1、第第5章章 存儲器存儲器第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）5.2存儲器的設計方法存儲器的設計方法5.4半導體存儲器半導體存儲器5.1只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）5.3第第5章章 存儲器存儲器存儲器存儲器是計算機內部具有記憶功能的部件，是是計算機內部具有記憶功能的部件，是微型計算機系統中必不可少的組成部分，用來微型計算機系統中必不可少的組成部分，用來存放存放計算機系統工作時所用的信息計算機系統工作時所用的信息程序和數據。程序和數據。 存儲器根據在計算機系統中的地位可存儲器根據在計算機系統中的地位可分為內存分為內存儲器（簡稱內存）或主存儲器（簡稱主存）儲器（簡稱內存）或主

2、存儲器（簡稱主存）和外存和外存儲器（簡稱外存）或輔助存儲器（簡稱輔存）。儲器（簡稱外存）或輔助存儲器（簡稱輔存）。 內存儲器通常由半導體存儲器組成，本章主要內存儲器通常由半導體存儲器組成，本章主要介紹半導體存儲器。介紹半導體存儲器。 第第5章章 存儲器存儲器存儲器存儲器內存儲器內存儲器外存儲器外存儲器磁存儲器（磁芯、磁鼓、磁帶、磁盤等）磁存儲器（磁芯、磁鼓、磁帶、磁盤等）光存儲器光存儲器隨機存儲器隨機存儲器RAM只讀存儲器只讀存儲器ROM雙極型雙極型RAMMOS型型RAM掩模掩模ROM 可編程可編程PROM可擦除可擦除PROMEPROME2PROMF L A S H ROM靜態靜態RAM動態動

3、態RAM圖圖5-1 5-1 存儲器的分類存儲器的分類第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）5.2存儲器的設計方法存儲器的設計方法5.4半導體存儲器半導體存儲器5.1只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）5.3第第5章章 存儲器存儲器5.1 半導體存儲器半導體存儲器半導體存儲器是一種能存儲二值信息的大規模集成電半導體存儲器是一種能存儲二值信息的大規模集成電路，具有集成度高、體積小、可靠性高、外圍電路簡單且路，具有集成度高、體積小、可靠性高、外圍電路簡單且易于接口、便于自動化批量生產等特點。易于接口、便于自動化批量生產等特點。 5.1.1 概述概述 半導體存儲器內部的存儲單元分配了相應

4、的地址半導體存儲器內部的存儲單元分配了相應的地址。 CPU通過數據總線、地址總線和控制總線與內存儲器通過數據總線、地址總線和控制總線與內存儲器（半導體存儲器）進行程序和數據的傳送。（半導體存儲器）進行程序和數據的傳送。 第第5章章 存儲器存儲器1內存儲器的基本結構內存儲器的基本結構CPU控制總線控制總線數據總線數據總線地址總線地址總線時序時序/控制控制存儲體存儲體MBMARMDR地地址址譯譯碼碼器器讀讀寫寫驅驅動動器器圖圖5-2 內存儲器的基本結構內存儲器的基本結構第第5章章 存儲器存儲器2存儲器中的數據組織存儲器中的數據組織計算機系統中，作為一個整體一次存放或取出內存儲計算機系統中，作為一個

5、整體一次存放或取出內存儲器的數據稱為器的數據稱為“存儲字存儲字” 。在現代計算機系統中，特別是微機系統中，內存儲器在現代計算機系統中，特別是微機系統中，內存儲器一般都以字節編址，即一個存儲地址對應一個一般都以字節編址，即一個存儲地址對應一個8位的存儲位的存儲單元，叫做字節單元。單元，叫做字節單元。 在在Intel80X86系統中，系統中，16位存儲字或位存儲字或32位存儲字的地位存儲字的地址是址是2個或個或4個字節單元中最低端的字節單元的地址，而此個字節單元中最低端的字節單元的地址，而此最低端字節單元中存放的是最低端字節單元中存放的是32位字中最低位字中最低8位。位。 第第5章章 存儲器存儲器

6、例如，例如，32位存儲字位存儲字12345678H存放在內存中的情況如存放在內存中的情況如圖圖5-3所示，占有所示，占有30100H30103H 4個地址的字節單元，個地址的字節單元，其中其中最低字節最低字節78H存放在存放在30100H中，則該中，則該32位存儲字的地位存儲字的地址即址即30100H。 30100H30103H78H56H34H12H圖圖5-3 X86系統中系統中32位存儲字的存放情況位存儲字的存放情況第第5章章 存儲器存儲器5.1.2 半導體存儲器的分類半導體存儲器的分類半導體存儲器按照存取功能可以分為隨機存儲器和只半導體存儲器按照存取功能可以分為隨機存儲器和只讀存儲器兩大

7、類。讀存儲器兩大類。1.隨機存儲器（隨機存儲器（Random Access Memory，簡稱，簡稱RAM）RAM在在CPU執行程序中就可以隨時向存儲器里寫入執行程序中就可以隨時向存儲器里寫入數據或從中讀出數據。斷電以后信息會丟失。數據或從中讀出數據。斷電以后信息會丟失。 2.只讀存儲器（只讀存儲器（Read-Only Memory，簡稱，簡稱ROM） ROM正常工作狀態下只能從中讀取數據，而不能寫正常工作狀態下只能從中讀取數據，而不能寫入數據。入數據。 ROM的優點是電路結構簡單，而且斷電以后數的優點是電路結構簡單，而且斷電以后數據也不丟失據也不丟失 。第第5章章 存儲器存儲器5.1.3 半

8、導體存儲器的主要技術指標半導體存儲器的主要技術指標1存儲容量存儲容量存儲容量指存儲器所能存放二值信息有多少個，存儲存儲容量指存儲器所能存放二值信息有多少個，存儲容量越大，說明它能存儲的信息量越多。容量越大，說明它能存儲的信息量越多。 存儲器中的一個基本存儲單元能存儲二進制數據的位存儲器中的一個基本存儲單元能存儲二進制數據的位數（也就是每次可以讀（寫）的二值代碼位數）叫做數（也就是每次可以讀（寫）的二值代碼位數）叫做存儲存儲器的字長器的字長；存儲器中基本存儲單元的數量，也就是輸入地；存儲器中基本存儲單元的數量，也就是輸入地址代碼的數量，叫做址代碼的數量，叫做存儲器的字數存儲器的字數，所以，所以存

9、儲器的存儲容存儲器的存儲容量就是該存儲器字數與字長的乘積。量就是該存儲器字數與字長的乘積。 第第5章章 存儲器存儲器2存取時間存取時間存儲器的存取時間一般用讀（或寫）周期來描述，連存儲器的存取時間一般用讀（或寫）周期來描述，連續兩次讀取（或寫入）操作所間隔的最短時間稱為讀（或續兩次讀取（或寫入）操作所間隔的最短時間稱為讀（或寫）周期。讀（或寫）周期短，即存取時間短，存儲器的寫）周期。讀（或寫）周期短，即存取時間短，存儲器的工作速度就高。工作速度就高。 3可靠性可靠性 存儲器的可靠性一般是指存儲器對電磁場及溫度等存儲器的可靠性一般是指存儲器對電磁場及溫度等參數變化的抗干擾能力，通常用參數變化的抗

10、干擾能力，通常用平均無故障時間平均無故障時間MTBF（Mean Time Between Failures）來衡量，來衡量，MTBF越長，越長，存儲器的可靠性越高。存儲器的可靠性越高。第第5章章 存儲器存儲器4功耗和集成度功耗和集成度功耗反映存儲器耗電的多少，集成度是指一片數平方功耗反映存儲器耗電的多少，集成度是指一片數平方毫米的芯片上能集成多少個基本存儲元件。雙極型存儲器毫米的芯片上能集成多少個基本存儲元件。雙極型存儲器功耗比功耗比MOS型存儲器大，發熱的程度也高，所以雙極型型存儲器大，發熱的程度也高，所以雙極型存儲器的集成度比存儲器的集成度比MOS型存儲器低。型存儲器低。5性能價格比性能價

11、格比存儲器的綜合性能指標包括以上幾項，存儲器的成本存儲器的綜合性能指標包括以上幾項，存儲器的成本在計算機成本中占很大比重。存儲器的性能價格比反映了在計算機成本中占很大比重。存儲器的性能價格比反映了存儲器選擇方案的優劣。存儲器選擇方案的優劣。 第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）5.2存儲器的設計方法存儲器的設計方法5.4半導體存儲器半導體存儲器5.1只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）5.3第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器隨機存儲器 RAM （Random Access Memory）l RAM在在CPU執行程序中就可以隨時向存儲器執行程序中就可以隨時向存儲器 里寫入數據或從

12、中讀出數據。里寫入數據或從中讀出數據。l 斷電以后信息會丟失。斷電以后信息會丟失。l 按工作原理不同可以分為靜態存儲元件和動按工作原理不同可以分為靜態存儲元件和動 態存儲元件。態存儲元件。 5.2 隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）第第5章章 存儲器存儲器5.2.1 RAM芯片的內部結構芯片的內部結構隨機存儲器一般由存儲矩陣、地址譯碼器和輸入隨機存儲器一般由存儲矩陣、地址譯碼器和輸入/輸出輸出控制電路三部分組成，如圖所示。控制電路三部分組成，如圖所示。 存儲矩陣存儲矩陣地址譯碼器地址譯碼器地址輸入地址輸入控制信號輸入控制信號輸入輸入輸入/ /輸出控制電路輸出控制電路數據輸入數據輸入/ /輸出輸出

13、第第5章章 存儲器存儲器1存儲矩陣存儲矩陣一個存儲器內有許多字存儲單元，一般按矩陣形式排一個存儲器內有許多字存儲單元，一般按矩陣形式排列，排成列，排成n行和行和m列列。 X31A4A3A2A1A0Y7Y0Y1X0X1列地址譯碼器列地址譯碼器行地址譯碼器行地址譯碼器A7 A6 A5第第5章章 存儲器存儲器2地址譯碼器地址譯碼器通過地址譯碼器對輸入地址進行譯碼輸出選擇相應的通過地址譯碼器對輸入地址進行譯碼輸出選擇相應的地址單元。地址單元。在大容量存儲器中，一般采用雙譯碼結構，即有行地在大容量存儲器中，一般采用雙譯碼結構，即有行地址和列地址，分別由行地址譯碼器和列地址譯碼器譯碼。址和列地址，分別由行

14、地址譯碼器和列地址譯碼器譯碼。行地址和列地址共同決定一個地址單元。行地址和列地址共同決定一個地址單元。地址單元個數地址單元個數N與二進制地址碼的位數與二進制地址碼的位數n有以下關系有以下關系 N=2n即即2n個存儲單元需要個存儲單元需要n位（二進制）地址。位（二進制）地址。3輸入輸出控制輸入輸出控制RAM中的輸入輸出控制電路除了對存儲器實現讀或寫中的輸入輸出控制電路除了對存儲器實現讀或寫操作的控制外，為了便于控制，還需要一些其他控制信號。操作的控制外，為了便于控制，還需要一些其他控制信號。圖圖5-6給出了一個簡單輸入給出了一個簡單輸入/輸出控制電路，他不僅有讀輸出控制電路，他不僅有讀/寫控制信

15、號寫控制信號R/ ，還有片選控制信號，還有片選控制信號 。 WCSDDG2G1G3G4G5R/WI/O&CS第第5章章 存儲器存儲器5.2.2 RAM存儲元件存儲元件存儲元件是存儲器的最基本細胞，它可以存放一位二存儲元件是存儲器的最基本細胞，它可以存放一位二進制數據。按工作原理不同可以分為靜態存儲元件和動態進制數據。按工作原理不同可以分為靜態存儲元件和動態存儲元件。存儲元件。 1靜態靜態RAM中存儲元件中存儲元件 靜態靜態RAM靠觸發器保存數據靠觸發器保存數據，存取速度快存取速度快，只要不斷電，數據就能長久保存只要不斷電，數據就能長久保存。一般靜態一般靜態RAM 的的集成度較低集成度較

16、低，成本較高。，成本較高。第第5章章 存儲器存儲器數據線數據線存儲元存儲元件件位線位線B行選擇線行選擇線XiVDDVDDT3T4T1T2T6T5T8T7Yj列選擇線列選擇線DD圖圖5-7 六管靜態存儲元件六管靜態存儲元件 第第5章章 存儲器存儲器2動態動態RAM中存儲元件中存儲元件動態動態RAM存儲數據的原理是靠存儲數據的原理是靠MOS管柵極電容的電管柵極電容的電荷存儲效應，充上電荷存入荷存儲效應，充上電荷存入“1”，未充電荷存入，未充電荷存入“0”。由于漏電流的存在，柵極電容上存儲的數據（電荷）由于漏電流的存在，柵極電容上存儲的數據（電荷）不能長期保持，不能長期保持，必須定期給電容補充電荷必

17、須定期給電容補充電荷，以免數據丟失，以免數據丟失，這種操作這種操作稱為刷新或再生。稱為刷新或再生。 在硬件系統中也得設置相應的刷新電路來完成動態在硬件系統中也得設置相應的刷新電路來完成動態RAM 的刷新，這的刷新，這 樣一來無疑增加了硬件系統的復雜程度樣一來無疑增加了硬件系統的復雜程度 。第第5章章 存儲器存儲器 動態隨機讀寫存儲器動態隨機讀寫存儲器DRAM的存儲元有多種結構，的存儲元有多種結構，單管電路的元件數量少，集成度高，但外圍電路比較復雜單管電路的元件數量少，集成度高，但外圍電路比較復雜。這里僅簡單介紹一下單管存儲元的存儲原理。這里僅簡單介紹一下單管存儲元的存儲原理。 第第5章章 存儲

18、器存儲器5.2.3 RAM操作的時序操作的時序為保證存儲器正確地工作，加到存儲器的地址、數據為保證存儲器正確地工作，加到存儲器的地址、數據和控制信號之間存在一種時間制約關系，把這種關系叫做和控制信號之間存在一種時間制約關系，把這種關系叫做時序。時序。 1 RAM讀操作時序讀操作時序第第5章章 存儲器存儲器2 RAM寫操作時序寫操作時序第第5章章 存儲器存儲器5.2.4 集成集成RAM芯片介紹芯片介紹 1SRAM芯片芯片6264l存儲容量：存儲容量：8K8位位 l引腳數：引腳數：28條條l地址線：地址線：13條條l數據線：數據線：8條條l控制線：控制線：4條條l電源線：電源線：2條條NC1A12

19、2A73A64A55A46A37A28A19A010I/O0111213GND1415I/O416I/O517I/O618I/O719CE120A1021OE22A1123A924A825CE226WE27VCC286264I/O1I/O2I/O3第第5章章 存儲器存儲器引腳工作方式 1 2I/O7I/O0未選中VIH任意任意任意高阻任意VIL輸出禁止VILVIHVIHVIH高阻讀出VILVIHVILVIHDOUT寫入VILVIHVIHVIL DIN6264工作方式工作方式 通過控制信號組合可以實現通過控制信號組合可以實現6264的讀寫等工作方式。的讀寫等工作方式。CECEOEWE第第5章章

20、存儲器存儲器2 DRAM 2164 2164是一塊是一塊64K1bit的的DRAM芯片，與其類似的芯芯片，與其類似的芯片有很多種，如片有很多種，如3764、4164等。等。 圖所示為圖所示為2164A的引腳圖。的引腳圖。第第5章章 存儲器存儲器2 DRAM 41256 41256是是256K1位的位的DRAM芯片。由于芯片。由于DRAM集成集成度高，存儲容量大，因此需要的地址引線就多。度高，存儲容量大，因此需要的地址引線就多。DRAM一般都一般都采用行、列地址分時輸入采用行、列地址分時輸入芯片內部地址鎖存器的方芯片內部地址鎖存器的方法，為減少芯片外部引線數量，從而外部地址線數量減少法，為減少芯

21、片外部引線數量，從而外部地址線數量減少一半。一半。 A8A0WECASRASDOUTDIN第第5章章 存儲器存儲器DRAM的數據寫入過程的時序如圖：的數據寫入過程的時序如圖：第第5章章 存儲器存儲器 DRAM刷新刷新。由于。由于DRAM是靠電容來存儲信息的，而是靠電容來存儲信息的，而電容總是存在緩慢放電的現象，時間長了就會使存放的信電容總是存在緩慢放電的現象，時間長了就會使存放的信息丟失。因此，息丟失。因此，DRAM使用中必須對它所存儲的信息定使用中必須對它所存儲的信息定時進行刷新。時進行刷新。所謂刷新，就是將動態存儲器中存放的每一所謂刷新，就是將動態存儲器中存放的每一位信息讀出并重新寫入的過

22、程。位信息讀出并重新寫入的過程。 第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）5.2存儲器的設計方法存儲器的設計方法5.4半導體存儲器半導體存儲器5.1只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）5.3第第5章章 存儲器存儲器5.3 只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）只讀存儲器（只讀存儲器（Read-Only Memory，簡稱，簡稱ROM） l ROM正常工作狀態下只能從中讀取數據，而不能正常工作狀態下只能從中讀取數據，而不能 寫入數據。寫入數據。 l 斷電以后存儲內容不丟失斷電以后存儲內容不丟失 。l ROM的分類：的分類： 1掩模掩模ROM 2可一次編程序的只讀存儲器可一次編程序的只讀存儲

23、器 PROM （Programmable ROM） 3可擦除的可編程只讀存儲器可擦除的可編程只讀存儲器 EPROM 紫外線擦除的可編程只讀存儲器紫外線擦除的可編程只讀存儲器 EPROM 電擦除的可編程只讀存儲器電擦除的可編程只讀存儲器 EEPROM (E2PROM) 4. 閃存閃存 FLASH ROM第第5章章 存儲器存儲器5.3.1 ROM芯片的內部結構芯片的內部結構 存儲矩陣存儲矩陣地址譯碼器地址譯碼器地址輸入地址輸入輸出控制電路輸出控制電路數據輸出數據輸出控制信號輸入控制信號輸入第第5章章 存儲器存儲器5.3.2 集成集成ROM芯片介紹芯片介紹1EPROM 2764 的引腳功能的引腳功能

24、 地址線：共地址線：共13條；條；數據線：共數據線：共8條，存儲容量條，存儲容量8KB；控制線：片選和輸出選通；控制線：片選和輸出選通；VCC：電源；：電源；VPP：編程電源；：編程電源；GND：地線；：地線；PGM：為編程脈沖輸入線；：為編程脈沖輸入線；VPP1A122A73A64A55A46A37A28A19A010D0111213GND1415D416D517D618D719CE20A1021OE22A1123A924A825NC26PGM27Vcc282764D1D2D3第第5章章 存儲器存儲器22764的工作方式的工作方式（1）讀出方式）讀出方式2764的主要工作方式。片選信號和輸出

25、允許信號都為的主要工作方式。片選信號和輸出允許信號都為低電平。低電平。（2）維持方式）維持方式當片選信號為無效，就使芯片進入維持方式。此時數當片選信號為無效，就使芯片進入維持方式。此時數據線處于高阻狀態，芯片功耗降為據線處于高阻狀態，芯片功耗降為200 mW。（3）編程方式）編程方式當片選信號有效，輸出允許信號無效，當片選信號有效，輸出允許信號無效，VPP端外接端外接25V電壓，編程脈沖端編程脈沖，即可實現編程。電壓，編程脈沖端編程脈沖，即可實現編程。第第5章章 存儲器存儲器（4）檢驗方式）檢驗方式此方式和編程方式配合使用，在每次寫入此方式和編程方式配合使用，在每次寫入1個字節數個字節數據之后

26、，緊接著將寫入的數據讀出，為檢驗編程結果是據之后，緊接著將寫入的數據讀出，為檢驗編程結果是否正確。各信號狀態類似讀出方式，但否正確。各信號狀態類似讀出方式，但VPP在編程電壓。在編程電壓。（5）禁止編程）禁止編程VPP接編程電壓，但片選為無效，不能進行編程操作。接編程電壓，但片選為無效，不能進行編程操作。EPROM與與CPU連接時處于正常工作方式，處于讀出連接時處于正常工作方式，處于讀出方式或維持方式；方式或維持方式；EPROM與編程器連接時，處于編程、與編程器連接時，處于編程、檢驗或禁止編程方式。檢驗或禁止編程方式。 第第5章章 存儲器存儲器 引腳 工作方式(20)(22)(27)Vpp/V

27、(1)Vcc/V(28)輸出讀出LLH+5+5DOUT維持H任意任意+5+5高阻編程LH正脈沖+25+5DIN檢驗LLH+25+5DOUT禁止編程H任意任意+25+5高阻CEOEPGM表表5-3 2764工作方式選擇工作方式選擇第第5章章 存儲器存儲器隨機存儲器（隨機存儲器（RAM）5.2存儲器的設計方法存儲器的設計方法5.4半導體存儲器半導體存儲器5.1只讀存儲器（只讀存儲器（ROM）5.3第第5章章 存儲器存儲器5.4 存儲器的設計方法存儲器的設計方法用若干片存儲器芯片和相關組合邏輯電路構成存儲器用若干片存儲器芯片和相關組合邏輯電路構成存儲器子系統子系統的方法叫做存儲器的設計方法。的方法叫

28、做存儲器的設計方法。在進行存儲器設計時，要考慮所設計的問題在進行存儲器設計時，要考慮所設計的問題l存儲器特性存儲器特性l數據線條數數據線條數l存儲器容量存儲器容量l存儲器地址空間存儲器地址空間l讀寫時間讀寫時間 . 第第5章章 存儲器存儲器5.4.1 存儲器芯片的選擇存儲器芯片的選擇1存儲器芯片類型的選擇存儲器芯片類型的選擇 ROM和和RAM的選擇的選擇 速度速度 性價比性價比2存儲器芯片容量的選擇存儲器芯片容量的選擇 根據給定總設計容量選擇根據給定總設計容量選擇 3存儲器芯片數據線條數的選擇存儲器芯片數據線條數的選擇 根據根據CPU的數據總線條數來選擇的數據總線條數來選擇第第5章章 存儲器存

29、儲器5.4.2 存儲器容量的擴展存儲器容量的擴展由于單片存儲器芯片的容量有限，很難滿足實際的需由于單片存儲器芯片的容量有限，很難滿足實際的需要，因此，必須將若干存儲器芯片連在一起才能組成足夠要，因此，必須將若干存儲器芯片連在一起才能組成足夠容量的存儲器子系統，這就叫做容量的存儲器子系統，這就叫做存儲器容量的擴展存儲器容量的擴展，按擴展方式不同主要分為按擴展方式不同主要分為l位擴展位擴展l字擴展字擴展l 字位擴展字位擴展第第5章章 存儲器存儲器1位擴展位擴展計算機中內存一般是按字節（計算機中內存一般是按字節（8位）或字（位）或字（16位）來位）來進行組織的，有些存儲芯片字長（位數）可能是進行組織

30、的，有些存儲芯片字長（位數）可能是1位、位、4位位或或8位的，不能滿足要求，這時就需要進行位擴展，以位的，不能滿足要求，這時就需要進行位擴展，以滿滿足字長足字長的要求。的要求。 將多片將多片ROM或或RAM組合成位數更多的存儲器。位擴組合成位數更多的存儲器。位擴展的方法十分簡單，只需把相同類型的存儲器芯片的展的方法十分簡單，只需把相同類型的存儲器芯片的地址地址線、片選線、讀寫控制線都并聯起來，數據端單獨引出即線、片選線、讀寫控制線都并聯起來，數據端單獨引出即可。可。 第第5章章 存儲器存儲器D7I/O1K1bA9A0CSR/WA0A9R/WCSD1I/O1K1bA9A0CSR/WD0I/O1K

31、1bA9A0CSR/W圖圖5-165-16存儲器的位擴展存儲器的位擴展 用用8片容量為片容量為1K1b芯片擴充為芯片擴充為1K8b的存儲器，的存儲器，每個芯片有每個芯片有10根地址線，把根地址線，把8片片芯片的地址線都并聯起來，芯片的地址線都并聯起來，8個芯片共用一個片選線和讀寫控制線，每個芯片的數據個芯片共用一個片選線和讀寫控制線，每個芯片的數據線單獨連接。線單獨連接。 第第5章章 存儲器存儲器2字擴展字擴展字擴展實際就是字擴展實際就是存儲容量的擴展存儲容量的擴展，將多片存儲器芯片，將多片存儲器芯片接成一個字數更多的存儲器接成一個字數更多的存儲器 。此時存儲芯片上每個存儲此時存儲芯片上每個存

32、儲單元的字長已滿足要求，而只是存儲單元的個數不夠，需單元的字長已滿足要求，而只是存儲單元的個數不夠，需要要增加的是存儲單元的數量增加的是存儲單元的數量，這就是字擴展。，這就是字擴展。字擴展的電路連接方法是：字擴展的電路連接方法是：將每個將每個存儲器芯片存儲器芯片的地址信號、數據信號和讀的地址信號、數據信號和讀/寫寫控控制制信號等按信號名稱全部并聯在一起，只將片選端信號等按信號名稱全部并聯在一起，只將片選端CS分分別引出到地址譯碼器的不同輸出端，用片選信號來區別別引出到地址譯碼器的不同輸出端，用片選信號來區別各各個存儲器芯片所占據的不同地址空間范圍個存儲器芯片所占據的不同地址空間范圍(即即各個芯

33、片的各個芯片的地址地址)。 第第5章章 存儲器存儲器例：用例：用4片片16K8bROM芯片組合成芯片組合成64K8bROM存儲器存儲器 每片每片16K8b存儲器有存儲器有14根地址線，根地址線，8根數據線，都并根數據線，都并聯起來，聯起來，4個芯片共用一個數據輸出允許控制線，個芯片共用一個數據輸出允許控制線， 4個個芯片的片選線與芯片的片選線與2-4譯碼器譯碼器74LS139的輸出端連接。分別的輸出端連接。分別 有不同的地址范圍。有不同的地址范圍。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0000H-3FFFH 4000H7F

34、FFH 8000HBFFFH C000H-FFFFH第第5章章 存儲器存儲器圖圖5-17 5-17 存儲器的字擴展存儲器的字擴展D7OEA13A0CSOEA0A13CS0D0A13A0CSOED016K8b（1）A13A0CSOED7A13A0CSOED0D7D0D7D0D7CS1CS2CS32-42-4譯碼器譯碼器A14A1516K8b（2）16K8b（3）16K8b（4）第第5章章 存儲器存儲器3字位擴展字位擴展如果存儲器芯片的數據位數和字數都不夠用時，存儲如果存儲器芯片的數據位數和字數都不夠用時，存儲器需要器需要字擴展和位擴展同時進行字擴展和位擴展同時進行。假設需要存儲容量為假設需要存儲

35、容量為MN位存儲器，位存儲器，若使用存儲器容量為若使用存儲器容量為KL位的存儲器芯片進行字位位的存儲器芯片進行字位擴展，那么需要擴展，那么需要 M/KN/L 個該存儲器芯片。個該存儲器芯片。連接時連接時先先按按N/L個該存儲器芯片分組進行個該存儲器芯片分組進行位擴展位擴展方式方式連接，然后連接，然后再再把各組存儲器芯片按把各組存儲器芯片按字擴展字擴展方式連接，這樣方式連接，這樣便構成了存儲容量為便構成了存儲容量為MN位存儲器。位存儲器。第第5章章 存儲器存儲器5.4.3 存儲器與存儲器與CPU的連接的連接CPU對存儲器進行訪問時，首先要在對存儲器進行訪問時，首先要在地址總線地址總線上發地址信號

36、，選擇要訪問的存儲單元，還要向上發地址信號，選擇要訪問的存儲單元，還要向存儲器發出存儲器發出讀讀/寫控制信號寫控制信號，最后在，最后在數據總線數據總線上進上進行信息交換。行信息交換。因此，存儲器與因此，存儲器與CPU的連接實際上就是存儲器的連接實際上就是存儲器與三總線中相關信號線的連接。與三總線中相關信號線的連接。第第5章章 存儲器存儲器1存儲器與控制總線的連接存儲器與控制總線的連接在控制總線中，與存儲器相連的信號線為數不在控制總線中，與存儲器相連的信號線為數不多，如多，如8086 CPU最小方式下的最小方式下的M/IO (8088為為IO/M)、RD和和WR,最大方式下的最大方式下的MRDC

37、、MWTC、IORC和和IOWC等，連接也非常簡單，有時這些控制線等，連接也非常簡單，有時這些控制線(如如M/IO)也與地址線一同參與地址譯碼，生成片也與地址線一同參與地址譯碼，生成片選信號。選信號。 第第5章章 存儲器存儲器2存儲器與數據總線的連接存儲器與數據總線的連接對于不同型號的對于不同型號的CPU，數據總線的數目不一定相同，數據總線的數目不一定相同，連接時要特別注意。連接時要特別注意。8086 CPU的數據總線有的數據總線有16根根,其中高其中高8位數據線位數據線D15 D8接存儲器的高位體接存儲器的高位體(奇地址體奇地址體)，低，低8位數據線位數據線D7 D0接存儲接存儲器的低位體器

38、的低位體(偶地址體偶地址體)，根據，根據(選擇奇地址體選擇奇地址體)和和A0(選擇偶選擇偶地址體地址體)的不同狀態組合決定對存儲器做字操作還是字節的不同狀態組合決定對存儲器做字操作還是字節操作。操作。8位機和位機和8088 CPU的數據總線有的數據總線有8根，根，存儲器為單一存存儲器為單一存儲體組織，沒有高低位體之分，故數據線連接較簡單。儲體組織，沒有高低位體之分，故數據線連接較簡單。 第第5章章 存儲器存儲器3存儲器與地址總線的連接存儲器與地址總線的連接根據所選用的存儲器芯片地址線的多少，把根據所選用的存儲器芯片地址線的多少，把CPU的的地地址線分為芯片外（指存儲器芯片）地址和芯片內地址。址

39、線分為芯片外（指存儲器芯片）地址和芯片內地址。片外地址片外地址經地址譯碼器譯碼后輸出，經地址譯碼器譯碼后輸出，作為存儲器芯片作為存儲器芯片的片選信號的片選信號，用來選中，用來選中CPU所要訪問的存儲器芯片。片選所要訪問的存儲器芯片。片選信號通常要信號通常要由由CPU高位地址總線經譯碼電路生成高位地址總線經譯碼電路生成。 片內地址片內地址線線直接接到所要訪問的存儲器芯片的地址引直接接到所要訪問的存儲器芯片的地址引腳，腳，用來直接選中該芯片中的一個存儲單元。用來直接選中該芯片中的一個存儲單元。第第5章章 存儲器存儲器5.4.4 存儲器地址空間的分配方法存儲器地址空間的分配方法8086/8088 C

40、PU有有20根地址線，那么可以尋找根地址線，那么可以尋找220（1M）個地址空間個地址空間，分為，分為16個邏輯段個邏輯段,每段容量為每段容量為64KB，需，需16條條地址線。我們所設計的存儲器的地址空間處于地址線。我們所設計的存儲器的地址空間處于8086/8088 CPU可尋址空間的確切地址范圍與可尋址空間的確切地址范圍與CPU與存儲器的連接與存儲器的連接方式有關，采用不同的連接方式就為存儲器分配了不同的方式有關，采用不同的連接方式就為存儲器分配了不同的地址空間。地址空間。連接方式連接方式有存儲器有存儲器地址線的連接和片選線的連接。地址線的連接和片選線的連接。存儲器存儲器片選信號片選信號CS

41、 (CE) 的產生一般有兩種方法：的產生一般有兩種方法：線選法線選法和和譯碼法譯碼法。 第第5章章 存儲器存儲器1線選法線選法所謂所謂線選法就是任取一根存儲器內部尋址線以外的高線選法就是任取一根存儲器內部尋址線以外的高位地址線為片選線。位地址線為片選線。線選法的優點是電路簡單，不需要其他外圍器件，體線選法的優點是電路簡單，不需要其他外圍器件，體積小，成本低。線選法片選信號的產生不需要地址譯碼器，積小，成本低。線選法片選信號的產生不需要地址譯碼器，只用高位地址線與只用高位地址線與M/進行簡單邏輯組合就可以產生有效進行簡單邏輯組合就可以產生有效的片選信號。的片選信號。例例5.1 假設某一計算機系統

42、，共有假設某一計算機系統，共有16條地址線，需要條地址線，需要外接外接1KB的的RAM和和1KB的的ROM，要求，要求ROM的地址范圍的地址范圍為為0000H03FFH、RAM的地址范圍為的地址范圍為0400H07FFH。第第5章章 存儲器存儲器A A1010M/IO&CE1KB RAMCE1KB ROM采用采用A10作為片選信號，作為片選信號，A10為為0時選中時選中ROM芯片，芯片，A10為為1時選中時選中RAM芯片，這樣：芯片，這樣：ROM芯片的地址范圍還是芯片的地址范圍還是0000H03FFH，RAM芯片的地址范圍就是芯片的地址范圍就是0400H07FFH，符合要求。，符合要求

43、。 第第5章章 存儲器存儲器2譯碼法譯碼法線選法的缺點是存儲器的地址空間不連續，不能充分線選法的缺點是存儲器的地址空間不連續，不能充分利用存儲空間，每一個存儲單元的地址不唯一，這會給程利用存儲空間，每一個存儲單元的地址不唯一，這會給程序設計帶來一些不方便。所以線選法一般只用于序設計帶來一些不方便。所以線選法一般只用于1或或2片存片存儲芯片的系統中，復雜系統一般采用譯碼法實現。儲芯片的系統中，復雜系統一般采用譯碼法實現。 所謂所謂譯碼法譯碼法就是取全部或部分存儲器內部尋址線以外就是取全部或部分存儲器內部尋址線以外的的高位地址線，通過地址譯碼器產生片選信號，高位地址線，通過地址譯碼器產生片選信號，

44、如果取全如果取全部高位地址進行地址譯碼稱為全譯碼法，如果取部分高位部高位地址進行地址譯碼稱為全譯碼法，如果取部分高位地址進行譯碼稱為部分譯碼法。地址進行譯碼稱為部分譯碼法。第第5章章 存儲器存儲器地址譯碼法必須采用地址譯碼法必須采用地址譯碼器地址譯碼器。常用的譯碼器有常用的譯碼器有74LS138、74LS139、74LS154等。等。以以74LS138為例介紹地址譯碼器的使用和譯碼法片選為例介紹地址譯碼器的使用和譯碼法片選信號的實現。信號的實現。 選擇輸入端：選擇輸入端：A、B、C使能端：使能端：G1、G2B、G2A 輸出端：輸出端：Y0、 Y1 、 Y2 、 Y3 、 Y4 、 Y5、 Y6

45、 、 Y7功能：使能端有效時，由選擇輸入端確定輸哪個輸出功能：使能端有效時，由選擇輸入端確定輸哪個輸出端輸出有效（低電平）。端輸出有效（低電平）。第第5章章 存儲器存儲器l 三三八譯碼器八譯碼器 74LS138 u 三個輸入端三個輸入端: C、B和和Au 對應對應23 八個輸出信號八個輸出信號: Y0 YIY7 , 低電平有效低電平有效u 三個控制端三個控制端: G1 G2A G2B 當當G1=1 G2A=0 G2B=0時時: 對輸入代碼進行譯碼對輸入代碼進行譯碼. 否則，不允進行譯碼，否則，不允進行譯碼， 8個輸出端都為個輸出端都為“1”。第第5章章 存儲器存儲器YYYY表表5-4 74LS

46、138的功能表的功能表第第5章章 存儲器存儲器例例5.2 假設某一計算機系統，共有假設某一計算機系統，共有20條地址線，如圖條地址線，如圖所示，系統中所示，系統中 4片片4K 存儲器芯片的片選用譯碼法實現，存儲器芯片的片選用譯碼法實現，列出各存儲器芯片的地址分配。列出各存儲器芯片的地址分配。第第5章章 存儲器存儲器表表5-5 譯碼法實現片選的地址分配表譯碼法實現片選的地址分配表二 進 制 表 示十六進制表示A19A18A17A16A15A14A13A12A11 A0A19 A0存儲器000010110B000H0BFFFH存儲器000010100A000H0AFFFH存儲器0000100109

47、000H09FFFH存儲器0000100008000H08FFFH第第5章章 存儲器存儲器5.4.5 存儲器設計舉例存儲器設計舉例例例5.3 已知某已知某CPU有有16條地址線（條地址線（A15A0），），8條數條數據線（據線（D7D0）和讀寫控制線（）和讀寫控制線（RD、WR）。）。設計一個設計一個32K8b的的RAM存儲器子系統，計算各存儲存儲器子系統，計算各存儲器芯片的地址空間。器芯片的地址空間。 方法一、方法一、62256 SRAM芯片實現芯片實現（1）選擇芯片種類和數量）選擇芯片種類和數量62256 SRAM芯片容量為芯片容量為32K8b，與給定設計的，與給定設計的RAM存儲器子系統

48、相同，只需要存儲器子系統相同，只需要1片片62256芯片即可。芯片即可。第第5章章 存儲器存儲器（2）確定芯片用的）確定芯片用的地址線地址線由于由于62256內有內有32K（215）個存儲單元，所以其地址）個存儲單元，所以其地址線為線為15條條，與，與CPU的低的低15位地址線（位地址線（A14A0）連接。）連接。（3）確定）確定片選片選方法方法由于只采用由于只采用1片存儲器芯片，所以片選信號采用片存儲器芯片，所以片選信號采用線選線選法法實現，接線簡單。片選信號由實現，接線簡單。片選信號由CPU的高位地址（存儲器的高位地址（存儲器芯片不用的地址）提供。芯片不用的地址）提供。在本例中，已知在本例

49、中，已知CPU提供提供16條地址線，條地址線， 62256芯片占芯片占用了低用了低15位地址線（位地址線（A14A0），可選用），可選用A15作為片選線。作為片選線。 第第5章章 存儲器存儲器（4）畫出邏輯原理圖）畫出邏輯原理圖 （5）計算存儲器芯片的地址空間）計算存儲器芯片的地址空間6225632K8bA15CEA14A0D7D0WEOEWRRD第第5章章 存儲器存儲器方法二、方法二、6264 SRAM芯片實現芯片實現（1）選擇芯片種類和數量）選擇芯片種類和數量6264 SRAM芯片容量為芯片容量為8K8b，需要芯片的數量為，需要芯片的數量為4。（2）確定芯片用的地址線）確定芯片用的地址線由

50、于由于6264內有內有8K（213）個存儲單元，所以有）個存儲單元，所以有13根地根地址線，與址線，與CPU的的低低13位地址線（位地址線（A12A0）連接。連接。 （3）確定片選方法）確定片選方法由于采用由于采用4片存儲器芯片，所以片選信號采用片存儲器芯片，所以片選信號采用譯碼法譯碼法實現，選擇實現，選擇2-4譯碼器。譯碼器。 第第5章章 存儲器存儲器（4）畫出邏輯原理圖）畫出邏輯原理圖 D7CSA0A13CS0D0CS6264（1）CSCSCS1CS2CS32-42-4譯碼器譯碼器A14A156264（2）6264（3）6264（4）WEOEWEOEWEOEWEOERDWR第第5章章 存儲

51、器存儲器（5）計算存儲器芯片的地址空間）計算存儲器芯片的地址空間表表5-6 5-6 圖圖5-175-17中存儲器占據的地址中存儲器占據的地址器件編號A15A14 A13CS0 CS1 CS2 CS3A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0占據地址存儲器（1）00 00 1 1 10000000000000 111111111111100001FFFH存儲器（2）00 11 0 1 10000000000000 111111111111120003FFFH存儲器（3）01 01 1 0 10000000000000 111111111111140005FFFH存儲器（4）01 11 1 1 00000000000000 111111111111160007FFFH第第5章章 存儲器存儲器例例5.4 存儲器與存儲器與8088 CPU的連接，該存儲器：的連接，該存儲器：由由4片片2764 EPROM 芯片組成芯片組成 32KB 的的ROM區區， 4片片6264 SRAM 芯片組成芯片組成 32KB 的的RAM區區。設計該存儲器子系統，計算各存儲器芯片的地址空間。設計該存儲器子系統，計算各存儲器芯片的地址空間。設計存儲器子系統如圖設計存儲器子系統如圖5-20所示，所示，C