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1、第六章 存儲(chǔ)器系統(tǒng),教學(xué)重點(diǎn) 芯片SRAM 2114和DRAM 2186 芯片EPROM 2764 SRAM、EPROM與CPU的連接,5.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述,一、存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 主存（內(nèi)存）：位于“主機(jī)”內(nèi)部的存儲(chǔ)器，一般由半導(dǎo)體器件構(gòu)成。特點(diǎn)是存取速度快、功耗低、但相對(duì)容量小。用來(lái)存放當(dāng)前機(jī)器運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。 輔存（外存）：一般由光、磁材料構(gòu)成。特點(diǎn)是容量大、相對(duì)成本低，但CPU不能直接對(duì)其讀寫。,三級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng),Cache（高速緩沖存儲(chǔ)器）：在速度上與CPU完全匹配，成為內(nèi)存的一部分。,三級(jí)存儲(chǔ)體系的優(yōu)點(diǎn)：解決了存儲(chǔ)器在速度、容量、價(jià)格上的矛盾。,二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類,三、存
2、儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo),存儲(chǔ)容量 存取速度 功耗 可靠性和工作壽命,存儲(chǔ)容量,每一個(gè)存儲(chǔ)芯片或芯片組能夠存儲(chǔ)的二進(jìn)制位數(shù)或者所包含的字節(jié)總數(shù)。 表示方法：pi pB（計(jì)算機(jī)中） 其中p為存儲(chǔ)單元數(shù)，i為每個(gè)單元地址存放的二進(jìn)制位數(shù)。p與地址線數(shù)量有關(guān)，i與數(shù)據(jù)線數(shù)量有關(guān)。,2k i（k為地址線根數(shù)）,存取時(shí)間、功耗、電源,存取時(shí)間：CPU訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器（寫入或讀出）所需的時(shí)間。一般以ns 為單位。 功耗：每個(gè)存儲(chǔ)單元所耗的功率（uw/單元） 每個(gè)芯片的總功率（mw/芯片） 可靠性和工作壽命,6.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片,教學(xué)重點(diǎn) 靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM,一、半導(dǎo)體存
3、儲(chǔ)芯片的結(jié)構(gòu), 存儲(chǔ)體：由多個(gè)存儲(chǔ)單元構(gòu)成，用來(lái)存儲(chǔ)信息。 地址譯碼電路：根據(jù)輸入的地址編碼來(lái)選中芯片內(nèi)某 個(gè)特定的存儲(chǔ)單元。 片選和讀寫控制邏輯：選中存儲(chǔ)芯片，控制讀寫操作。,地址譯碼方式,單譯碼結(jié)構(gòu) 雙譯碼結(jié)構(gòu)：可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)，是主要采用的譯碼結(jié)構(gòu),,二、 RAM特點(diǎn),靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM 信息存儲(chǔ)在觸發(fā)器中。一般用于Cache。 雙極型：速度快、集成度低、功耗大 MOS型：速度慢、集成度高、功耗低 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM 信息存儲(chǔ)在極間電容上。一般用于主存。,靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM,2114芯片 1K4。10根地址線，4根數(shù)據(jù)線，CS為片選端，WE為讀寫控制端，1為讀，0為寫 6116芯片 2
4、K8。 11根地址線，8根數(shù)據(jù)線，CE為片選端，WE為寫控制端， OE為讀控制端,三、只讀存儲(chǔ)器ROM,教學(xué)重點(diǎn) EPROM2732,ROM特點(diǎn),掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改 PROM：允許一次編程，此后不可更改 EPROM：用紫外光擦除，擦除后可編程；并允許用戶多次擦除和編程 EEPROM（E2PROM）：采用加電方法在線進(jìn)行擦除和編程，也可多次擦寫 Flash Memory（閃存）：能夠快速擦寫的EEPROM，但只能按塊（Block）擦除,可擦除EPROM,出廠未編程前，每個(gè)基本存儲(chǔ)單元都是信息“1”。 編程就是將某些單元寫入信息“0”。 頂部開有一個(gè)圓形的石英窗口，用于紫外線透
5、過(guò)擦除原有信息。 一般使用專門的編程器（燒寫器）進(jìn)行編程。編程后，應(yīng)該貼上不透光封條。,一EPROM芯片2732,12根地址線A11A0 8根數(shù)據(jù)線O7O0 片選CE 讀控制OE 編程電壓VPP（+12.5或+25V） 存儲(chǔ)容量為4K8,,,2732的工作方式,2732在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用步驟,將匯編源程序匯編為機(jī)器代碼文件 用寫入器將機(jī)器代碼的數(shù)據(jù)寫入EPROM芯片 將EPROM芯片裝入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行 若程序有問(wèn)題，取出芯片用紫外線擦除器清除EPROM芯片數(shù)據(jù) 重復(fù)上述過(guò)程，完成程序設(shè)計(jì)功能,6.4存儲(chǔ)器與CPU的連接,一、連接時(shí)注意的問(wèn)題 設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)時(shí)，先確定主存容量的大小、存儲(chǔ)器芯片
6、的容量和類型等。 在分配地址時(shí)，要將RAM、ROM分區(qū)域安排。,二、地址譯碼方式,數(shù)據(jù)線的連接 控制線的連接 地址線的連接,根據(jù)所分配的地址，使CPU能完成對(duì)存儲(chǔ)器的片選和字選。 片選：對(duì)存儲(chǔ)器芯片的選擇 字選：在選中的芯片內(nèi)再選擇某一存儲(chǔ)單元。由芯片內(nèi)部的譯碼器完成。,,CPU的低位地址線接芯片的片內(nèi)地址線； CPU的高位地址線接芯片的片選端。 特點(diǎn)：連接簡(jiǎn)單，不需另外的硬件電路，但會(huì)造成地址的不連續(xù)和重疊。,1線選法,線選法舉例,RAM：1800H1BFFH,RAM：1400H17FFH,RAM：0C00H0FFFH,,地址不連續(xù)； 重疊地址為23=8個(gè)。由于A15A13未用，則A15A1
7、4 A13為000111時(shí)，均可選中某單元。,,2全譯碼法,采用譯碼電路，且CPU的高位地址線全部參加譯碼。,ROM：8000H83FFH,RAM：8400H87FFH,,地址連續(xù)； 每個(gè)存儲(chǔ)單元只有唯一的地址。,,3部分譯碼法,采用譯碼電路，但僅有CPU的部分高位地址線參加譯碼。,ROM：0000H03FFH,RAM：0800H0BFFH,,地址不連續(xù)； 重疊地址為25=32個(gè)。由于A15A12、 A10未用，則它們?yōu)?000011111時(shí)，均可選中某單元。,,三、存儲(chǔ)器連接舉例,例SRAM6264的連接,全譯碼：1E000H1FFFFH,部分譯碼： F4000HF5FFFH等,,例2SRA
8、M6264的連接設(shè)計(jì),遇0用或（非）門；遇1用與（非）門,問(wèn)題 1：若要6264的地址范圍是FE000HFFFFFH，該用什么門電路實(shí)現(xiàn)？ 問(wèn)題 2：還是1E000H1FFFFH地址范圍，還可以用其它什么門電路實(shí)現(xiàn)？,例 3SRAM6116的連接,SRAM6116： 0000F07FFH；0800H0FFFH；100017FFH；1800F1FFFH；200027FFH,問(wèn)題 1：若6116改為3片且地址范圍是08000FFFH、 300037FFH 、38003FFFH，該如何修改設(shè)計(jì)？,問(wèn)題 2：若采用8088CPU且A19A16要求為全0，該如何修改設(shè)計(jì)？,,MREQ,,A15,A14,
9、A13,A12,A11A0,D0D7,RD,WR,,,Z80 CPU,VCC,擴(kuò)展用,,,,74LS138,G2B,G1,G2A,,,B,A,C,Y7,Y0,,,Y2,,Y1,,EPROM2732：0000H0FFFH；1000H1FFFH SRAM6116：2000H27FFH；28002FFFH,,例 4綜合舉例,存儲(chǔ)器連接的設(shè)計(jì)方法總結(jié),數(shù)據(jù)線：對(duì)應(yīng)相連（8位CPU） 控制線：對(duì)應(yīng)相連（RD、WR） SRAM要接讀寫線；EPROM只接讀控制線 地址線： 根據(jù)題意，列出所有芯片的地址分配表； CPU的低位地址線接芯片的片內(nèi)地址線； 分析表中的高位地址，若是 一塊芯片：遇 0 則用或（非）門
10、；遇 1 則用與（非）門 多塊芯片：采用譯碼器,,靜態(tài)RAM6116（2K8）,+5V,CPU 8086 最小工作摸式,若CPU改用8088CPU,SRAM還用6116,,,圖4-17 用10241位的芯片組成1K RAM的方框圖,,,位擴(kuò)展,圖4-18 用2564位的芯片組成1K RAM的方框圖,,,,字位全擴(kuò)展,,圖4-19 用2114芯片組成4K RAM線選控制譯碼結(jié)構(gòu)圖,線選法,表4-4 線選方式地址分布,A15 A14 A13 A12 A11 A10,,,圖4-20 用2114芯片組成4K RAM局部譯碼結(jié)構(gòu)圖,部分譯碼法,圖4-21 用2114芯片組成4K RAM全局譯碼結(jié)構(gòu)圖,全部譯碼法,,DRAM芯片的應(yīng)用,DRAM位擴(kuò)展,DRAM字位全擴(kuò)展,
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