《存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)體系》PPT課件

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1、2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 1 第 3章 存 儲(chǔ) 器 和 存 儲(chǔ) 體 系l 存 儲(chǔ) 器 概 述l 半 導(dǎo) 體 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器l 半 導(dǎo) 體 只 讀 存 儲(chǔ) 器l 主 存 儲(chǔ) 器 的 組 織l 并 行 存 儲(chǔ) 器l 高 速 緩 沖 存 儲(chǔ) 器l 虛 擬 存 儲(chǔ) 器l 存 儲(chǔ) 體 系 的 層 次 結(jié) 構(gòu) 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 2 3.1 存 儲(chǔ) 器 概 述3.1.1、 存 儲(chǔ) 器 分 類1 按 與 CPU的 連 接 和 功 能 分 類l 主 存 儲(chǔ) 器 （ 主 存 、 內(nèi) 存 ） CPU能 夠 直 接 訪 問

2、 的 存 儲(chǔ) 器 。l 輔 助 存 儲(chǔ) 器 （ 輔 存 、 外 存 ） CPU不 能 直 接 訪 問 的 存 儲(chǔ) 器 。l 高 速 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 （ Cache） 是 一 種 介 于 主 存 與 CPU之 間 用 于 解 決 CPU與 主 存 間 速 度 匹 配 問 題 的高 速 小 容 量 的 存 儲(chǔ) 器 。 Cache用 于 存 放 CPU立 即 要 運(yùn) 行 或 剛 使 用 過 的 程 序 和 數(shù) 據(jù) 。 用 于 存 放 當(dāng) 前 運(yùn) 行 的 程 序 和 數(shù) 據(jù) 。存 放 當(dāng) 前 不 參 加 運(yùn) 行 的 程 序 和 數(shù) 據(jù) 。當(dāng) 需 要 運(yùn) 行 程 序 和 數(shù) 據(jù) 時(shí) ， 將 它 們

3、成 批 調(diào) 入 內(nèi) 存 供 CPU使 用 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 3 2 按 存 取 方 式 分 類l 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器 (RAM, Random Access Memory) 存 儲(chǔ) 器 任 何 單 元 的 內(nèi) 容 均 可 按 其 地 址 隨 機(jī) 地 讀 取 或?qū)?入 ， 且 存 取 時(shí) 間 與 單 元 的 物 理 位 置 無 關(guān) 。 RAM主 要用 于 組 成 主 存 。l 只 讀 存 儲(chǔ) 器 (ROM, Read Only Memory) 存 儲(chǔ) 器 的 內(nèi) 容 只 能 隨 機(jī) 地 讀 出 而 不 能 隨 便 寫 入 和 修改 。 R

4、OM可 作 為 主 存 的 一 部 分 ， 用 于 存 放 不 變 的 程 序和 數(shù) 據(jù) 。 ROM還 可 用 作 其 它 固 定 存 儲(chǔ) 器 ， 如 存 放 微 程序 的 控 制 存 儲(chǔ) 器 、 存 放 字 符 點(diǎn) 陣 圖 案 的 字 符 發(fā) 生 器 等 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 4 l 順 序 存 取 存 儲(chǔ) 器 (SAM, Sequential Access Memory) 存 儲(chǔ) 器 所 存 信 息 的 排 列 、 尋 址 和 讀 寫 操 作 均 是 按 順序 進(jìn) 行 的 ， 沒 有 唯 一 對(duì) 應(yīng) 的 地 址 ， 并 且 存 取 時(shí) 間 與

5、信 息在 存 儲(chǔ) 器 中 的 物 理 位 置 有 關(guān) 。 如 磁 帶 存 儲(chǔ) 器 。l 直 接 存 取 存 儲(chǔ) 器 (DAM, Direct Access Memory) 介 于 RAM和 SAM之 間 的 存 儲(chǔ) 器 。 也 稱 半 順 序 存 儲(chǔ) 器 。典 型 的 DAM如 磁 盤 ， 當(dāng) 進(jìn) 行 信 息 存 取 時(shí) ， 先 進(jìn) 行 尋 道 ，屬 于 隨 機(jī) 方 式 ， 然 后 在 磁 道 中 尋 找 扇 區(qū) ， 屬 于 順 序 方 式 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 5 3 按 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 分 類l 磁 存 儲(chǔ) 器 由 磁 性 材 料 制 成 的

6、存 儲(chǔ) 器 。 利 用 磁 性 材 料 的 兩 個(gè) 不同 剩 磁 狀 態(tài) 表 示 二 進(jìn) 制 的 “ 0” 和 “ 1” 。 早 期 有 磁 芯 存儲(chǔ) 器 。 現(xiàn) 多 為 磁 表 面 存 儲(chǔ) 器 ， 如 磁 盤 、 磁 帶 等 。l 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 用 半 導(dǎo) 體 器 件 組 成 的 存 儲(chǔ) 器 。 根 據(jù) 工 藝 不 同 ， 可 分為 雙 極 型 和 MOS型 。l 光 存 儲(chǔ) 器 利 用 光 學(xué) 原 理 制 成 的 存 儲(chǔ) 器 。 通 過 激 光 束 照 在 基 體表 面 引 起 物 理 或 化 學(xué) 的 變 化 ， 記 憶 二 進(jìn) 制 信 息 。 如 光 盤 。 2021年 5月

7、2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 6 4. 按 信 息 的 可 保 存 性 分 類l 易 失 性 存 儲(chǔ) 器 電 源 掉 電 后 ， 信 息 自 動(dòng) 丟 失 。l 非 易 失 性 存 儲(chǔ) 器 電 源 掉 電 后 ， 信 息 仍 能 繼 續(xù) 保 存 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 7 二 、 主 存 的 組 成 與 操 作1. 幾 個(gè) 概 念l 存 儲(chǔ) 元 件 （ 存 儲(chǔ) 元 、 存 儲(chǔ) 位 ） 能 夠 存 儲(chǔ) 一 位 二 進(jìn) 制 信 息 的 物 理 器 件 。 存 儲(chǔ) 元 是 存 儲(chǔ) 器中 最 小 的 存 儲(chǔ) 單 位 。 作 為 存 儲(chǔ) 元 的

8、條 件 ： 有 兩 個(gè) 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ， 對(duì) 應(yīng) 二 進(jìn) 制 的 “ 0” 、 “ 1” 。 在 外 界 的 激 勵(lì) 下 ， 可 寫 入 “ 0” 、 “ 1” 。 能 夠 識(shí) 別 器 件 當(dāng) 前 的 狀 態(tài) 。 即 可 讀 出 所 存 的 “ 0” 、“ 1” 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 8 l 存 儲(chǔ) 單 元 由 一 組 存 儲(chǔ) 元 件 組 成 ， 可 以 同 時(shí) 進(jìn) 行 讀 寫 。l 存 儲(chǔ) 體 （ 存 儲(chǔ) 陣 列 ） 把 大 量 存 儲(chǔ) 單 元 電 路 按 一 定 形 式 排 列 起 來 ， 即 構(gòu) 成 存儲(chǔ) 體 。 存 儲(chǔ) 體 一 般 排 列

9、 成 陣 列 形 式 ， 所 以 又 稱 存 儲(chǔ) 陣 列 。l 存 儲(chǔ) 單 元 的 地 址 存 儲(chǔ) 體 中 每 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 被 賦 予 的 一 個(gè) 唯 一 的 編 號(hào) ， 該編 號(hào) 就 是 存 儲(chǔ) 單 元 的 地 址 。 當(dāng) 訪 問 某 存 儲(chǔ) 單 元 時(shí) ， 必 須首 先 給 出 該 存 儲(chǔ) 單 元 的 地 址 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 9 l 存 儲(chǔ) 單 元 的 編 址 按 字 節(jié) 編 址 ： 相 鄰 的 兩 個(gè) 單 元 是 兩 個(gè) 字 節(jié) 。 按 字 編 址 ： 相 鄰 的 兩 個(gè) 單 元 是 兩 個(gè) 字 。 2021年 5月 2日 星

10、期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 10 2. 主 存 的 基 本 組 成 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 11 2n 1MAR 譯碼器 存 儲(chǔ) 陣 列讀 放 電 路寫 驅(qū) 動(dòng) 電 路MDRn 0RDWRDBAB 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 12 3.1.2、 存 儲(chǔ) 器 的 主 要 性 能 指 標(biāo)1 存 儲(chǔ) 容 量 ：l 存 儲(chǔ) 容 量 的 表 示 ： 在 以 字 節(jié) 為 編 址 單 位 的 機(jī) 器 中 ， 常 用 字 節(jié) 表 示 存 儲(chǔ) 容 量 。 例 如 ： 4MB表 示 主 存 可 容 納 4兆 個(gè) 字 節(jié) 信 息 。

11、 對(duì) 于 存 儲(chǔ) 器 芯 片 ， 用 存 儲(chǔ) 單 元 數(shù) 每 個(gè) 單 元 的 位 數(shù) 表 示 。 例 如 ： 512k 16位 ， 表 示 主 存 有 512k個(gè) 單 元 ， 每 個(gè) 單 元 為 16位 。 存 儲(chǔ) 器 所 能 存 儲(chǔ) 的 二 進(jìn) 制 信 息 總 量 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 13 l 存 儲(chǔ) 容 量 的 主 要 計(jì) 量 單 位 ： 1K 1M 1Gl 容 量 與 存 儲(chǔ) 器 地 址 線 的 關(guān) 系 : 1K 需 要 根 地 址 線 1M 需 要 根 地 址 線 256M 需 要 根 地 址 線 210 1024 220 210K 10

12、48576 230 210M 107374182410 210 220 20 228 28 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 14 2 速 度 訪 問 時(shí) 間 TA （ 讀 寫 時(shí) 間 、 存 取 時(shí) 間 ） 從 啟 動(dòng) 一 次 存 儲(chǔ) 器 存 取 操 作 到 完 成 該 操 作 所 需 的 時(shí) 間 。l 讀 出 時(shí) 間 ： 從 存 儲(chǔ) 器 接 到 有 效 地 址 開 始 到 產(chǎn) 生 有 效 輸 出所 需 的 時(shí) 間 。l 寫 入 時(shí) 間 ： 從 存 儲(chǔ) 器 接 到 有 效 地 址 開 始 到 數(shù) 據(jù) 寫 入 被 選中 單 元 為 止 所 需 的 時(shí) 間 。 存

13、取 周 期 TM（ 存 儲(chǔ) 周 期 、 讀 寫 周 期 ） 存 儲(chǔ) 器 相 鄰 兩 次 存 取 操 作 所 需 的 最 小 時(shí) 間 間 隔 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 15 帶 寬 Bm （ 存 儲(chǔ) 器 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 、 頻 寬 ） 存 儲(chǔ) 器 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 所 存 取 的 二 進(jìn) 制 信 息 的 位 數(shù) 。l W： 存 儲(chǔ) 器 總 線 的 寬 度 。 對(duì) 于 單 體 存 儲(chǔ) 器 ， W就 是 數(shù) 據(jù)總 線 的 根 數(shù) 。l 帶 寬 的 單 位 ： KB/s， MB/sl 提 高 存 儲(chǔ) 器 速 度 的 途 徑 提 高 總 線 寬 度 W，

14、如 采 用 多 體 交 叉 存 儲(chǔ) 方 式 。 減 少 T M， 如 引 入 Cache。Bm= WTM 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 16 3.2 半 導(dǎo) 體 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器一 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 分 類SRAM（ 靜 態(tài) 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器 ）DRAM（ 動(dòng) 態(tài) 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器 ） TTL型 、 ELL型 、 I2L型固 定 掩 膜 ROM可 編 程 ROM（ PROM）可 擦 除 可 編 程 ROM（ EPROM）電 可 擦 除 可 編 程 ROM（ EEPROM）閃 爍 存 儲(chǔ) 器 （ 閃 存 ， Flash

15、 Memory）RAMROM 雙 極 型MOS型 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 17 3.2.1 靜 態(tài) 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 位 元l 分 類 及 特 點(diǎn)l 雙 極 型 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 TTL 、 發(fā) 射 極 耦 合 電 路 存 儲(chǔ) 器ECLo 其 特 點(diǎn) ： 速 度 高 、 驅(qū) 動(dòng) 能 力 強(qiáng) ， 但 集 成 度 低 、 功 耗大 、 價(jià) 格 高 ，o 一 般 用 于 小 容 量 的 高 速 存 儲(chǔ) 器 。l MOS場(chǎng) 效 應(yīng) 晶 體 管 存 儲(chǔ) 器 （ 分 動(dòng) 態(tài) 、 靜 態(tài) 兩 種 ）o 其 特 點(diǎn) ： 集 成 度 高 、 功 耗 小 、 工

16、 藝 簡(jiǎn) 單 、 成 本 低 ，但 速 度 相 對(duì) 較 低o 一 般 用 于 大 容 量 存 儲(chǔ) 器 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 18 l 每 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 位 都 由 一 個(gè) 觸 發(fā) 器 構(gòu) 成 ， 可 以 存 儲(chǔ)一 個(gè) 二 進(jìn) 制 位 ， 每 個(gè) 觸 發(fā) 器 由 6個(gè) MOS管 構(gòu) 成 。l 存 儲(chǔ) 原 理 ： 用 晶 體 管 導(dǎo) 通 與 截 止 來 表 示 0和 1。l 存 儲(chǔ) 0： T0導(dǎo) 通 、 T1截 止l 存 儲(chǔ) 1： T0截 止 、 T1導(dǎo) 通l 工 作 原 理 ：l 寫 入 操 作l 保 持 狀 態(tài)l 讀 出 操 作 2021年 5月

17、 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 19 存 儲(chǔ) 原 理 ： 雙 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器l T0、 T1組 成 觸 發(fā) 器l T2、 T3門 控 管l T4、 T5負(fù) 載 管l 存 儲(chǔ) 0： T0導(dǎo) 通 、 A點(diǎn) 電 位接 地 ， 為 低 電 平l 存 儲(chǔ) 1： T0截 止 、 A點(diǎn) 電 位接 Vcc， 為 高 電 平l T1相 反 字 線 WVccD DA BT 2 T3T4 T5T0 T1 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 20 讀 出 操 作 : W高 , D讀 出 數(shù) 據(jù)l W高 電 平 ， T2導(dǎo) 通l 位 線 D與 A點(diǎn) 連 接l 讀 0： A

18、為 低 電 平 ， D輸 出 低電 平l 讀 1： A為 高 電 平 ， D輸 出 高電 平l T1相 反 字 線 WVccD DA BT 2 T3T4 T5T0 T1 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 21 VCC高 電 平導(dǎo) 通 導(dǎo) 通地 高 電 平VCC讀 出非 破 壞 性 讀 出 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 22 寫 入 操 作 : W高 , D寫 入 數(shù) 據(jù)l W高 電 平 ， T2導(dǎo) 通l 位 線 D與 A點(diǎn) 連 接l 寫 0： D輸 入 低 電 平 ， A點(diǎn) 電位 下 降 ， T0導(dǎo) 通 ， 存 儲(chǔ) 位元 變 為

19、0l 寫 1： D輸 入 高 電 平 ， A點(diǎn) 電位 上 升 ， T0截 止 ， 存 儲(chǔ) 位元 變 為 1l T1相 反 字 線 WVccD DA BT 2 T3T4 T5T0 T1 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 23 寫 入 （ 以 寫 “ 0” 為 例 ）高 電 平導(dǎo) 通 導(dǎo) 通地 高 電 平地 高 電 平 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 24 保 持 狀 態(tài) : W低 ， 內(nèi) 部 穩(wěn) 定l W低 電 平 ， T2截 止l 位 線 D與 A點(diǎn) 斷 開l 只 要 Vcc不 斷 電 ， 原 有 信 息保 持 不 變 字 線 WV

20、ccD DA BT 2 T3T4 T5T0 T1 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 25 保 持 地?cái)?開 斷 開地 高 電 平 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 26 3.2.2 動(dòng) 態(tài) 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 位 元l 存 儲(chǔ) 原 理 ：l 利 用 電 容 Cs存 儲(chǔ) 電荷 存 儲(chǔ) 信 息l 電 容 Cs充 有 電 荷 表示 1，l 電 容 Cs沒 有 電 荷 表示 0。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 27 讀 取 高 電 平導(dǎo) 通 高 電 平讀 取 過 程 中 ，Cs的 電 平 最 終會(huì) 變 為

21、 中 間 電平 ， 即 原 來 存儲(chǔ) 的 數(shù) 據(jù) 丟 失 ，需 要 將 讀 出 的數(shù) 據(jù) 重 新 寫 入 ，稱 為 再 生 中 間 電 平電 壓 上 升 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 28 寫 入 高 電 平導(dǎo) 通高 電 平 高 電 平 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 29 保 持 由 于 電 容 存 在 漏 電 ， 經(jīng)過 一 段 時(shí) 間 后 ， Cs上 的電 荷 會(huì) 全 部 泄 漏 ， 為 了保 持 數(shù) 據(jù) 的 正 確 性 ， 必須 隔 一 段 時(shí) 間 ， 進(jìn) 行 一次 刷 新 操 作 (Refresh) 地?cái)?開 高 電 平

22、 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 30 l 刷 新 : SRAM是 靠 _存 儲(chǔ) 信 息 的 ， 所 存 的信 息 表 現(xiàn) 為 雙 穩(wěn) 態(tài) 電 路 的 電 平 ， 所 以 不 需 要 刷新 。 DRAM是 靠 _存 儲(chǔ) 信 息 的 ， 所 存 信 息 表 現(xiàn) 為電 容 上 的 電 荷 。 由 于 電 路 中 存 在 一 定 的 漏 電 流 ，致 使 電 容 慢 慢 放 電 ， 導(dǎo) 致 所 存 信 息 丟 失 。 因 此必 須 在 電 容 放 電 到 一 定 程 度 前 ， 重 新 寫 入 信 息 ，這 一 過 程 稱 為 刷 新 。觸 發(fā) 器 電 路電 容 20

23、21年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 31 2. 動(dòng) 態(tài) 存 儲(chǔ) 器 的 刷 新l 刷 新 最 大 周 期 設(shè) 存 儲(chǔ) 電 容 為 C， 其 兩 端 電 壓 為 u， 電 荷 Q Cu， 則 泄漏 電 流 為 ： 刷 新 間 隔 為 :若 C 0.2pf， u 1V， I 0.1nA， 則 刷 新 間 隔 為 t就 是 刷 新 最 大 間 隔 ， 即 刷 新 最 大 周 期 。tuCtQI IuCt 2ms100.1 1102.0t 9-12 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 32 l 刷 新 基 本 方 法 按 行 進(jìn) 行 刷 新 ， 每

24、次 由 刷 新 地 址 計(jì) 數(shù) 器 給 出 刷 新 行 地址 ， 每 刷 新 1行 ， 地 址 計(jì) 數(shù) 器 自 動(dòng) 加 1。l 刷 新 方 式 設(shè) 刷 新 周 期 為 2ms， 存 儲(chǔ) 體 排 成 64 64陣 列 ， 需 要 刷新 64行 。 每 讀 /寫 一 次 或 刷 新 一 行 的 時(shí) 間 為 200ns。 有 下 列幾 種 刷 新 方 式 ： 集 中 式 刷 新 分 散 式 刷 新 異 步 式 刷 新 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 33 l 集 中 式 刷 新l 在 允 許 的 最 大 刷 新 間 隔 (2ms)內(nèi) ， 按 照 存 儲(chǔ) 器 芯 片容

25、量 的 大 小 集 中 安 排 刷 新 時(shí) 間 。l 假 設(shè) 存 儲(chǔ) 周 期 為 200ns， 在 2ms的 時(shí) 間 內(nèi) 完 成 10000次 存 儲(chǔ) 操 作 ， 即 10000個(gè) 存 儲(chǔ) 周 期 。l 例 如 對(duì) 4k 1位 芯 片 ， 存 儲(chǔ) 矩 陣 為 64 64， 每 個(gè) 存儲(chǔ) 單 元 電 路 都 刷 新 一 次 需 64個(gè) 周 期 ， 因 此 在 2ms內(nèi) ， 留 出 64個(gè) 周 期 專 用 于 刷 新 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 34 刷 新 方 式l 集 中 刷 新 方 式優(yōu) 點(diǎn) ： 控 制 簡(jiǎn) 單 ， 速 度 快缺 點(diǎn) ： 有 “ 死 區(qū)

26、 ”0 1 2 9935 9936 9999 讀 寫 操 作 9936個(gè) 周 期 刷 新 操 作 64個(gè) 周 期刷 新 間 隔 （ 2ms） 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 35 刷 新 方 式l 分 散 刷 新 方 式優(yōu) 點(diǎn) ： 控 制 簡(jiǎn) 單 ， 無 明 顯 “ 死 區(qū) ”缺 點(diǎn) ： 速 度 慢 ， 存 儲(chǔ) 器 速 度 較 快 時(shí) ， 存 在 時(shí) 間 上的 浪 費(fèi)讀 寫 刷 新 刷 新 間 隔 （ 2ms）讀 寫 刷 新 讀 寫 刷 新周 期 0 周 期 1 周 期 4999 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 36 刷 新 方

27、式l 異 步 刷 新 方 式優(yōu) 點(diǎn) ： 無 明 顯 “ 死 區(qū) ” ， 無 時(shí) 間 上 的 浪 費(fèi)缺 點(diǎn) ： 控 制 復(fù) 雜l 2ms/64=31.25us， 每 隔 31us刷 新 一 次刷 新 間 隔 （ 2ms）讀 寫 刷 新31s 0.2s 讀 寫 刷 新31s 0.2s 讀 寫 刷 新31s 0.2s 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 37 3.2.3 半 導(dǎo) 體 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 芯 片l 1、 地 址 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 方 式l 一 維 譯 碼 方 式l 二 維 譯 碼 方 式l 二 維 譯 碼 方 式 的 字 選 方 式 2021年 5月 2日

28、 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 38 （ 1） 一 維 譯 碼 方 式 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 （ 64 8位 ）111111 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 39 （ 2） 二 維 結(jié) 構(gòu) 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 （ 4K 1位 ）雙 譯 碼 方 式 、 位 片 方 式0 0 0 0 0 0000001 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 40 （ 3） 二 維 地 址 譯 碼 的 字 選 方 式 （ 512 8位 =64 64）改成每次讀出一個(gè)字，就是字選方式。優(yōu)點(diǎn)：譯碼電路簡(jiǎn)單，且同一個(gè)字在同一塊芯片中。8根 數(shù) 據(jù)

29、線行譯碼器 列 譯 碼 器讀 寫 電 路A0A1A5 A6 A88位字 0 8位字 1 8位字 70 7 8對(duì) 8*8對(duì) 位 線8根 列 選 線讀寫64根 線 512/8 8*8位A7111 0 0 0 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 41 2. 靜 態(tài) SRAM芯 片 舉 例 - Intel 2114芯 片 （ 1K 4位 ）10根 地 址 線 ， 用 于 尋址 1024個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元4根 雙 向 數(shù) 據(jù) 線讀 /寫 控 制 線片 選 信 號(hào) 線 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 42 Intel 2114內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖

30、2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 43 SRAM的 工 作 時(shí) 序l 讀 周 期 時(shí) 序 l 寫 周 期 時(shí) 序 讀 出 數(shù) 據(jù)TRCAddrCSOEData Addr TWCCSWE 寫 入 數(shù) 據(jù)Data 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 44 3、 DRAM芯 片 實(shí) 例 2164 l 基 本 特 征l 64K*1位 =4*（ 128*128）l 存 取 時(shí) 間 為 150ns或200ns；l 每 2ms需 刷 新 一 遍 ， 每次 同 時(shí) 刷 新 512個(gè) 存 儲(chǔ) 單元 ， 2ms內(nèi) 需 有 128個(gè) 刷新 周 期 。l 引

31、腳l 地 址 線 復(fù) 用 A0A7l 行 地 址 選 通 RASl 列 地 址 選 通 CAS， 也 起片 選 作 用 l 分 開 的 輸 入 Din和 輸 出數(shù) 據(jù) 線 Dout NC DIN WE RAS A0 A2 A1 GND VCC CAS DOUT A6 A3 A4 A5 A7 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 45 2164內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 8位地 址鎖存 器 DOUT 輸 出緩 沖器 A0A1A2A3 A4A5A6 A7 128128 存 儲(chǔ) 矩 陣 128 讀

32、 出 放 大 器 1/2(1/128 列 譯 碼 器 ) 128 讀 出 放 大 器 128128 存 儲(chǔ) 矩 陣 1/128 行 譯 碼 器 1/128 行 譯 碼 器 128128 存 儲(chǔ) 矩 陣 128 讀 出 放 大 器 1/2(1/128 列 譯 碼 器 ) 128 讀 出 放 大 器 128128 存 儲(chǔ) 矩 陣 8位地 址鎖存 器2 1/4I/O門 行 時(shí) 鐘 緩 沖 器 列 時(shí) 鐘 緩 沖 器 寫 允 許 時(shí) 鐘 緩 沖 器 數(shù) 據(jù) 輸 入 緩 沖 器 RAS CAS WE DIN 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 46 DRAM讀 寫 時(shí) 序 A

33、ddr 讀 周 期 讀 出 數(shù) 據(jù)RASCASRDData 行 列 RASCASWRDataAddr 行 列寫 入 數(shù) 據(jù)寫 周 期 Review 2164 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 47 DRAM刷 新 時(shí) 序l RAS only refreshl 在 DRAM芯 片 外 部 設(shè)置 專 門 的 刷 新 計(jì) 數(shù) 器來 產(chǎn) 生 行 地 址l 只 送 行 地 址 ， 不 送 列地 址 l Hidden refreshl DRAM芯 片 內(nèi) 部 提 供刷 新 計(jì) 數(shù) 器l 刷 新 分 散 在 每 次 的 讀或 寫 操 作 之 后Addr RASCAS 刷 新 周

34、 期 AddrRASCASRDData 讀 周 期讀 出 數(shù) 據(jù)行 列 刷 新 周 期 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 48 靜 態(tài) 存 儲(chǔ) 器 vs 動(dòng) 態(tài) 存 儲(chǔ) 器l SRAMl Staticl 集 成 度 較 低 （ 六 管 ） ，單 片 容 量 較 小l 不 需 要 刷 新l 速 度 快 ， 曾 在Pentium主 板 上 用 作二 級(jí) 高 速 緩 存 (圖 )l 通 常 是 字 選 方 式 l DRAMl Dynamicl 集 成 度 高 （ 單 管 ） ，單 片 容 量 較 大l 需 要 定 時(shí) 刷 新l 速 度 較 低 ， 多 用 作 主存 儲(chǔ)

35、器l 通 常 是 位 選 方 式 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 49 用 作 L2 Cache的 SRAM 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 50 3.2.4 高 級(jí) DRAMl FPM (Fast Page Mode,快 頁(yè) 型 ) DRAM l 快 速 頁(yè)l 突 發(fā) 模 式 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 51 EDO DRAM（ 擴(kuò) 展 數(shù) 據(jù) 輸 出 ）l 可 以 在 輸 出 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 的 過 程 中 準(zhǔn) 備 下 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 的 輸 出 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理

36、工 紫 金 學(xué) 院 52 SDRAM (Synchronous DRAM)同 步 型 RAMl 其 地 址 信 號(hào) 和 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 由 同 一 個(gè) 時(shí) 鐘 驅(qū) 動(dòng) 。 clock同 步 是指 內(nèi) 存 能 夠 與 CPU同 步 存 取 資 料 ， 可 以 取 消 等 待 周 期 ， 減少 數(shù) 據(jù) 傳 輸 的 延 遲 ， 因 此 可 提 升 計(jì) 算 機(jī) 的 性 能 和 效 率 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 53 DDR SDRAM (Synchronous DRAM)l 即 同 步 動(dòng) 態(tài) RAMl DDR SDRAM不 僅 能 在 時(shí) 鐘 脈 沖 的 上 升

37、 沿 讀 出 數(shù)據(jù) 而 且 還 能 在 下 降 沿 讀 出 數(shù) 據(jù) l 等 效 傳 輸 頻 率 是 工 作 頻 率 的 兩 倍 l DDR的 標(biāo) 準(zhǔn)o DDR266、 DDR333和 DDR400l DDR對(duì) 應(yīng) 的 規(guī) 范 o PC2100/PC2700/PC3200l 工 作 電 壓 2.5v 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 54 DDRII， DDRIIIl DDRII (Double Data Rate Synchronous DRAM，第 二 代 同 步 雙 倍 速 率 動(dòng) 態(tài) 隨 機(jī) 存 取 存 儲(chǔ) 器 )l 4bit數(shù) 據(jù) 預(yù) 讀 取 l 工 作

38、電 壓 采 用 1.8v l DDRIIIl 8bit數(shù) 據(jù) 預(yù) 讀 取 l 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 的 拓 撲 架 構(gòu) P2P、 P22P l 工 作 電 壓 降 為 1.5v 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 55 RDRAM (Rambus DRAM,高 頻 動(dòng) 態(tài) 隨 機(jī) 存 取存 儲(chǔ) 器 )l Rambus公 司 獨(dú) 立 設(shè) 計(jì) 完 成 的 一 種 內(nèi) 存 模 式 ， 速 度 一 般可 以 達(dá) 到 500530MB/s， 是 DRAM的 10倍 以 上 。 184個(gè) 接 觸 點(diǎn) 目 前 的 RDRAM內(nèi) 存 只 能 以 雙 數(shù) 條 形 式 存 在 ， 而 且 由 于

39、RDRAM采 用 了 串 聯(lián) 的 設(shè) 計(jì) ， 因 此 所 有 未 用 的 RIMM插槽 都 必 須 用 一 個(gè) 被 稱 作 “ 連 通 器 ” 的 電 路 板 占 用 .RIMM(RAMBUS In-line Memory Module) 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 56 3.3 半 導(dǎo) 體 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ROM的 特 點(diǎn)l 特 性 ： 正 常 工 作 時(shí) 只 能 讀 出 信 息 ， 而 不 能 寫 入 的 隨 機(jī) 存 儲(chǔ)器 。 信 息 的 寫 入 是 通 過 特 殊 方 法 。 與 RAM相 比 ： 速 度 相 當(dāng) 、 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 集 成 度

40、 高 、 造價(jià) 低 、 功 耗 小 、 可 靠 性 高 、 無 掉 電 信 息 丟 失 、 無 讀 出信 息 破 壞 、 不 需 要 刷 新 。 與 外 存 相 比 ： 都 具 有 掉 電 信 息 不 丟 失 的 特 點(diǎn) ， 但 速度 高 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 57 半 導(dǎo) 體 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ROM的 應(yīng) 用l 應(yīng) 用 ： （ 主 要 用 來 存 放 不 需 要 改 變 的 信 息 ）o 存 放 軟 件n 如 引 導(dǎo) 程 序n 存 放 微 程 序o存 放 特 殊 編 碼n 如 字 符 點(diǎn) 陣 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫

41、 金 學(xué) 院 58 3.3.1 掩 模 只 讀 存 儲(chǔ) 器 MROMl 特 點(diǎn) ：l 存 儲(chǔ) 的 信 息 在 芯 片 制 時(shí) 最后 一 道 掩 模 (MASK)工 藝 由連 線 決 定 “ 0” 和 “ 1” ；l 生 產(chǎn) 周 期 長(zhǎng) ；l 可 靠 性 高 ， 信 息 永 不 丟 失 。l 適 用 場(chǎng) 合 ：l 大 批 量 生 產(chǎn) 。Vcc字地址譯碼器 讀 放 電 路D3 D2 D1 D0W1W2W3 存儲(chǔ)陣列讀 MOS只 讀 存 儲(chǔ) 器 結(jié) 構(gòu) ： 負(fù) 載 管 無 管 子 的 位 線 為 高 ，稱 為 存 儲(chǔ) 0有 管 子 的位線為低，稱為存儲(chǔ)1 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理

42、工 紫 金 學(xué) 院 59 3.3.2 一 次 性 可 編 程 只 讀 存 儲(chǔ) 器 PROMSS SS SS SSSS SS SS SS地址譯碼 讀 放 電 路 VccA0A1A2A3A4 D7 D6 D1 D0讀 熔 絲 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 60 特 點(diǎn) ： 使 用 專 用 設(shè) 備 （ 編 程 器 ） ， 用 戶 一 次 性寫 入 ， 故 稱 為 可 編 程 （ Programmable） 。 不 可恢 復(fù) ， 信 息 永 久 保 存 。 適 用 于 ： 小 批 量 生 產(chǎn) 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 61 3

43、.3.3 可 擦 除 的 只 讀 存 儲(chǔ) 器 EPROMl 基 本 結(jié) 構(gòu)l 寫 “ 1” ： 保 持 原 狀 態(tài) ， 浮 柵 上 不 帶 電荷 。l 寫 “ 0” ： 源 極 （ S） 和 漏 極 （ D） 之 間加 高 電 壓 ， 使 PN結(jié) 處 于 反 偏 狀 態(tài) ， 發(fā) 生 瞬 間 擊 穿 。 浮 柵 上 積 累 了 負(fù) 電 荷 ，形 成 了 帶 正 電 的 P溝 道 ， 管 子 導(dǎo) 通 。 (b) EPROM晶 體 管 導(dǎo) 通 狀 態(tài) (a) EPROM晶 體 管 結(jié) 構(gòu) -Vpp 地 浮 柵 擊 穿 電 流 - - - - - - - - - - - + + + + + + + +

44、 + + + + + + - - - - 源 極 漏 極 N基 體 P P 字 線 位 線Vcc 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 62 3.3.3 可 擦 除 的 只 讀 存 儲(chǔ) 器 EPROMl 擦 除 (Erasable)：l 紫 外 線 照 射 ， 浮 柵 上 的 電 子 獲 得 能 量 ， 穿 越 絕 緣 層 泄放 掉 電 荷 。l 特 點(diǎn) ：l 可 多 次 擦 除 ， 通 常 有 數(shù) 千 次 擦 除 壽 命l 外 形 上 有 玻 璃 窗 ， 避 免 日 光 或 熒 光 燈 照 射 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 63

45、 EPROM擦 除 器 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 64 3.3.4 電 擦 除 只 讀 存 儲(chǔ) 器 EEPROMl 特 點(diǎn) ：l 隧 道 效 應(yīng)l 內(nèi) 置 升 壓 電 路 ， 電 信號(hào) 擦 除 (Electrically Erasable) l 先 擦 后 寫l 寫 入 速 度 較 慢 ， 寫 一個(gè) 數(shù) 據(jù) 的 大 約 時(shí) 間 在2-10ms之 間 。 l 結(jié) 構(gòu) ： P 基 體 源 極 S - - - - - - - - 漏 極 D 浮 柵 G1 控 制 柵 G2 N 溝 道 應(yīng) 用 ： 取 代 EPROM， 擦 除 方 便 ，但 成 本 較 高 。 小

46、 容 量 串 行 接 口 的 E2PROM， 保 存 系 統(tǒng) 設(shè) 置 等 參 數(shù) 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 65 3.3.5 閃 速 存 儲(chǔ) 器 （ Flash Memory）l 特 點(diǎn) ：l 高 速l 高 集 成 度 、 低 成 本 .l 整 片 電 擦 除 或 按 塊 電 擦除 ， 可 擦 除 100萬 次l 結(jié) 構(gòu) ： 存 儲(chǔ) 原 理 具 有 兩 種 狀 態(tài) ：1.未 寫 入 狀 態(tài) ： 浮 空 柵 極 無 電 子 ，柵 極 電 壓 大 于 1V就 開 始 導(dǎo) 通 。 2.已 寫 入 狀 態(tài) ： 浮 空 柵 極 布 滿 電 子 ，柵 極 電 壓

47、大 于 5V才 開 始 導(dǎo) 通 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 66 3.3.5 閃 速 存 儲(chǔ) 器 （ Flash Memory）l 寫 入 ：l 控 制 柵 極 和 漏 極 都 加上 高 電 壓 ， 電 子 由 源極 向 漏 極 移 動(dòng) ， 在 漏極 附 近 產(chǎn) 生 的 熱 電 子可 以 越 過 硅 表 面 到SiO2 膜 的 頂 峰 ， 在控 制 柵 極 高 電 壓 的 吸引 下 能 夠 注 入 到 浮 空柵 極 。 高 電 壓 高 電 壓地 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 67 3.3.5 閃 速 存 儲(chǔ) 器 （ Fl

48、ash Memory）l 擦 除 ：l 控 制 柵 極 接 地 ， 漏 極開 路 ， 源 極 加 高 電 壓 ，則 浮 空 柵 極 上 累 積 的電 子 逃 逸 。（ 增 強(qiáng) FN隧 道 注 入 方式 ） 正 脈 沖 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 68 3.3.5 閃 速 存 儲(chǔ) 器 （ Flash Memory）l 應(yīng) 用l 可 升 級(jí) BIOS (右 圖 )l U盤l 數(shù) 碼 相 機(jī)l 掌 上 電 腦l MP3隨 身 聽 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 69 編 程 器 全 自 動(dòng) IC通 用 編 程 器 通 用 編 程 器

49、 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 70 鐵 電 存 儲(chǔ) 器 （ FRAM, FeRAM） l Ferroelectric random access memory l 利 用 鐵 電 晶 體 的 鐵 電 效 應(yīng) 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) ，l 特 點(diǎn)l 速 度 快 ， 能 夠 像 RAM一 樣 操 作 ；l 讀 寫 功 耗 極 低 。l FRAM仍 有 最 大 訪 問 次 數(shù) 的 限 制 ， 目 前 最 大 訪 問 次數(shù) 是 100億 次 （ 10 10） ， 超 過 這 個(gè) 次 數(shù) 之 后 ， 它 僅僅 是 沒 有 了 非 易 失 性 ， 仍 可 像 普 通 R

50、AM一 樣 使 用 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 71 磁 性 隨 機(jī) 存 儲(chǔ) 器 MRAM l Magnetoresistive Random Access Memory l 基 于 半 導(dǎo) 體 和 磁 通 道 (magnetic tunnel junction-MTJ)技 術(shù) 的 固 態(tài) 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) ， 屬 于 非 揮 發(fā) 性 芯 片 。l 擦 寫 次 數(shù) 高 于 現(xiàn) 有 的 不 揮 發(fā) 存 儲(chǔ) 器 ， 可 達(dá) 1015 ；l 讀 寫 時(shí) 間 可 達(dá) 70nSl 正 在 開 發(fā) 階 段 ， 主 要 開 發(fā) 廠 商 有 IBM、 Infineon、C

51、ypress和 Motorola。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 72 3.4 主 存 儲(chǔ) 器 的 組 織l 3.4.1 主 存 儲(chǔ) 器 容 量 的 擴(kuò) 充l 由 于 一 塊 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 容 量 總 是 有 限 的 ， 因 此 一個(gè) 存 儲(chǔ) 器 總 是 由 一 定 數(shù) 量 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 構(gòu) 成 。l 要 組 成 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 器 ， 需 要 考 慮 的 問 題 ： 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 73 如 何 選 擇 芯 片 根 據(jù) 存 取 速 度 、 存 儲(chǔ) 容 量 、 電 源 電 壓 、 功 耗 及

52、成 本 等方 面 的 要 求 進(jìn) 行 芯 片 的 選 擇 。 所 需 的 芯 片 數(shù) 量 單 元位 數(shù)每 片 芯 片 單 元 數(shù) 單 元位 數(shù)存 儲(chǔ) 器 總 單 元 數(shù)芯 片 總 片 數(shù) / 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 74 例 ： 用 2114芯 片 (1K 4位 )組 成 32K 8位 的 存 儲(chǔ) 器 ， 所 需 芯 片數(shù) 為 ： 如 何 把 許 多 芯 片 連 接 起 來 l 通 常 存 儲(chǔ) 器 芯 片 在 單 元 數(shù) 和 位 數(shù) 方 面 都 與 實(shí) 際 存 儲(chǔ) 器 要求 有 很 大 差 距 ， 所 以 需 要 在 字 方 向 和 位 方 向 兩 個(gè)

53、方 面 進(jìn)行 擴(kuò) 展 。l 按 擴(kuò) 展 方 向 可 分 為 ： 位 擴(kuò) 展 、 字 擴(kuò) 展 、 字 和 位 同 時(shí) 擴(kuò) 展 。（ 片 ）位位 644K1 832K 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 75 1. 位 擴(kuò) 展l 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 字 數(shù) 和 存 儲(chǔ) 器 的 字 數(shù) 一 致 ， 只 在 位 數(shù) 方 向擴(kuò) 展 （ 擴(kuò) 字 長(zhǎng) ） 。l 例 ： 用 2114芯 片 構(gòu) 成 1K 8位 的 存 儲(chǔ) 器 。A 0 A9 WE CS2114I/O1 I/O4 操 作0 0 寫0 1 讀1 未 選 中CS WR/ 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工

54、 紫 金 學(xué) 院 76DDD047 9AA0 2114 2114CS WE 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 77 l 位 擴(kuò) 展 的 連 接 方 法 ： 將 各 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 地 址 線 、 片 選 線 和 讀 /寫 線 并聯(lián) 。 將 各 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 數(shù) 據(jù) 線 分 別 接 到 數(shù) 據(jù) 總 線 的 對(duì)應(yīng) 位 上 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 78 2. 字 擴(kuò) 展l 存 儲(chǔ) 器 芯 片 的 位 數(shù) 與 存 儲(chǔ) 器 的 位 數(shù) 一 致 ， 只 在字 數(shù) 方 向 擴(kuò) 展 （ 擴(kuò) 字 數(shù) ） 。l 例 ： 用

55、 16K 8位 的 芯 片 構(gòu) 成 64K 8位 的 存 儲(chǔ) 器 ，并 寫 出 各 芯 片 的 地 址 范 圍 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 79WE A12A13A0.D7D0A15A14 CS0 CS1 CS2 CS3片 選譯 碼 16K 8 16K 8 16K 8 16K 8 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 80 l 64K 8位 的 存 儲(chǔ) 器 需 要 16位 地 址 線 A15 A0， 而16K 8位 的 芯 片 的 片 內(nèi) 地 址 線 為 14根 ， 所 以 用 16位 地 址 線 中 的 低 14位 A13 A

56、0進(jìn) 行 片 內(nèi) 尋 址 ， 高兩 位 地 址 A15、 A14用 于 選 擇 芯 片 ， 即 選 片 尋 址 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 81 l 設(shè) 存 儲(chǔ) 器 從 0000H開 始 連 續(xù) 編 址 ， 則 四 塊 芯 片 的地 址 分 配 ：l 第 一 片 地 址 范 圍 為 ： 0000H 3FFFHl 第 二 片 地 址 范 圍 為 ： 4000H 7FFFHl 第 三 片 地 址 范 圍 為 ： 8000H BFFFHl 第 四 片 地 址 范 圍 為 ： C000H FFFFH 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院

57、 82 A15A14 A13A12A2A1A0 00 00000000000000 00 11111111111111 0000H 3FFFH 第 一 片 01 00000000000000 01 11111111111111 4000H 7FFFH 第 二 片 10 00000000000000 10 11111111111111 8000H BFFFH 第 三 片 11 00000000000000 11 11111111111111 C000H FFFFH 第 四 片 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 83 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫

58、 金 學(xué) 院 84 l 字 擴(kuò) 展 的 連 接 方 式 ： 將 所 有 芯 片 的 地 址 線 、 數(shù) 據(jù) 線 、 讀 /寫 控 制 線 并聯(lián) 。 由 片 選 信 號(hào) 區(qū) 分 被 選 芯 片 。 各 芯 片 的 片 選 信 號(hào) 分別 接 到 存 儲(chǔ) 器 高 位 地 址 譯 碼 器 的 輸 出 端 的 相 應(yīng) 位上 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 85 3. 字 和 位 同 時(shí) 擴(kuò) 展l 按 位 擴(kuò) 展 和 字 擴(kuò) 展 的 方 法 分 別 在 位 方 向 和 字 方向 擴(kuò) 展 。例 ： 用 2114(1K 4位 )芯 片 構(gòu) 成 4K 8位 的 存 儲(chǔ) 器 。

59、 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 86WE A8A9A0.D7D0A11A10 CS0 CS1 CS2 CS3片 選譯 碼 1K 4 1K 4 1K 4 1K 4 1K 4 1K 4 1K 41K 4 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 87 l 字 和 位 同 時(shí) 擴(kuò) 展 的 連 接 方 式 ： 所 有 芯 片 的 片 內(nèi) 地 址 線 、 讀 /寫 控 制 線 并 聯(lián) 。 不 同 地 址 區(qū) 域 內(nèi) （ 組 間 ） ， 同 一 位 芯 片 的 數(shù) 據(jù) 線 對(duì) 應(yīng) 地 并接 在 一 起 ， 連 接 到 數(shù) 據(jù) 總 線 的 對(duì) 應(yīng) 位

60、上 。 不 同 位 芯 片 的數(shù) 據(jù) 線 分 別 連 接 到 數(shù) 據(jù) 總 線 的 不 同 位 上 。 同 一 地 址 區(qū) 域 內(nèi) （ 組 內(nèi) ） ， 不 同 芯 片 的 片 選 信 號(hào) 連 在 一 起 ，接 到 片 選 譯 碼 器 的 同 一 輸 出 端 ； 不 同 地 址 區(qū) 域 內(nèi) 的 芯 片的 片 選 信 號(hào) 分 別 接 到 片 選 譯 碼 器 的 不 同 輸 出 端 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 88 例 1:用 512K*1位 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 構(gòu) 成 2MB的 存 儲(chǔ) 器 (存 儲(chǔ) 器按 字 節(jié) 編 址 )， 則 共 需 選 _塊 芯 片

61、 。 在 這 些 芯 片 中 ，其 中 _塊 芯 片 的 A1地 址 線 應(yīng) 對(duì) 應(yīng) 地 接 在 一 起 ；_塊 芯 片 的 讀 寫 控 制 線 應(yīng) 接 在 一 起 ； 每 _塊 芯片 的 片 選 信 號(hào) 線 應(yīng) 接 在 一 起 ； 每 _塊 芯 片 的 數(shù) 據(jù)輸 入 線 DIN應(yīng) 接 在 一 起 。 該 存 儲(chǔ) 器 地 址 總 線 至 少 _位 ， 其 中 _位 用 于 選 片 尋 址 ， _位 用 于 片 內(nèi)尋 址 。 若 存 儲(chǔ) 器 按 芯 片 容 量 劃 分 若 干 個(gè) 地 址 區(qū) 域 且 從0連 續(xù) 編 址 ， 則 第 一 個(gè) 地 址 區(qū) 域 的 最 后 一 個(gè) 地 址 為_H， 最

62、 后 一 個(gè) 地 址 區(qū) 域 的 第 一 個(gè) 地 址 為_H。 該 存 儲(chǔ) 器 應(yīng) 選 擇 具 有 _個(gè) 輸 入_個(gè) 輸 出 的 譯 碼 器 用 于 選 片 ， 一 個(gè) 輸 出 端 控 制_塊 芯 片 的 _信 號(hào) 。323232 8421 2 1907FFFF180000 248 片 選 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 89 例 2:用 256K*1位 的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 構(gòu) 成 16MB的 存 儲(chǔ) 器 (存 儲(chǔ) 器按 字 節(jié) 編 址 )， 則 共 需 選 _塊 芯 片 。 在 這 些 芯 片 中 ，其 中 _塊 芯 片 的 A1地 址 線 應(yīng) 對(duì) 應(yīng) 地

63、 接 在 一 起 ；_塊 芯 片 的 讀 寫 控 制 線 應(yīng) 接 在 一 起 ； 每 _塊 芯片 的 片 選 信 號(hào) 線 應(yīng) 接 在 一 起 ； 每 _塊 芯 片 的 數(shù) 據(jù)輸 入 線 DIN應(yīng) 接 在 一 起 。 該 存 儲(chǔ) 器 地 址 總 線 至 少 _位 ， 其 中 _位 用 于 選 片 尋 址 ， _位 用 于 片 內(nèi)尋 址 。 若 存 儲(chǔ) 器 按 芯 片 容 量 劃 分 若 干 個(gè) 地 址 區(qū) 域 且 從0連 續(xù) 編 址 ， 則 第 一 個(gè) 地 址 區(qū) 域 的 最 后 一 個(gè) 地 址 為_H， 最 后 一 個(gè) 地 址 區(qū) 域 的 第 一 個(gè) 地 址 為_H。 該 存 儲(chǔ) 器 應(yīng) 選

64、擇 具 有 _個(gè) 輸 入_個(gè) 輸 出 的 譯 碼 器 用 于 選 片 ， 一 個(gè) 輸 出 端 控 制_塊 芯 片 的 _信 號(hào) 。512512512 86424 6 1803FFFFFC0000 6648 片 選 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 90 例 3:某 微 機(jī) 系 統(tǒng) 有 16根 地 址 線 ， 8根 數(shù) 據(jù) 線 ， 地 址空 間 安 排 為 ： 16KB系 統(tǒng) 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) ， 用 ROM芯 片 ， 安 排 在 地 址 最 低 區(qū) ； 接 著 留 出 16KB的設(shè) 備 地 址 空 間 ； 其 后 的 32KB作 為 用 戶 程 序 區(qū) ，采 用

65、 RAM芯 片 。 給 定 芯 片 如 下 ， 請(qǐng) 畫 出 連 線圖 ， 給 出 各 存 儲(chǔ) 區(qū) 的 地 址 范 圍 。 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 91 l ROM區(qū) ： 16K 8位 ， 需 1片 16K 8位 ROM芯 片l RAM區(qū) ： 32K 8位 ， 需 2片 16K 8位 RAM芯 片l I/O區(qū) ： 16K 8位 ， 主 存 不 應(yīng) 使 用ROMD7 D0A 13 A0 CS DE RAMD7 D0A13 A0 CS RD WR 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 92 A15A14 A13A12A2A1A0 00

66、 00000000000000 00 11111111111111 0000H 3FFFH ROM區(qū) 01 00000000000000 01 11111111111111 4000H 7FFFH I/O區(qū) 10 00000000000000 10 11111111111111 8000H BFFFH RAM區(qū) 1 11 00000000000000 11 11111111111111 C000H FFFFH RAM區(qū) 2 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 93 ROMA13 A0 CS DE RAMD7 D0 A 15 A14 CS RD WR RAMY0 CS RD WR地 址 譯 碼 器MEMR Y2 Y3Y1R/W 2021年 5月 2日 星 期 日 南 理 工 紫 金 學(xué) 院 94 l 例 4l 已 知 某 模 型 機(jī) 地 址 總 線 為 17位 （ A 160） ， 數(shù) 據(jù) 總 線8位 （ D70） （ 雙 向 ） ， MREQ為 訪 存 請(qǐng) 求 信 號(hào) （ 低電 位 有 效 ） ， R/W為 讀 寫 控 制 信 號(hào) （ 低 電 位 寫 ， 高