微机接口第六章存储器.ppt

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1、半导体存储器存储器概述半导体存储器存储器与CPU的连接存储器的工作原理本章内容了解存储器的工作原理和外部特性掌握微机中存储系统的结构学会利用现有的存储器芯片构成所需内存系统。学习目的6.1存储器概述存储器是计算机系统中具有记忆功能的部件，它是由大量的记忆单元(或称基本的存储电路)组成的,用来存放用二进制数表示的程序和数据。记忆单元是一种能表示二进制“0”和“1”的状态并具有记忆功能的物理器件，如电容、双稳态电路等。一个记忆单元能够存储二进制的一位。由若干记忆单元组成一个存储单元、一个存储单元能存储一个字，字有4位、8位、16位等称

2、之为字长，字长为8时，称一个字节。实际上存储系统是快慢搭配，具有层次结构的，如图6.1所示。速度快容量小速度慢容量大寄存器内部Cache外部Cache主存储器辅助存储器大容量辅助存储器图6.1微机存储系统的层次结构CPU存储器操作：读操作，非破坏性。写操作，破坏性。存储器的职能：信息交换中心。数据仓库。一、存储器分类1.内存储器(内存或主存)功能：存储当前运行所需的程序和数据。特点：CPU可以直接访问并与其交换信息，容量小，存取速度快。2.外存储器(外存)功能：存储当前不参加运行的程序和数据。特点：CPU不能直接访问，配备专门设

3、备才能进行交换信息，容量大，存取速度慢。目前，存储器使用的存储介质有半导体器件，磁性材料，光盘等。一般把半导体存储器芯片作为内存。由于半导体存储器具有存取速度快、集成度高、体积小、功耗低、应用方便等优点，在此我们只讨论半导体存储器。半导体存储器静态随机SRAM动态随机DRAM一次性编程PROM可擦除EPROM紫外光擦除UREPROM电擦除EEPROM读写存储器RAM只读存储器ROM双极型MOS掩膜ROM可编程ROM图6.2半导体存储器分类二、半导体存储器的组成半导体存储器由地址寄存器，译码电路、存储体、读/写控制电路、数据寄存器、控制逻

4、辑等6个部分组成。AB地址寄存器MAR地址译码器存储体M读写驱动器数据寄存器MDRDB……控制逻辑启动片选读/写图6.3存储器的基本组成1.存储体基本存储电路是组成存储器的基础和核心，它用于存放一位二进制信息“0”或“1”。若干记忆单元（或称基本存储电路）组成一个存储单元，一个存储单元一般存储一个字节，即存放8位二进制信息，存储体是存储单元的集合体。2.译码驱动电路该电路实际上包含译码器和驱动器两部分。译码器的功能是实现多选1，即对于某一个输入的地址码，N个输出线上有唯一一个高电平（或低电平）与之对应。常用的地址译码有两种方式，即单译码

5、和双译码方式。(1)单译码方式单译码方式是一个“N中取1”的译码器，如图4.4所示。译码器输出驱动N根字线中的一根，每根字线由M位组成。若某根字线被选中，则对应此线上的M位信号便同时被读出或写入，经输出缓冲放大器输出或输入一个M位的字。Ap-1Ap-2A1A0N取1译码器基本存储电路p个输入M位位线D0D1DM－1N根字线N=2p个地址W0W1…………选中的字线输出M位Wn-1输出缓冲放大器图4.4单译码寻址示意图(2)双译码方式双译码方式采用的是两级译码电路。当字选择线的根数N很大时，N=2p中的p必然也大，这时可将p

6、分成两部分，如：N=2p=2q+r=2q×2r=X×Y，这样便将对N的译码分别由X译码和Y译码两部分完成。A0A1A2A3A4X0X31...W0,0W31,0W0,31W31,31Y0Y31基本存储电路R/W控制Y(列)地址译码及I/O控制数据输入数据输出A5A6A7A8A9…X(行)地址译码器图4.5双译码结构示意图单译码方式主要用于容量小的存储器，双译码方式可大大减少译码输出选择线的数目，适用于大容量的存储器。3.地址寄存器用于存放CPU访问存储单元的地址，经译码驱动后指向相应的存储单元。4.读/写电路包括读出放大器、

7、写入电路和读/写控制电路，用以完成对被选中单元中各位的读出或写入操作。5.数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据，或从CPU或I/O端口送出的要写入存储器的数据。6.控制逻辑接收来自CPU的启动、片选、读/写及清除命令，经控制电路综合和处理后，产生一组时序信号来控制存储器的读/写操作。三、半导体存储器芯片的主要技术指标1.存储容量（存放二进制信息的总位数）存储容量=存储单元个数×每个存储单元的位数常用单位：MB、GB、TB其中：1kB=210B1M=210kB=220B1GB=210MB=230B1TB=210GB=240B2.存取

8、时间存取时间又称存储器访问时间。指启动一次存储器操作到完成该操作所需的时间tA。3.存取周期存取周期是连续启动两次独立的存储器操作所需的最小的时间间隔TC，一般TC≥tA。4.可靠性可靠性指存储器对电磁场及