第五章存儲器§5.1概述（了解）§5.2半導(dǎo)體存儲器（掌握）§5.3主存儲器設(shè)計(jì)（掌握重點(diǎn)）§5.1概述一、存儲器分類二、存儲器的性能指標(biāo)一、存儲器分類存儲器內(nèi)存儲器（半導(dǎo)體存儲器）外存儲器隨機(jī)存儲器RAM只讀存儲器ROM靜態(tài)存儲器（SRAM）動態(tài)存儲器（DRAM）掩膜ROMPROMEPROMEEPROM硬盤軟盤磁帶光盤閃存一、存儲器分類1.內(nèi)存儲器特點(diǎn)：①存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)②最大容量取決于CPU地址總線的根數(shù)③不需要接口，直接與CPU總線相連2.RAM與ROMRAM—讀/寫存儲器，掉電內(nèi)容丟失，用于存放正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)

ROM—只讀存儲器，掉電內(nèi)容不丟失，用于存放固定程序 二、存儲器的性能指標(biāo)1.存儲器容量：地址單元×位數(shù)地址單元——取決于存儲器地址線的根數(shù)位數(shù)——取決于存儲器數(shù)據(jù)線根數(shù)例如：1K×8位/片（10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，有1K個(gè)地址，每個(gè)地址存放1個(gè)字節(jié)）

32K×8位/片（15根地址線，8根數(shù)據(jù)線，有32K個(gè)地址，每個(gè)地址存放1個(gè)字節(jié)）2.存取時(shí)間:從CPU給出有效的存儲器地址到存儲器給出有效數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。§5.2半導(dǎo)體存儲器一、半導(dǎo)體存儲器的一般結(jié)構(gòu)二、隨機(jī)存儲器RAM三、只讀存儲器ROM一、半導(dǎo)體存儲器的一般結(jié)構(gòu)存儲體相關(guān)部件CPU地址寄存器譯碼驅(qū)動電路讀寫電路數(shù)據(jù)寄存器控制邏輯啟動讀/寫地址線數(shù)據(jù)線控制線一、半導(dǎo)體存儲器的一般結(jié)構(gòu)1.存儲體01n-1字線0字線1字線m-1位線0位線1位線n-101n-101n-1一、半導(dǎo)體存儲器的一般結(jié)構(gòu)2.地址寄存器用來存放CPU訪問存儲單元的地址3.譯碼驅(qū)動電路將地址總線輸入的地址碼轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的高電平或低電平，以表示選中了某一存儲單元，并由驅(qū)動器提供驅(qū)動電流去驅(qū)動相應(yīng)的讀、寫電路

一、半導(dǎo)體存儲器的一般結(jié)構(gòu)4.讀/寫電路：完成對被選中單元中各位的讀/寫操作5.數(shù)據(jù)寄存器

暫時(shí)存放被讀/寫的數(shù)據(jù)，以協(xié)調(diào)CPU與存儲器或I/O接口的速度差異6.控制邏輯

接收來自CPU的啟動、片選、讀/寫及清除控制信號，經(jīng)綜合處理后，發(fā)出一組時(shí)序信號來控制讀/寫操作二、隨機(jī)存儲器RAM

1.靜態(tài)存儲器SRAM特點(diǎn)：1）存取速度快，常用作高速緩沖存儲器（Cache）2）可讀寫，失電后信息丟失3）集成度小（單片存儲容量?。?，功耗大典型芯片：6116（2K×8位）6264（8K×8位）62128（16K×8位）62256（32K×8位）32*32的存儲矩陣行譯碼器列譯碼與I/O控制讀/寫控制數(shù)據(jù)緩沖器A0A41232R/WCSA9A8A7A6A51232輸入/輸出數(shù)據(jù)…………二、隨機(jī)存儲器RAMSRAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、隨機(jī)存儲器RAM2.動態(tài)存儲器DRAM

特點(diǎn)：1）由于采用對電容的充放電存放信息，存取速度比SRAM慢2）可讀寫，失電后信息丟失3）功耗小，集成度高，單片存儲容量大（單片容量可達(dá)上M

）4）需要配備刷新電路（2ms）典型芯片：2116（16K×1位）2164（64K×1位）4164（8K×8位）三、只讀存儲器ROM1.光可擦除可編程只讀存儲器EPROM特點(diǎn)：1）只讀，失電后信息不丟失2）紫外線光照后，可擦除信息，3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序）典型芯片2716（2K×8位），2764（8K×8位）……三、只讀存儲器ROM2.電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM特點(diǎn)：1）只讀，失電后信息不丟失2）加特定電后，可有選擇地擦除信息3）信息擦除可重新灌入新的信息（程序）典型芯片2816（2K×8位），2864（8K×8位）……§5.3主存儲器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)主要考慮的問題二、CPU與存儲器的連接三、存儲器設(shè)計(jì)實(shí)例一、設(shè)計(jì)主要考慮的問題CPU總線的帶負(fù)載能力內(nèi)存與CPU連接時(shí)的速度匹配內(nèi)存容量的配置、地址分配存儲器芯片選擇一、設(shè)計(jì)主要考慮的問題

（1）CPU總線的帶負(fù)載能力單個(gè)CPU總線的直流負(fù)載能力是帶一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TTL門電路。當(dāng)CPU和大容量的ROM、RAM一起使用時(shí)，就需要增加總線的驅(qū)動能力。通常8086系統(tǒng)使用8282地址鎖存器和8286數(shù)據(jù)驅(qū)動器以增加總線的驅(qū)動能力。

（2）內(nèi)存與CPU連接時(shí)的速度匹配

給存儲器提供的地址信號和控制信號必須滿足存儲器所規(guī)定的時(shí)序參數(shù)，其中最重要的是存取時(shí)間。一、設(shè)計(jì)主要考慮的問題

（4）存儲器芯片選擇根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)對主存儲器的容量和速度以及所存放程序的不同等方面的要求來確定存儲器芯片。它包括芯片型號和容量的選擇。（3）內(nèi)存容量的配置、地址分配

CPU尋址能力（地址總線的條數(shù)）

ROM的分配（設(shè)置在系統(tǒng)的啟動地址上）

RAM的分配二、CPU與存儲器的連接（重點(diǎn)）

地址線的連接數(shù)據(jù)線的連接控制線的連接二、CPU與存儲器的連接

（1）地址線的連接CPU要對存儲單元進(jìn)行訪問，首先要選擇存儲器芯片，即進(jìn)行片選。然后在被選中的芯片中選擇所要訪問的存儲單元。在硬件上這種過程就是地址譯碼。譯碼分為片外譯碼和片內(nèi)譯碼。

片外譯碼——產(chǎn)生片選信號，選擇芯片片內(nèi)譯碼——選擇芯片內(nèi)地址二、CPU與存儲器的連接A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVccA8A9WEOEA10CED7D6D5D4D31

242

233

224

215

206

197

188

179

1610

1511

1412

13INTEL6116eg：要將6116SRAM放在8088CPU最低地址（00000H~007FFH）A0~A10CPUCSA11A196116…分析：地址變化情況A19…，A15…，A11…，A7…，A3…0000，0000，0000，0000，00000000，0000，0000，0000，0001……0000，0000，0111，1111，11100000，0000，0111，1111，1111參加片內(nèi)譯碼參加片外譯碼

片內(nèi)譯碼的工作由存儲器內(nèi)置的譯碼器完成，而片外譯碼則需要根據(jù)給存儲器分配的地址區(qū)間，由用戶進(jìn)行譯碼電路的設(shè)計(jì)。常用的譯碼電路：與非門3:8譯碼器Y7=0111Y6=0110Y5=0101Y4=0100Y3=0011Y2=0010Y1=0001Y0=0000

CBA……ABCG1G2AG2BY0Y1Y7當(dāng)G1=1，G2A=0，G2B=0片外譯碼的方法：1）全譯碼法系統(tǒng)總線中的全部地址總線除片內(nèi)地址外，全部高位地址都接到片外譯碼電路中參加譯碼，形成片選信號。因此對應(yīng)于存儲芯片中的任一單元都有唯一的確定的地址。eg：要將6116SRAM放在8088CPU最低地址區(qū)域（00000H~007FFH）A0~A10CPUCSA11A196116…2）部分譯碼法系統(tǒng)總線中的地址總線除片內(nèi)地址外，部分高位地址（不是全部高位地址）接到片外譯碼電路中參加譯碼，形成片選信號。會產(chǎn)生地址重疊。eg：上例A18，A19不參加譯碼，A0~A10CPUCSA11A176116…A19A18A17A16

，A15…，A11…，A7…，A3…00000H~007FFH

00……00

00，0000，

0000，0000，0000………00，0000，0111，1111，111140000H~407FFH01……01

00，0000，

0000，0000，0000……00，0000，0111，1111，111180000H~807FFH

10……10

00，0000，

0000，0000，0000………00，0000，0111，1111，1111C0000H~C07FFH

11……11

00，0000，

0000，0000，0000………00，0000，0111，1111，1111黑區(qū)參加片內(nèi)譯碼，紅區(qū)參加片外譯碼，藍(lán)區(qū)不參加譯碼6116SRAM對應(yīng)了4個(gè)地址空間。即：

00000H~007FFH（A18，A19=0，0）

40000H~407FFH（A18，A19=0，1）

80000H~807FFH（A18，A19=1，0）

C0000H~C07FFH（A18，A19=1，1）3）線選法直接將地址線的高位接到存儲器芯片的片選段（CS），用地址線的低位實(shí)現(xiàn)對芯片的片內(nèi)地址選擇。適用于內(nèi)存容量較小的簡單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。6232CS6232CS6232CS6232CSCPUA0~A11A12A13A14A15eg：二、CPU與存儲器的連接

（2）數(shù)據(jù)線的連接當(dāng)CPU的數(shù)據(jù)線條數(shù)與單片存儲器的數(shù)據(jù)線條數(shù)相同時(shí)，將數(shù)據(jù)線對位直接連接。CPUD0D7存儲器D0D7例：27168088二、CPU與存儲器的連接

（2）數(shù)據(jù)線的連接當(dāng)CPU的數(shù)據(jù)線條數(shù)比單片存儲器的數(shù)據(jù)線條數(shù)多時(shí)，則根據(jù)具體情況不同對待。如8086CPU與8位存儲器芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)線的連接時(shí)，就應(yīng)考慮奇偶分體，這樣CPU對存儲器既可進(jìn)行字節(jié)操作又可進(jìn)行字操作。地址譯碼D0~D7D8~D15A1~A116116A12~A19A0BHECSCS6116偶體奇體8086CPUBHEA0操作00字01高字節(jié)10低字節(jié)11不操作二次譯碼二、CPU與存儲器的連接

（3）控制線的連接RAM：RD—OE，WR—WEROM：RD—OE三、存儲器設(shè)計(jì)實(shí)例例1：現(xiàn)有一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)，CPU采用具有8位數(shù)據(jù)線的8088CPU，請分析RAM和ROM占用了哪部分地址空間，每個(gè)存儲器的容量為多少？A17A16A15A14A13REWRD0~D7M/IOA19A188088CPURAM3RAM1RAM2RAM0A0~A12CSWEOED0~D7ROM1ROM0A0~A10CSOED0~D7A0~A12M/IOA19……A12A11Y0Y1Y2Y3G1G2AG2BCBA3：8譯碼器存儲器地址區(qū)間

A19…A15…A11…A7…A3…小結(jié)0#RAM

0000，0000，0000，0000，0000……，……，……，……，……

0000

，0001，1111，1111，11111#RAM

0000

，0010，0000，0000，0000……，……，……，……，……

0000

，0011，1111，1111，11112#RAM

0000

，0100，0000，0000，0000……，……，……，……，……

0000

，0101，1111，1111，11113#RAM

0000

，0110，0000，0000，0000……，……，……，……，……

0000

，0111，1111，1111，11110#RAM容量為8KB，地址為：00000H~01FFFH1#RAM容量為8KB，地址為：02000H~03FFFH2#RAM容量為8KB，地址為：04000H~05FFFH3#RAM容量為8KB，地址為：06000H~07FFFH存儲器地址區(qū)間

A19…A15…A11…A7…A3…小結(jié)0#ROM

1111，1111，0000，0000，0000……，……，……，……，……

1111

，1111，0111，1111，11111#ROM

1111

，1111，1000，0000，0000……，……，……，……，……

1111

，1111，1111，1111，11110#R0M容量為2KB，地址為：FF000H~FF7FFH1#RAM容量為2KB，地址為：FF800H~FFFFFH結(jié)論：該系統(tǒng)RAM4片，每片8KB，占用從00000H~07FFFH連續(xù)地址空間；該系統(tǒng)ROM2片，每片2KB，占用從FF000H~FFFFFH連續(xù)地址空間；三、存儲器設(shè)計(jì)實(shí)例

例2：將IBM-PC機(jī)（8086CPU）的內(nèi)存容量擴(kuò)展64K，并將地址安排在60000H開始的地址中。解：1）芯片選擇*選SRAM6264（8K×8位/片）*芯片數(shù)量64K÷8K=8片（奇偶分體）

2）地址分配確定地址空間為60000H~6FFFFH。每兩片6264占一個(gè)連續(xù)空間，可劃分地址空間為4個(gè)區(qū)域。

3）系統(tǒng)連接存儲器地址區(qū)間

A19…A15…A11…A7…A3…說明第0，1個(gè)6264（16K）

0110，

00