)为为0 0，往，往下依次是下依次是1 1号单元、号单元、2 2号单元号单元 。地址具有唯一性，。地址具有唯一性，对存储单元的访问就可以通过地址进行。对存储单元的访问就可以通过地址进行。内存储器的存储载体材料：目前采用半导体存储器。内存储器的存储载体材料：目前采用半导体存储器。第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo8 存
6、储器的主要性能指标：存储器的主要性能指标：存储容量：存储容量：指存储器能存储的二进制信息。指存储器能存储的二进制信息。存储器芯片容量：存储器芯片容量：存储单元数存储单元数每单元的数据位数。每单元的数据位数。存储容量单位：存储容量单位：1 1字节字节=8 bit=8 bit；1KB=21KB=21010字节字节=1024=1024字节；字节；1MB=21MB=21010KB=1024KBKB=1024KB；1GB=2 1GB=21010MB=1024MBMB=1024MB；1TB=21TB=21010GB=1024GBGB=1024GB。存取时间：存取时间：访问一次存储器（对指定单元写入或读出）
7、所访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所 需要的时间。需要的时间。第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器 Company Logo9 半导体存储器半导体存储器（Memory）随机存取存储器随机存取存储器（RAM）只读存储器只读存储器（ROM）双极型双极型RAM 动态金属氧化物动态金属氧化物（MOS RAM）掩膜掩膜ROM可编程可编程ROM（PROM）紫外线可擦除的紫外线可擦除的PROM（EPROM）电可擦除的电可擦除的PROM（EEPROM）快擦写存储器（快擦写存储器（Flash Memory）5.1.2 半导体存储器的分类半导体存储器的分类 从应用角度可分为两大类：从应
8、用角度可分为两大类：动态动态RAM（DRAM）静态静态RAM（SRAM）第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo101.随机存取存储器随机存取存储器（RAM）也称读写存储器。也称读写存储器。RAM中的内容既可以读也可以写，但里面存储的信息断电就消失中的内容既可以读也可以写，但里面存储的信息断电就消失主要是用来存放一些和系统进行实时通信的输入、输出数据、中间主要是用来存放一些和系统进行实时通信的输入、输出数据、中间果以及和外存交换的信息。果以及和外存交换的信息。（1 1）双极型半导体）双极型半导体RAMRAM 具有存取速度高、集成度低、功耗大、成本高的特
9、点；具有存取速度高、集成度低、功耗大、成本高的特点；用于存取速度要求比较高的微机中和用于存取速度要求比较高的微机中和CacheCache；第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器（2）动态金属氧化物动态金属氧化物(MOS)RAM 具有制造工艺简单、集成度高、功耗低、价格便宜的特点；具有制造工艺简单、集成度高、功耗低、价格便宜的特点；Company Logo11第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器它又可分为：它又可分为：静态静态RAMRAM：结构复杂、集成度低、不需刷新，速度快。：结构复杂、集成度低、不需刷新，速度快。动态动态RAMRAM：集成度高，功耗更
10、小，但它靠电容存储电荷来记录信：集成度高，功耗更小，但它靠电容存储电荷来记录信 息，要求周期性地将存储单元中的内容读出再写入息，要求周期性地将存储单元中的内容读出再写入 。2.2.只读存储器只读存储器 （ROMROM）ROMROM中的信息是只能读不能写的，但断电后信息不消失，在计算机中的信息是只能读不能写的，但断电后信息不消失，在计算机重新加电后，原有的内容仍可以读出来的；重新加电后，原有的内容仍可以读出来的；一般用来存放一些固定的程序和数据。一般用来存放一些固定的程序和数据。Company Logo12 掩膜掩膜ROMROM 厂家对用户定做的掩膜厂家对用户定做的掩膜ROMROM进行编程，信息
11、就固化其中，不能改变进行编程，信息就固化其中，不能改变可编程可编程ROM(PROM)ROM(PROM)芯片在出厂时并没有固化信息，允许用户一次性写入，以后就不可芯片在出厂时并没有固化信息，允许用户一次性写入，以后就不可更改了。更改了。可擦除可编程可擦除可编程ROMROM（EPROMEPROM）可用紫外线进行多次擦除和由专用的设备完成重写的可编程可用紫外线进行多次擦除和由专用的设备完成重写的可编程ROMROM，写，写入的速度较慢。入的速度较慢。电可擦除可编程电可擦除可编程ROM (EROM (E2 2PROM)PROM)使用特定电信号进行擦除的可编程使用特定电信号进行擦除的可编程ROMROM，可
12、以在线操作。，可以在线操作。ROMROM的分类：的分类：第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo13 5.2 5.2 随机存取存储器随机存取存储器易失性存储器，即断电后存储内容立即丢失易失性存储器，即断电后存储内容立即丢失能随机地存取存储器中的任何一个存储单元能随机地存取存储器中的任何一个存储单元存取的时间和该单元的物理位置无关存取的时间和该单元的物理位置无关 5.2.1 5.2.1 静态静态RAMRAM 1.1.基本的存储电路基本的存储电路 存储器由若干个基本存储电路有规则地排列而构成，一个基本存存储器由若干个基本存储电路有规则地排列而构成，一个基本
13、存储电路存储储电路存储1 1位二进制数。位二进制数。一个基本存储电路是双稳态触发电路，典型的六管电路图如图：一个基本存储电路是双稳态触发电路，典型的六管电路图如图：第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo14（1 1）T1T1和和T2T2组成一个双稳态触发器，用于组成一个双稳态触发器，用于保存数据。保存数据。T3T3和和T4T4为负载管。为负载管。如如A A点为数据点为数据D D，则，则B B点为数据点为数据 D D。（2 2）行选择线行选择线（X X地址线）有效（高电平）时，地址线）有效（高电平）时，A A、B B处的数据信息通过门控管处的数据信息通
14、过门控管T5T5和和T6T6送送至至T7T7和和T8 T8。列选择线列选择线（Y Y地址线）有效（高电平）时，地址线）有效（高电平）时，T7T7和和T8T8导通，导通，D D0 0、D D0 0的数据信息通过输入的数据信息通过输入输出电路输出电路I/OI/O及及I/OI/O输出；输出；第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo15（3 3）写入信号自写入信号自I/OI/O以及以及I/OI/O线输入，当线输入，当写写“1”1”时，时，I/OI/O线为线为“1”1”，而，而 I/OI/O线为线为“0”0”。I/OI/O线上的高电平通过线上的高电平通过T7T7
15、管、管、D D线、线、T5T5管送到管送到A A点，而点，而 I/OI/O线上的低电平经线上的低电平经T8T8管、管、D D线、线、T6T6管管送到送到B B点，使点，使T2T2管导通、管导通、T1T1管截止，管截止，保持保持A A点为点为1 1、B B点为点为0 0。Company Logo162.典型的静态典型的静态RAM芯片芯片 有：有：6116、6264、62256 、628128等等 2K8位位 8K8位位 32K8位位 128KX8位 628128 32 个引脚：个引脚：17根地址线根地址线A16A0：9根行译码线、根行译码线、8根列译码线；根列译码线；8根数据线根数据线D7D0
16、片选片选CS1、CS2 读写读写WE、OE 第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo17628128 的基本组成框图的基本组成框图第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo18工作模式工作模式CS1CS2 WE OE未选中未选中未选中未选中禁止禁止读出读出写入写入写入写入100000111111001010628128 的功能表的功能表第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo19HM 6116 芯片芯片 存储容量为2K8 bit 28个引脚：11根地址线A10A0 8根数
17、据线D7D0 片选CS1、CS2 读写WE、OE+5VWE*CS2A8A9A10OE*A10CS1*D7D6D5D4D3NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo20 5.2.2 动态动态RAM 以电荷形式来存储信息的半导体存储器，具有集成度高、功耗小；以电荷形式来存储信息的半导体存储器，具有集成度高、功耗小；采用采用“位结构位结构”存储体，每个存储单元存放一位；存储体，每个存储单元存放一位；必须配备必
18、须配备“读出再生放大电路读出再生放大电路”进行刷新；进行刷新；1.单管动态存储电路单管动态存储电路利用利用MOS管栅极和源极之间的寄生电容管栅极和源极之间的寄生电容C存储电荷的原理来存储信息存储电荷的原理来存储信息的。的。一个典型的单管存储电路原理图：一个典型的单管存储电路原理图：电容电容C上有电荷表示存储的二进制上有电荷表示存储的二进制 信息是信息是“1”，无电荷表示，无电荷表示“0”。第五章第五章 存储系统及半导体存储器存储系统及半导体存储器Company Logo21 字选线为高电平字选线为高电平,T1,T1管导通，管导通，若存储单元为若存储单元为1 1,导通时导通时C C上电荷转移上电
19、荷转移 到到C C上，所以上，所以D D为为1 1；若存储单元为若存储单元为0,C0,C上原无电荷上原无电荷,则则D D为为0 0；每个数据读出后，每个数据读出后，C C上的电荷释放，信上的电荷释放，信息被破坏，必须重新恢复息被破坏，必须重新恢复C C上的电荷量，上的电荷量，称为刷新。称为刷新。字选线字选线X X为为“1”1”，T1T1管导通，写入的信息通管导通，写入的信息通过数据线过数据线D D存入电容存入电容C C中。中。Company Logo22 2.动态动态RAM的刷新的刷新 存储电路中电容存储电路中电容C会泄漏放电会泄漏放电,要保持电容中要保持电容中的电荷的电荷不丢失，必须对动不丢
20、失，必须对动 态态RAM不断进行读出和再写入，以使放电泄漏不断进行读出和再写入，以使放电泄漏的电荷的电荷得到补充。得到补充。刷新的时间间隔是随温度而变化的，一般为刷新的时间间隔是随温度而变化的，一般为1 1100ms100ms，一般的刷新间，一般的刷新间 隔为隔为2ms2ms。3.3.典型的动态典型的动态RAMRAM芯片芯片 有有4116、Intel 2164、pd424256等芯片等芯片 （1）Intel 2164A的结构的结构 芯片芯片2164A的容量为的容量为64K1位，即片内共有位，即片内共有64K(65536)个地址单元个地址单元 ，每个地址单元存放一位数据。片内要寻址，每个地址单元
21、存放一位数据。片内要寻址64K，则需要，则需要16条地址线，条地址线，为了减少引脚，地址线分为两部分：行地址与列地址。芯片的地址为了减少引脚，地址线分为两部分：行地址与列地址。芯片的地址 引线只要引线只要8条，内部设有地址锁存器。条，内部设有地址锁存器。Company Logo23利用多路开关，由行地址选通信号行地址选通信利用多路开关，由行地址选通信号行地址选通信号号RAS RAS 将先送入的将先送入的8 8位行地址送到片内行地址锁存位行地址送到片内行地址锁存器，然后由列地址选通信号器，然后由列地址选通信号CAS CAS 将后送入的将后送入的8 8位列位列地址送到片内列地址锁存器。地址送到片内
22、列地址锁存器。1616位地址信号选中位地址信号选中64K64K个存储单元中的一个单元。个存储单元中的一个单元。数据线是输入和输出分开的，由数据线是输入和输出分开的，由WE信号控制读信号控制读写。无专门的片选信号。写。无专门的片选信号。（2 2）Intel 2164AIntel 2164A的操作的操作 数据读出数据读出 数据写入数据写入 读读修改修改写写 刷新：送入刷新：送入7 7位行地址，同时选中位行地址，同时选中4 4个存储矩阵的同一行，即对个存储矩阵的同一行，即对 4 4128=512128=512个存储单元进行刷新个存储单元进行刷新Company Logo24 5.3 只读存储器只读存储
23、器 在一般工作状态下，在一般工作状态下，ROM中的信息只能读出，不能写入。对可编中的信息只能读出，不能写入。对可编程的程的ROM芯片，可用特殊方法将信息写入，该过程被称为芯片，可用特殊方法将信息写入，该过程被称为“编程编程”。对可擦除的对可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法将原来信息擦除，以便再次编芯片，可采用特殊方法将原来信息擦除，以便再次编程程5.3.1 掩膜掩膜ROM掩膜掩膜ROM芯片所存储的信息由芯片制造厂家完成，用户不能修改。芯片所存储的信息由芯片制造厂家完成，用户不能修改。掩膜掩膜ROM以有以有/无跨接管子来区分无跨接管子来区分0/1信息：有为信息：有为0，无（被光刻而去，无（被光刻
24、而去掉）为掉）为1。位线字线 D3D2D1D0单元0 0110单元1 1001单元21100单元31010Company Logo255.3.2 可编程的可编程的ROM 一种双极型可编程的一种双极型可编程的ROM(PROM)ROM(PROM)的基本存储结构，在的基本存储结构，在 晶体管晶体管发射极与数据位线间连有熔丝，所以这种发射极与数据位线间连有熔丝，所以这种PROMPROM也称也称“熔丝熔丝式式”PROMPROM。出厂时，所有存储单元的熔丝都是出厂时，所有存储单元的熔丝都是完好的。编程时，通过字线选中某个晶完好的。编程时，通过字线选中某个晶体管。若准备写入体管。若准备写入1 1，则向位线送
25、高电，则向位线送高电平，此时管子截止，熔丝将被保留；若平，此时管子截止，熔丝将被保留；若准备写入准备写入0 0，则向位线送低电平，此时，则向位线送低电平，此时管子导通，控制电流使熔丝烧断。管子导通，控制电流使熔丝烧断。Company Logo26 5.3.3 可擦除可编程的可擦除可编程的ROM 一种用紫外线可擦除允许用户多次写入信息的只读存储器一种用紫外线可擦除允许用户多次写入信息的只读存储器(EPROM)(EPROM)1 1、特点：、特点：顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有顶部开有一个圆形的石英窗口，用于紫外线透过擦除原有信息；信息；一般使用专门的编程器（烧写器）进行编程；一
26、般使用专门的编程器（烧写器）进行编程；编程后，应该贴上不透光封条；编程后，应该贴上不透光封条；出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息出厂未编程前，每个基本存储单元都是信息1 1；编程就是将某些单元写入信息编程就是将某些单元写入信息0 0；Company Logo27 2 2、典型的可擦除可编程的、典型的可擦除可编程的ROM(EPROM)ROM(EPROM)芯片芯片 2716、2732、2764、27128、27256、27512等。等。2K8位位 4K8位位 8K8位位 16K8位位 32K8位位 仅容量不同，工作方式、引脚的作用都相同。仅容量不同，工作方式、引脚的作用都相同。工作方式选择表工
27、作方式选择表 引脚模式 /VPP VCC输出O0O7读LL+5V数据输出编程校验L0+5V数据输出待用HX+5V高阻编程LVpp+5V数据输入编程禁止HVpp+5V高阻Company Logo28地地 址址 线：线：A0-A11数数 据据 线：线：O0-O7片选信号：片选信号：CE输出允许信号：输出允许信号：OE编程电源：编程电源：VPPCompany Logo29 5.3.4 电可擦除可编程的电可擦除可编程的ROM 和和EPROMEPROM相比的最大特点是无需从应用系统中拆卸下来而是相比的最大特点是无需从应用系统中拆卸下来而是“在线在线”地进行电改写。改写后的信息可以快速读出，可以长地进行电
28、改写。改写后的信息可以快速读出，可以长期非易失性地保持信息。期非易失性地保持信息。1、特点：、特点：在线改写，简单，在单一在线改写，简单，在单一5V5V电源下即可完成；电源下即可完成；擦除与写入同步，约擦除与写入同步，约10ms10ms。有些有些E E2 2PROMPROM设有写入结束标志设有写入结束标志以供查询或申请中断；以供查询或申请中断；一般为并行总线传输，但也有采用串行数据传送的；一般为并行总线传输，但也有采用串行数据传送的；具备具备RAMRAM、ROMROM的优点的优点,但写入时间较长。但写入时间较长。Company Logo30 2、典型芯片、典型芯片（28系列）系列）2816、2
29、817A：2K8bit 2832：4K8bit 28512：64K8bit2817A的内部结构如图所示。的内部结构如图所示。地址线：地址线：A0-A10数据线：数据线：I/O0-I/O7片选信号：片选信号：CE输出允许信号：输出允许信号：OE写入允许信号：写入允许信号：WE准备就绪准备就绪/忙控制信号：忙控制信号：RDY/BUSYRDY/BUSYCompany Logo31 5.3.5 闪速存储器（闪速存储器（Flash Memory）一种新型非挥发性存储器；一种新型非挥发性存储器；吸收了吸收了EPROMEPROM结构简单的特点，又吸收了结构简单的特点，又吸收了E E2 2PROMPROM电擦
30、除的特点；电擦除的特点；具备具备RAMRAM的高速性，还兼有的高速性，还兼有ROMROM的非挥发性。的非挥发性。可以整块芯片电擦除、耗电低、集成度高、体积小、可靠性高；可以整块芯片电擦除、耗电低、集成度高、体积小、可靠性高；无需后备电池支持、可重新改写、重复使用性好无需后备电池支持、可重新改写、重复使用性好(至少可反复使至少可反复使用用1010万次以上万次以上)；广泛应用在广泛应用在PentiumPentium及其以上级别的主板中，应用在超小型专用及其以上级别的主板中，应用在超小型专用 便便携式电脑携式电脑(代替微型硬盘代替微型硬盘)中；中；取代取代ROMROM及特种专用微型硬盘已成为一种发展
31、趋势。及特种专用微型硬盘已成为一种发展趋势。Company Logo325.4 5.4 存储器的连接与扩充存储器的连接与扩充选片选片确定芯片数确定芯片数芯片的地址分配芯片的地址分配如何把芯片连接起来如何把芯片连接起来在微机系统要组成一个存储器系统，就是通过总线将在微机系统要组成一个存储器系统，就是通过总线将RAMRAM、ROMROM芯片和芯片和CPUCPU连接起来，使之协调工作。首先要考虑连接起来，使之协调工作。首先要考虑:Company Logo33 5.4.1 5.4.1 存储器芯片选择存储器芯片选择 1 1、类型选择、类型选择RAMRAM 存储用户的调试程序、程序的中间运算结果及掉电时存
32、储用户的调试程序、程序的中间运算结果及掉电时无需保护的无需保护的I/OI/O数据及参数等。数据及参数等。SRAM SRAM 与与CPUCPU连接简单，无需接口电路，在小型系统连接简单，无需接口电路，在小型系统 中、智能仪表中采用。中、智能仪表中采用。DRAMDRAM 集成度高，但需刷新电路，与集成度高，但需刷新电路，与CPUCPU的接口复杂，仅的接口复杂，仅 在需要较大存贮容量的计算机产品中应用。在需要较大存贮容量的计算机产品中应用。ROM 具有非易失性。具有非易失性。EPROM 存放系统（监控）程序，无需在线修改的参数。存放系统（监控）程序，无需在线修改的参数。E2PROM 数据、参数等有掉
33、电保护要求的数据。数据、参数等有掉电保护要求的数据。Company Logo34 2、存储器芯片与、存储器芯片与CPU的时序配合的时序配合 应尽可能应尽可能 选择与选择与CPU时序相匹配的芯片。时序相匹配的芯片。CPU时序：时序：CPU进行读写操作时，什么时候送地址信号进行读写操作时，什么时候送地址信号,什么时候从数据线什么时候从数据线上读数据上读数据,其时序是固定的。其时序是固定的。存储器芯片时序：存储器芯片时序：从外部输入地址信号有效，到把内部数据送至数据总线上的时从外部输入地址信号有效，到把内部数据送至数据总线上的时序也是固定的，由存储器的内部结构和制造工艺决定。序也是固定的，由存储器的
34、内部结构和制造工艺决定。Company Logo35 在微机系统要组成一个存储器系统，就是通过总线将在微机系统要组成一个存储器系统，就是通过总线将RAMRAM、ROMROM芯片和芯片和CPUCPU连接起来，使之协调工作。首先要考虑连接起来，使之协调工作。首先要考虑:选片选片 确定芯片数确定芯片数 芯片的地址分配芯片的地址分配 如何把芯片连接起来如何把芯片连接起来 5.4 存储器的连接与扩充存储器的连接与扩充Company Logo36 5.4.1 5.4.1 存储器芯片选择存储器芯片选择 1、类型选择、类型选择 RAM 存储用户的调试程序、程序的中间运算结果及掉电时存储用户的调试程序、程序的中
35、间运算结果及掉电时 无需保护的无需保护的I/O数据及参数等。数据及参数等。SRAM 与与CPU连接简单，无需接口电路，在小型系统连接简单，无需接口电路，在小型系统 中、智能仪表中采用。中、智能仪表中采用。DRAM 集成度高，但需刷新电路，与集成度高，但需刷新电路，与CPU的接口复的接口复 杂，仅在需要较大存贮容量的计算机产品中应杂，仅在需要较大存贮容量的计算机产品中应 用。用。ROM 具有非易失性。具有非易失性。EPROM 存放系统（监控）程序，无需在线修改的参数。存放系统（监控）程序，无需在线修改的参数。E2PROM 数据、参数等有掉电保护要求的数据数据、参数等有掉电保护要求的数据Compa
36、ny Logo37 2、存储器芯片与、存储器芯片与CPU的时序配合的时序配合 应尽可能应尽可能 选择与选择与CPU时序相匹配的芯片。时序相匹配的芯片。CPU时序：时序：CPU进行读写操作时，什么时候送地址信号进行读写操作时，什么时候送地址信号,什么时候从数据线什么时候从数据线上读数据上读数据,其时序是固定的。其时序是固定的。存储器芯片时序：存储器芯片时序：从外部输入地址信号有效，到把内部数据送至数据总线上的时从外部输入地址信号有效，到把内部数据送至数据总线上的时序也是固定的，由存储器的内部结构和制造工艺决定。序也是固定的，由存储器的内部结构和制造工艺决定。Company Logo38 5.4.
37、2 5.4.2存储器容量扩充存储器容量扩充 采用采用N m 位的存储器芯片组成位的存储器芯片组成N k m 位的存储器芯片组，位的存储器芯片组，需要需要:N k m bit 芯片数为：芯片数为：=k(片片)N m bit 1 1、位扩充、位扩充 当配置的存储器的单元数和采用的存储器芯片的单元数一样，当配置的存储器的单元数和采用的存储器芯片的单元数一样，但位数但位数 不同时，要进行位扩展。不同时，要进行位扩展。当单片存储器芯片的容量不能满足系统容量要求时，可多片组合以扩当单片存储器芯片的容量不能满足系统容量要求时，可多片组合以扩充位数或存贮单元数。充位数或存贮单元数。Company Logo39
38、接线特点：接线特点：地址线：地址线：k 片芯片的地址范围相同，地址线的连接一样；片芯片的地址范围相同，地址线的连接一样；各芯片的地址线各芯片的地址线AoAi并接在一起分别和并接在一起分别和CPU地址线连接。地址线连接。片选信号：片选信号：各芯片的片选端各芯片的片选端CS都应并接在一起都应并接在一起,连接到连接到CPU相应的控制线上；相应的控制线上；数据线：数据线：K片芯片的数据线独立。片芯片的数据线独立。Company Logo40所需芯片数为所需芯片数为8 8片。这片。这8 8片芯片的地址线片芯片的地址线A0A0A9A9分别连在一起，各分别连在一起，各芯片的片选信号以及读芯片的片选信号以及读
39、/写控制信号也都分别连在一起，只有数写控制信号也都分别连在一起，只有数据线是各自独立的，每片代表一位。据线是各自独立的，每片代表一位。例：例：用用1K1的静态的静态RAM芯片位扩充形成芯片位扩充形成1KB的存储器的存储器。Company Logo41 采用采用N m 位的存储器芯片组成位的存储器芯片组成 k N m 位的存储器芯片组，位的存储器芯片组，需要需要 kN m bit 芯片数为：芯片数为：=k (片片)N m bit 2、单元数扩充（字扩充）、单元数扩充（字扩充）当配置的存储器的位数和采用的存储器芯片的位数一样，当配置的存储器的位数和采用的存储器芯片的位数一样，但单但单元数不同时，要
40、进行单元数扩展。元数不同时，要进行单元数扩展。接线特点：接线特点：u k片芯片的地址线、读写控制线并联后同接相应信号；片芯片的地址线、读写控制线并联后同接相应信号；uk k片芯片的地址范围不同，各芯片的片选信号不同，各片片选信号片芯片的地址范围不同，各芯片的片选信号不同，各片片选信号CSCS应连接不同的片选控制信号应连接不同的片选控制信号；u各芯片的数据线连接相同。各芯片的数据线连接相同。Company Logo42例例:用用1K8的芯片扩充组成的芯片扩充组成4KB的存储器。的存储器。构成容量为构成容量为4KB的存储器需要的存储器需要4KB/1KB=4片片4个个1K8芯片组的地址线芯片组的地址
41、线A0A9，数据线，数据线D0D7，及读写信号，及读写信号WE都是分别连在一起的。通过译码器，产生都是分别连在一起的。通过译码器，产生4个片选信号，分别选择个片选信号，分别选择4个个1K8的芯片组。的芯片组。Company Logo43 3、字位扩充、字位扩充 主存储器要求容量较大主存储器要求容量较大，而存储器芯片的字数和字长均不能满足主存，而存储器芯片的字数和字长均不能满足主存 储器要求时储器要求时,需要在字数和位数上同时扩展，以构成主存储器。需要在字数和位数上同时扩展，以构成主存储器。采用采用N m 位的存储器芯片构成位的存储器芯片构成 k N j m 位的存储器系统，位的存储器系统，需要
42、多少片需要多少片N m 位的存储器芯片？位的存储器芯片？Company Logo44 N m 位的存储器芯片组成位的存储器芯片组成 N j m 位的存储器芯片组，进行位的存储器芯片组，进行位位 扩充，需要扩充，需要 j 片芯片组成一组；片芯片组成一组；N j m 位的存储器芯片组组成位的存储器芯片组组成 k N j m 位的存储器，进行单位的存储器，进行单元数扩充，需要元数扩充，需要 k 组；组；采用采用N m 位的存储器芯片构成位的存储器芯片构成 k N j m 位的存储器系统，位的存储器系统，总共需要总共需要 k j 片芯片。片芯片。存储体总单元数存储体总单元数 存储体位数存储体位数 芯片
43、单元数芯片单元数 芯片位数芯片位数所需芯片所需芯片 =Company Logo45 Intel 2164的容量是的容量是64K1 首先需要位扩充，用首先需要位扩充，用8片片2164组成组成64KB的内存模块；的内存模块；用两组用两组64K8位的模块进行字扩充。位的模块进行字扩充。总共需要这样的芯片总共需要这样的芯片16片。片。例例 采用采用Intel 2164芯片构成容量为芯片构成容量为128KB的内存。的内存。Company Logo465.4.3 5.4.3 存储器芯片的地址分配存储器芯片的地址分配 地址范围指首地址（起始地址）地址范围指首地址（起始地址）末地址末地址 地址范围和存储器容量
44、有关地址范围和存储器容量有关,末地址为（首地址末地址为（首地址+单元数单元数-1）容量为容量为 N KB（N K 8 位）存储器的地址范围为：位）存储器的地址范围为：首地址首地址 首地址首地址+(N K 1)例例1:一个一个8088系统配置了系统配置了16K 8 位的存储器，其起始地址为位的存储器，其起始地址为10000H，则该存储器末地址为，则该存储器末地址为Company Logo47例例2:8088系统配置系统配置16KB存储器，其中存储器，其中4KB ROM，12KB RAM，ROM首地首地址为址为00000H，RAM地址和地址和ROM地址连续。若选用地址连续。若选用2K 8 位的位的
45、ROM、RAM芯片，写出各存储器芯片的地址范围芯片，写出各存储器芯片的地址范围。解解:芯片数量芯片数量:2片片 ROM 和和 6片片 RAM，地址范围，地址范围:00000H03FFFH ROM 的地址范围的地址范围:#1 ROM 的地址范围的地址范围:#2 ROM 的地址范围的地址范围:00000H03FFFH04000H07FFFH08000H00FFFH RAM 的地址范围：的地址范围：01000H 03FFFH#1 RAM 的地址范围：的地址范围：#2 RAM 的地址范围：的地址范围：#3 RAM 的地址范围：的地址范围：#4 RAM 的地址范围：的地址范围：#5 RAM 的地址范围：
46、的地址范围：#6 RAM 的地址范围：的地址范围：01000H 017FFH01800H 01FFFH02000H 027FFH02800H 02FFFH03000H 037FFH03800H 03FFFHCompany Logo48 5.4.4 存储器芯片的片选信号存储器芯片的片选信号 多个存储芯片组成存储器时，多个存储芯片组成存储器时，CPU对某一存储单元的寻址方式对某一存储单元的寻址方式:通过片选信号选择存储芯片通过片选信号选择存储芯片;通过片内寻址从该存储芯片中选择通过片内寻址从该存储芯片中选择 某一存储单元。某一存储单元。片内寻址是经芯片内部的地址译码电路实现的，存储器芯片容量片内寻
47、址是经芯片内部的地址译码电路实现的，存储器芯片容量决定芯片需要多少根地址线（低位地址线）进行片内译码寻址；决定芯片需要多少根地址线（低位地址线）进行片内译码寻址；片选是由地址的高位部分提供，通过存储器外部的有关电路而产片选是由地址的高位部分提供，通过存储器外部的有关电路而产生的。生的。片选信号的片选信号的产生产生方法：方法：(主要有三种主要有三种)线选法、部分译码和全译码。线选法、部分译码和全译码。Company Logo49 1 1、全译码法、全译码法 所有高位地址线译码，译码输出产生片选信号。所有高位地址线译码，译码输出产生片选信号。用于译码的器件称为译码器，用于译码的器件称为译码器，74
48、LS138为典型的译码器。为典型的译码器。控制信号控制信号 输入信号输入信号 输出信号输出信号G1 G2A G2B C B A Y0 Y1 Y2 Y7 Company Logo50 例：例：采用采用6116存储芯片存储芯片(2K8)用全译码法实现用全译码法实现8KB的存储器系统。的存储器系统。存储器的首地址为存储器的首地址为80000H。分析：分析：译码电路：译码电路：芯片芯片6116的片内地址线为的片内地址线为A0A10，将剩余的高位地址，将剩余的高位地址A19 A11进行完全译码。进行完全译码。系统的存储器地址范围为：系统的存储器地址范围为：80000H 81FFFH系统所需系统所需611
49、6存储器芯片存储器芯片=8KB/2KB=4片片#1 6116 的地址范围为的地址范围为：#2 6116 的地址范围为：的地址范围为：#3 6116 的地址范围为：的地址范围为：#4 6116 的地址范围为：的地址范围为：地址分配：地址分配：80000H 807FFH 80800H 80FFFH 81000H 817FFH 81800H 81FFFHCompany Logo51 根据各片地址范围分析各芯片的高位地址线根据各片地址范围分析各芯片的高位地址线A11 A19 的区别：的区别：A19 A11 A10 A0#1 1 000 0000 0 0 00 0000 0000#2 1 000 000
50、0 1 0 00 0000 0001#3 1000 0001 0 0 00 0000 0010#4 1 000 0001 1 1 1 1 1111 1111 根据各芯片的高根据各芯片的高位地址线代码有位地址线代码有多种硬件接线方多种硬件接线方法：法：Company Logo52采用全译码方式的存储器系统硬件原理图如图所示：采用全译码方式的存储器系统硬件原理图如图所示：Company Logo532 2、部分译码法、部分译码法 译码，译码输出产生片选信号。译码，译码输出产生片选信号。存储单元有多个地址即地址重叠。存储单元有多个地址即地址重叠。例：例：采用采用6116存储芯片存储芯片(2K8)实现
