1、第第2章章 存儲器基礎存儲器基礎 1.本章主要內容：本章主要內容： 存儲器概述、半導體存儲器、典型存儲器芯片。存儲器概述、半導體存儲器、典型存儲器芯片。 2.本章重點：本章重點： 典型存儲器芯片及其功能典型存儲器芯片及其功能 3.本章難點：本章難點： 典型存儲器芯片即功能典型存儲器芯片即功能 4.教學內容如下教學內容如下 存儲器是機器碼指令和數據的器件。CPU取指和執行訪問存儲器的指令都需要與存儲器打交道。存儲器性能的好壞在很大程度上影響著微型計算機系統的性能。 3.1微機系統存儲器體系結構微機系統存儲器體系結構 分為四級：最內一級為內部寄存器組，第二級為高速緩沖存儲器(cache)，第三級為

2、內存儲器，最外面一級為外存儲器。從上至下，它們在存儲容量上依次遞增，而在存取速度和單位價格上依次遞減。 3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM RAM又稱為讀寫存儲器。但斷電后RAM中存放的信息將丟失。RAM適宜存放原始數據、中間結果及最后的運算結果，因此又稱為數據存儲器。 3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM RAM又稱為讀寫存儲器。但斷電后RAM中存放的信息將丟失。RAM適宜存放原始數據、中間結果及最后的運算結果，因此又稱為數據存儲器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一種靜

3、態RAM。存儲單元電路以雙穩電路為基礎，故狀態穩定，不掉電信息就不會丟失。 3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM RAM又稱為讀寫存儲器。但斷電后RAM中存放的信息將丟失。RAM適宜存放原始數據、中間結果及最后的運算結果，因此又稱為數據存儲器。 (1)SRAM(Static RAM) SRAM是一種靜態RAM。存儲單元電路以雙穩電路為基礎，故狀態穩定，不掉電信息就不會丟失。 (2)DRAM(Dynamic RAM) DRAM是一種動態RAM。存儲單元電路以電容為基礎。依靠電容存儲信息充電后為“1”，放電后為“0”。 由于電容存在泄漏電流的放電作

4、用，“1”的保持時間只有幾毫秒，為了不丟失信息，每隔12毫秒必須對保持“1”的電容重新充電，這稱為動態RAM的定時刷新。 動態RAM的電路簡單、集成度高、功耗小、價格便宜，但不掉電也會因電容放電而丟失信息，需為之設置專門的刷新電路。 3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM ROM是計算機運行時只能執行讀操作的存儲器。 掉電后ROM中存放的數據不會丟失。因此在微機系統中ROM適宜存放程序、常數、表格等，因此又稱為程序存儲器。 ROM有以下五類： (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器

5、(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示用戶通過其他技術手段可將程序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。

6、最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀出的電源都用+5V，故能在線(不脫離它所在的微機系統)改寫。3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM ROM是計算機運行時只能執行讀操作的存儲器。 掉電后ROM中存放的數據不會丟失。因此在微機系統中ROM適宜存放程序、常數、表格等，因此又稱為程序存儲器。 ROM有以下五類： (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示用戶通過其他技術手段可將程

7、序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀出的電源都用+5V，故能在

8、線(不脫離它所在的微機系統)改寫。3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM ROM是計算機運行時只能執行讀操作的存儲器。 掉電后ROM中存放的數據不會丟失。因此在微機系統中ROM適宜存放程序、常數、表格等，因此又稱為程序存儲器。 ROM有以下五類： (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示用戶通過其他技術手段可將程序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫

9、離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀出的電源都用+5V，故能在線(不脫離它所在的微機系統)改寫。3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的

10、分類 。 1.RAM 2.ROM ROM是計算機運行時只能執行讀操作的存儲器。 掉電后ROM中存放的數據不會丟失。因此在微機系統中ROM適宜存放程序、常數、表格等，因此又稱為程序存儲器。 ROM有以下五類： (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示用戶通過其他技術手段可將程序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(

11、Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀出的電源都用+5V，故能在線(不脫離它所在的微機系統)改寫。3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM ROM是計算機運行時只能執行讀操作的存儲器。 掉電后ROM中存放的

12、數據不會丟失。因此在微機系統中ROM適宜存放程序、常數、表格等，因此又稱為程序存儲器。 ROM有以下五類： (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示用戶通過其他技術手段可將程序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表

13、示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀出的電源都用+5V，故能在線(不脫離它所在的微機系統)改寫。3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM)：它是ROM。前續字母P表示

14、用戶通過其他技術手段可將程序寫入PROM，但程序一經寫入就不能改寫。PROM寫入程序的速度很慢，且要用到高壓，所以必須離線(脫離它所在的微機系統)寫入，用特定的編程器將程序寫入之。 (3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)：首先它是PROM，具有PROM的一切特點。新的前續字母E表示可擦除。即它原先的程序可用紫外線擦除器擦去。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM)：這是近年發展起來的一種只讀存儲器，它具有PROM特征。最前兩個前續字母EE表示它的用電擦除。即所謂電擦除方式。而且擦除、寫入、讀

15、出的電源都用+5V，故能在線(不脫離它所在的微機系統)改寫。 (5)閃速存儲器( Flash Memory)：簡稱FLASH，是20世紀80年代中期推出的新型器件。它可以在在線條件下，即在計算機內進行擦除、改寫。因而稱為快擦寫型存儲器或閃速存儲器。它具有芯片整體電擦除或分區電擦除和可再編程功能，從而使它成為性能價格比和可靠性最高的可讀寫、非易失性存儲器。 3.2半導體存儲器半導體存儲器 。3.2.1 存儲器的分類存儲器的分類 。 1.RAM 2.ROM (1)掩模ROM：在半導體工廠生產時，已經用掩模技術將程序嵌入芯片。 (2)可編程只讀存儲器(Programmable ROM，PROM) (

16、3)紫外線擦除可編程只讀存儲器EPROM(Erasable PROM，EPROM)。 (4)電擦除可編程只讀存儲器EEPROM(Electrically Erasable PROM) (5)閃速存儲器( Flash Memory)，簡稱FLASH。磁盤磁帶ROMRAM存儲器外存儲器內存儲器動態RAM靜態RAM閃存Flash Memory電擦除EEPROM紫外線擦除EPROM可編程PROM掩模式ROM3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 存儲容量用“存儲單元個數每個單元的存儲位數”來表示。例如，存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數，那么該存儲器酌容量為25

17、6 x8位。 存儲器芯片的容量Q，地址線為N位，數據線為M位，則Q=M 。 2.存取速度 (1)存取時間：一次存儲器讀/寫操作時間。 (2)存取周期：是指連續兩次存儲器讀/寫操作之間所需要的最小時間間隔。 3.功耗功耗 反映了存儲器耗電的多少，同時也相應地反映了它的發熱程度（溫度會限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，這有利于存儲器的工作穩定性。雙極型半導體存儲器的功耗高于MOS型存儲器。 4.可靠性可靠性通常以平均無故障時間(Mean Time between Failures,MTBF)來衡量。平均無故障時間可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。平均無故障時間越長，則可靠性越高。 5.性能

18、/價格比 性能/價格比用于衡量存儲器的經濟性能，它是存儲容量、存取速度、可靠性、價格等因素的綜合指標，其中的價格還應包括系統中因使用存儲器而附加的線路的價格。 2N3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 存儲容量用“存儲單元個數每個單元的存儲位數”來表示。例如，存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數，那么該存儲器酌容量為256 x8位。 存儲器芯片的容量Q，地址線為N位，數據線為M位，則Q=M 。 2.存取速度 (1)存取時間：一次存儲器讀/寫操作時間。 (2)存取周期：是指連續兩次存儲器讀/寫操作之間所需要的最小時間間隔。 3.功耗功耗 反映了存儲器耗電的

19、多少，同時也相應地反映了它的發熱程度（溫度會限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，這有利于存儲器的工作穩定性。雙極型半導體存儲器的功耗高于MOS型存儲器。 4.可靠性可靠性通常以平均無故障時間(Mean Time between Failures,MTBF)來衡量。平均無故障時間可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。平均無故障時間越長，則可靠性越高。 5.性能/價格比 性能/價格比用于衡量存儲器的經濟性能，它是存儲容量、存取速度、可靠性、價格等因素的綜合指標，其中的價格還應包括系統中因使用存儲器而附加的線路的價格。 3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 存儲容量用

20、“存儲單元個數每個單元的存儲位數”來表示。例如，存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數，那么該存儲器酌容量為256 x8位。 存儲器芯片的容量Q，地址線為N位，數據線為M位，則Q=M 。 2.存取速度 (1)存取時間：一次存儲器讀/寫操作時間。 (2)存取周期：是指連續兩次存儲器讀/寫操作之間所需要的最小時間間隔。 3.功耗 反映了存儲器耗電的多少，同時也相應地反映了它的發熱程度（溫度會限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，這有利于存儲器的工作穩定性。雙極型半導體存儲器的功耗高于MOS型存儲器。 4.可靠性可靠性通常以平均無故障時間(Mean Time between Failures

21、,MTBF)來衡量。平均無故障時間可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。平均無故障時間越長，則可靠性越高。 5.性能/價格比 性能/價格比用于衡量存儲器的經濟性能，它是存儲容量、存取速度、可靠性、價格等因素的綜合指標，其中的價格還應包括系統中因使用存儲器而附加的線路的價格。 3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 存儲容量用“存儲單元個數每個單元的存儲位數”來表示。例如，存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數，那么該存儲器酌容量為256 x8位。 存儲器芯片的容量Q，地址線為N位，數據線為M位，則Q=M 。 2.存取速度 (1)存取時間：一次存儲器讀/寫操作

22、時間。 (2)存取周期：是指連續兩次存儲器讀/寫操作之間所需要的最小時間間隔。 3.功耗功耗 反映了存儲器耗電的多少，同時也相應地反映了它的發熱程度（溫度會限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，這有利于存儲器的工作穩定性。雙極型半導體存儲器的功耗高于MOS型存儲器。 4.可靠性可靠性通常以平均無故障時間(Mean Time between Failures,MTBF)來衡量。平均無故障時間可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。平均無故障時間越長，則可靠性越高。 5.性能/價格比 性能/價格比用于衡量存儲器的經濟性能，它是存儲容量、存取速度、可靠性、價格等因素的綜合指標，其中的價格還應包括系統中

23、因使用存儲器而附加的線路的價格。 3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 存儲容量用“存儲單元個數每個單元的存儲位數”來表示。例如，存儲器有256個單元，每個單元存放8位二進制數，那么該存儲器酌容量為256 x8位。 存儲器芯片的容量Q，地址線為N位，數據線為M位，則Q=M 。 2.存取速度 (1)存取時間：一次存儲器讀/寫操作時間。 (2)存取周期：是指連續兩次存儲器讀/寫操作之間所需要的最小時間間隔。 3.功耗功耗 反映了存儲器耗電的多少，同時也相應地反映了它的發熱程度（溫度會限制集成度的提高）。通常要求是功耗小，這有利于存儲器的工作穩定性。雙極型半導體存儲器的

24、功耗高于MOS型存儲器。 4.可靠性可靠性通常以平均無故障時間(Mean Time between Failures,MTBF)來衡量。平均無故障時間可以理解為兩次故障之間的平均時間間隔。平均無故障時間越長，則可靠性越高。 5.性能/價格比 性能/價格比用于衡量存儲器的經濟性能，它是存儲容量、存取速度、可靠性、價格等因素的綜合指標，其中的價格還應包括系統中因使用存儲器而附加的線路的價格。 3.2.2 存儲器的主要性能指標存儲器的主要性能指標 1.存儲容量 2.存取速度 3.功耗功耗 4.可靠性 5.性能/價格比 用戶選用存儲器時，應針對具體的用途，側重考慮要滿足某種性能，以利于用戶選用存儲器時

25、，應針對具體的用途，側重考慮要滿足某種性能，以利于降低整個系統的價格。例如，選用外存儲器要求它有較大的存儲容量，但對于存降低整個系統的價格。例如，選用外存儲器要求它有較大的存儲容量，但對于存取是否高速則不作要求；高速緩存要求較高的存取速度，但對于其存儲容量則不取是否高速則不作要求；高速緩存要求較高的存取速度，但對于其存儲容量則不過高要求。過高要求。3.3典型存儲器芯片典型存儲器芯片在微型計算機應用系統中，常用的存儲器類型主要有SRAM、EPROM等。3.3.1 靜態隨機存取存儲器靜態隨機存取存儲器 一般采用CMOS工藝制造，由單一的+5V電源供電，額定功耗為200mW左右。存儲速度較快，一般為

26、200ns左右。 3.3.1 靜態隨機存取存儲器靜態隨機存取存儲器 (腳號與腳名解釋) RAM邏輯符號1.SRAM功能表 當 輸入1時，表示SRAM未被選中，本芯片不響應，具體表現是數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，此時 和 輸入都為1，本芯片雖被選中，但沒有收到任何操作信號，本芯片仍不響應，具體表現是 數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入0、 輸入1，本片被選中同時收到讀操作信號，本片響應：將本片的，由 Ak-1A0輸入的地址確定的某單元中的數據從D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，

27、 輸入1、 輸入0，本片被選中同時收到寫操作信號，本片響應：將D7D0上的數據輸入由Ak-1A0輸入的地址確定的本片某單元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中沒有列出地址線功能表中沒有列出地址線Ak-1A0，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如上述、提及），沒有必要列入表中。上述、提及），沒有必要列入表中。 當 輸入1時，表示SRAM未被選中，本芯片不響應，具體表現是數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，此時 和 輸入都為1，本芯片雖被選中，但沒有收到任何操作信號，本芯片仍不響應，具體表現是 數據線D7D0對外呈

28、高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入0、 輸入1，本片被選中同時收到讀操作信號，本片響應：將本片的，由 Ak-1A0輸入的地址確定的某單元中的數據從D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入1、 輸入0，本片被選中同時收到寫操作信號，本片響應：將D7D0上的數據輸入由Ak-1A0輸入的地址確定的本片某單元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中沒有列出地址線功能表中沒有列出地址線Ak-1A0，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如上述、提及），沒有必要列入表中。上述、提及），沒有必要列

29、入表中。 1.SRAM功能表 當 輸入1時，表示SRAM未被選中，本芯片不響應，具體表現是數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，此時 和 輸入都為1，本芯片雖被選中，但沒有收到任何操作信號，本芯片仍不響應，具體表現是 數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入0、 輸入1，本片被選中同時收到讀操作信號，本片響應：將本片的，由 Ak-1A0輸入的地址確定的某單元中的數據從D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入1、 輸入0，本片被選中同時收到寫操作信號，本片響應：將D7D0上的數據輸入由Ak-1

30、A0輸入的地址確定的本片某單元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中沒有列出地址線功能表中沒有列出地址線Ak-1A0，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如上述、提及），沒有必要列入表中。上述、提及），沒有必要列入表中。 1.SRAM功能表 當 輸入1時，表示SRAM未被選中，本芯片不響應，具體表現是數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，此時 和 輸入都為1，本芯片雖被選中，但沒有收到任何操作信號，本芯片仍不響應，具體表現是 數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入0、 輸入1，本片被選

31、中同時收到讀操作信號，本片響應：將本片的，由 Ak-1A0輸入的地址確定的某單元中的數據從D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入1、 輸入0，本片被選中同時收到寫操作信號，本片響應：將D7D0上的數據輸入由Ak-1A0輸入的地址確定的本片某單元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中沒有列出地址線功能表中沒有列出地址線Ak-1A0，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如上述、提及），沒有必要列入表中。上述、提及），沒有必要列入表中。 1.SRAM功能表 當 輸入1時，表示SRAM未被選中，本芯片

32、不響應，具體表現是數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中，此時 和 輸入都為1，本芯片雖被選中，但沒有收到任何操作信號，本芯片仍不響應，具體表現是 數據線D7D0對外呈高阻態。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入0、 輸入1，本片被選中同時收到讀操作信號，本片響應：將本片的，由 Ak-1A0輸入的地址確定的某單元中的數據從D7D0送出。功能表中的Dout扼要表示此意。 當 輸入0時，表示SRAM被選中， 輸入1、 輸入0，本片被選中同時收到寫操作信號，本片響應：將D7D0上的數據輸入由Ak-1A0輸入的地址確定的本片某單元。功能表中的Din扼要表示此意。 功能表中

33、沒有列出地址線功能表中沒有列出地址線Ak-1A0，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如，不是此線不起作用，而是因為作用顯而易見（如上述、提及），沒有必要列入表中。上述、提及），沒有必要列入表中。 1.SRAM功能表 時刻為第一個激勵信號輸入時間；時刻為最后一個激勵信號輸入時間；時刻為本芯片響應穩定，開始輸出穩定數據的時間；和之間的延時，它是SRAM對讀激勵的響應時間，稱為讀取時間。 2.SRAM時序 (1)“讀”時序：縱軸為信號電壓，橫軸為時間。 時刻為第一個激勵信號輸入時間；時刻為最后一個激勵信號輸入時間；時刻激勵信號開始撤銷，亦即第一個“激勵信號撤銷”時間；一個時段是指時刻和之間的延

34、時，它是SRAM對寫激勵的響應時間，稱為存儲時間。 2.SRAM時序 (1)“寫”時序：縱軸為信號電壓，橫軸為時間。3.3.2 EPROM (腳號與腳名解釋) 1.EPROM功能表在線為ROM，可“Read”離線為EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”)EPROM怎么知道自己是否“在線”呢：Vpp輸入5v為在線；輸入12.5v為離線。 1.EPROM功能表在線為ROM，可“Read”離線為EPROM，可“Programmable” (可“Erasable”) EPROM離線功能很重要，但與構建微機系統無關。略去功能表相關行列得: 在線EPROM功能表 EPROM功

35、能表與邏輯符號 在線EPROM邏輯符號在線EPROM功能表 EPROM與與SRAM比對比對 在線EPROM邏輯符號在線EPROM功能表 SRAM功能表 SRAM邏輯符號 EPROM與與SRAM比對比對 在線EPROM邏輯符號在線EPROM功能表 SRAM功能表 SRAM邏輯符號 EPROM與與SRAM比對結比對結論：論： 兩者兩者“讀讀”功能完全相功能完全相同同“讀讀” 時序完全相同。時序完全相同。 EPROM無在線無在線“寫寫”功能而功能而SRAM有，故有，故SRAM多一根控制輸入線，功能表多一根控制輸入線，功能表多一行；而多一行；而EPROM數據線數據線為單向線，為單向線，SRAM數據線為

36、數據線為雙向線。雙向線。 SRAM功能表蘊含了功能表蘊含了EPROM的在線功能表。的在線功能表。3.3.3EEPROM(電擦除可編程電擦除可編程ROM) EPROM擦除、編程都要離線，起來仍然不太方便。EEPROM的主要特點是能在線寫。 NMC98C64A見下圖2-6。 1.芯片引腳芯片引腳名稱和功能一如前述芯片，I/O70即前面芯片的D70。 2.讀寫功能基本符合SRAM功能表 (1)讀功能一如SRAM。 (2)寫功能與SRAM略有不同：每寫一次后應檢測1號腳，為高時方可進行下一次寫。 SRAM邏輯圖功能表3.3.4Flash EEPROM優點很多，但是其寫入時間太長。人們希望寫入速度快似S

37、RAM，掉電后存儲內容又不丟失的存儲器。為此，“閃存”(Flash Memory)應運而生。 1.TMS28F040的引腳排列如圖 ：19條地址線A0A18 ，8條數據線DQ0DQ7 該芯片的容量為512K8位，寫允許信號 ，輸出允許信號 SRAM邏輯圖功能表 2.讀寫 必須先寫入所謂命令到該芯片才能讀寫。讀寫功能基本符合SRAM功能表 3.4抽象存儲器抽象存儲器 提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器接入總線的通用方法。提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器接入總線的通用方法。ABCBDB CPU 外部設備1 .Bus I/O接口1 外部設備2 I/O接口2 外部設備n I/O接口n 存儲器3.

38、4抽象存儲器抽象存儲器 提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器接入總線的通用方法。提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器接入總線的通用方法。 存儲器雖然種類繁多，但是其讀寫功能基本類同。從簡化概念便于理解出發，將各類存儲器抽象成下圖。 對于SRAM，此圖完全吻合其功能；對于EPROM，此圖吻合其在線功能；對于EEPROM(NMC98C64A)此圖幾乎完全吻合其功能；對于Flash(TMS28F040),對其寫入命令后，其讀寫功能吻合此圖。 由此可見提出此圖目的可以達到：提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器提出抽象存儲器概念是為了提出將存儲器接入總線的通用方法。接入總線的通用方法。微機系統工作原理再

39、理解微機系統工作原理再理解 3.4存儲器與總線的連接存儲器與總線的連接 3.4.1 存儲器接入總線方法存儲器接入總線方法 存儲器用于存放程序與數據。一般用非易失性存儲器ROM來存放程序，用易失性存儲器RAM存放數據。 計算機的存儲器有兩種體系結構：普林斯頓體系結構和哈佛體系結構。 普林斯頓結構，它的特點是計算機只有一個存儲器地址空間，ROM和RAM被安排在這一地址空間的不同區域，CPU訪問ROM和訪問RAM使用相同的指令，因此總線上也就只有一種存儲器讀激勵。 8086、奔騰、ARM等計算機系統采用的是普林斯頓結構。 哈佛結構的特點是計算機的ROM和RAM被安排在兩個不同的地址空間，ROM和RA

40、M可以有相同的地址，CPU訪問ROM和訪問RAM使用的是不同的訪問指令，于是總線上也就有兩種存儲器讀激勵。兩種讀激勵的區別體現在控制總線上：RAM的讀控制信號 和ROM的讀控制信號MCS-51系列單片機采用的是哈佛結構。RDRDWR 將總線CB上的激勵(控制信號)化為存儲器激勵 、 將存儲器響應(由D7D0輸出)接入總線DB。 (1)存儲器與總線連接方法 存儲器接入總線的理論基礎是化總線激勵為存儲器激勵，化存儲器響應為總線響應： 將總線AB上的激勵(地址信號)化為存儲器激勵 和Ak-1A0RDWR 將總線CB上的激勵(控制信號)化為存儲器激勵 、 將存儲器響應(由D7D0輸出)接入總線DB。

41、依此將存儲器接入總線，見圖。依此將存儲器接入總線，見圖。 注意：圖中芯片內的字母表示芯片的引腳，芯片外的字母表示總線的引腳。注意：圖中芯片內的字母表示芯片的引腳，芯片外的字母表示總線的引腳。ABL為為AB的低的低k位，位，ABH為為AB中中ABL之外的高若干位之外的高若干位 (1)存儲器與總線連接方法 存儲器接入總線的理論基礎是化總線激勵為存儲器激勵，化存儲器響應為總線響應： 將總線AB上的激勵(地址信號)化為存儲器激勵 和Ak-1A0 (2)存儲器與CPU工作速度匹配考慮 響應時間是存儲器的重要參數，它是獲得全部激勵到做出響應之間的時間。這可以從該從片技術資料查得。 CPU工 作速度亦為兩個

42、參數：讀延時和寫延時，。 讀延時必須大于讀取時間，寫延時必須大于存儲時間。 例1：CPU工作在第I步：從存儲器取指。分析微機系統工作過程。 例2：CPU工作第步：執行“寫I/O接口”指令。分析微機系統工作過程。 上述方法適合于普林斯頓體系。而對于哈佛體系，比如MCS-51單片機，存儲器接入總線方法見圖b)和c)。 圖3-10中存儲器各引腳接入總線的接法基本是確定的： 依下標對應原則，D7D0與8位DB連接、Ak-1A0與ABL連接； 存儲器的讀寫使能輸入腳、與總線對應引腳相連。 抽象部分僅存儲器片選輸入腳和與地址總線引腳ABH的連接，更具體的說抽象在譯碼器。一個設計正確的譯碼器會將ABH上的某

43、地址碼譯成0送存儲器片選輸入腳，作為存儲器片選信號。 3.4.2地址譯碼方法地址譯碼方法 1 譯碼器譯碼器 譯碼器是一個多輸入單輸出的邏輯器件。其定義是：輸入端輸入某代碼時，輸出端輸出有效信號的邏輯器件叫譯碼器。 下圖譯碼器有3位輸入線，1位輸出線。當輸入為3位某代碼某代碼時輸出端輸出有有效信號效信號。輸入3位其他代碼時輸出端輸出無效信號無效信號。 有效信號為高電平(邏輯1)叫譯中為高譯碼器，有效信號為低電平(邏輯0)叫譯中為低譯碼器。 將8個譯中為低譯碼器封裝在一起，加上三個譯碼控制端，構成74LS138譯碼器，見左下圖，相應引腳分布圖見右下圖。74LS138譯碼器邏輯圖與真值表 1.G1G

44、2AG2B輸入有假時，輸入有假時，138不譯碼：輸出端不譯碼：輸出端Y0Y7全全1； 2.G1G2AG2B輸入全真時，輸入全真時，138譯碼：輸入碼譯碼：輸入碼CBAi時，有且僅有時，有且僅有Yi輸出輸出0 2.地址譯碼方法地址譯碼方法 主芯片CPU是根據地址訪問從片的，即由地址線上送出的地址信息選中某一芯片的某個單元進行讀寫。由圖(a)AB與從片的連接方式可知，芯片選擇 是由高位地址ABH譯碼實現的，選中的芯片中的單元選擇直接由低位地址ABL確定。 地址譯碼方法即由ABH產生 的方法，具體有線選法、全地址譯碼法、局部地址譯碼法三種。 (1) 線選法線選法所謂線選法就是用ABH中某一位地址線作

45、為片選信號直接接到從芯片的片選端 。此法一般用于擴展少量的從片。 優點：節省了硬件譯碼器，結構簡單，成本低廉。 缺點：各從片地址空間是斷續的，每個接口電路的地址空間又可能是重疊的 (地址重疊指一個從片單元占的地址多于一個)。 (2) 全地址譯碼法全地址譯碼法 “全地址”指全部地址線參與從芯片的連接，即 AB的位數=ABH的位數+ABL的位數 優點：各從片地址空間連續，無地址重疊現象。 缺點：譯碼電路復雜，成本較高。 (3) 局部地址譯碼法局部地址譯碼法 指部分地址線參與從芯片的連接，即 AB的位數ABH的位數+ABL的位數 優點缺點介于上述二者之間，是用的較多的一種方法。 讀圖 ：芯片中的字母

46、表示該芯片引腳。芯片外的字母表示地址總線的引腳，相同字母表示同一引腳。AB的位數為16；DB、CB略去沒畫。譯碼芯片為138。 0#芯片屬于局部地址譯碼法，參與連接的地址總線7位：ABL為3位，A2、A1、A0；ABH為4位A15、A14、A13、A12。 AB的位數ABH的位數+ABL的位數。 1#芯片屬于全地址譯碼：ABL為12位，A11A0；ABH為4位A15、A14、A13、A12。 AB的位數=ABH的位數+ABL的位數。 2#芯片為線譯碼，直接由A15作為其片選 輸入。3.4.3 地址位圖地址位圖 地址位圖是由地址總線和地址信息構建的一張圖。不管是圖(a)的譯碼環節的設計，還是(b

47、)的閱讀，地址位圖都是很有用的。 地址位圖的作用如下： 讀圖。由已有微機硬件電路填寫地址位圖，獲悉微機系統各芯片地址。 硬件設計。由微機系統的地址要求填寫地址位圖，由地址位圖設計出譯碼電路，從而完成各從片與地址總線AB的連接。完成微機硬件設計。在以后章節我們將實踐。現在我們實踐一下：讀出圖(b)各芯片地址。 讀出圖(b)各芯片地址。求0#芯片地址位圖。 (1)由譯碼器分析片選由譯碼器分析片選信號的產生條件。信號的產生條件。 依138的真值表知，只有A15輸出1，譯碼器才譯碼；只有A14、A13、A12都輸出0，才輸出0到0#芯片的 腳。即主片通過A15A14A13A12輸,出1000，選中0#芯片。 (2)從片被選中后從片被選中后ABL輸出地址分析。輸出地址分析。 0#芯片被選中( 輸入0)，此時的AB