1、第4章 主存儲器存儲器分類主要存放主要存放CPUCPU當前使用的程序和數據。當前使用的程序和數據。速度快速度快容量有限容量有限存放大量的后備程序和數據。存放大量的后備程序和數據。速度較慢速度較慢容量大容量大存放存放CPUCPU在當前一小段時間內多次使用的程序在當前一小段時間內多次使用的程序 和數據。和數據。速度很快速度很快容量小容量小存儲器分類Cache主存儲器主存儲器輔助存儲器輔助存儲器存儲器分類存儲器分類半導體隨機存儲器 半半導導體體存存儲儲器器 只讀只讀 存儲器存儲器 ROMROM 隨機讀寫隨機讀寫存儲器存儲器RAMRAM 掩膜掩膜 ROMROM 可編程可編程 ROMROM （PROMP

2、ROM） 可擦除可擦除 ROM ROM （EPROMEPROM ） 電擦除電擦除 ROM ROM （E E2 2PROMPROM） 靜態靜態 RAMRAM （SRAMSRAM） 動態動態 RAMRAM （DRAMDRAM） 存儲器分類存儲器分類存儲器分類存儲器分類主存儲器的主要技術指標。主存儲器的基本操作MDRMARCPU主主 存存數據總線數據總線地址總線地址總線控制總線控制總線第4章 主存儲器4.2 讀寫存儲器存儲體存儲體驅動器驅動器譯碼器譯碼器MAR控制電路控制電路放放大大電電路路MDR地址總線地址總線數據總線數據總線讀讀寫寫4.2 讀寫存儲器4.2 讀寫存儲器存儲體陣列SRAM基本存儲單

3、元1.1.基本存儲電路基本存儲電路（1 1）組成）組成VT1VT1、VT3VT3：MOSMOS反相器反相器觸發器觸發器VT2VT2、VT4VT4：MOSMOS反相器反相器VT5VT5、V6V6、VT7VT7、VT8VT8：門控管：門控管（2 2）定義）定義“0”0”：VT1VT1導通，導通，VT2VT2截止；截止；“1”1”：VT1VT1截止，截止，VT2VT2導通。導通。（2 2）定義）定義（3 3）工作）工作VT5VT5、VT6VT6X X：加高電平，加高電平，（4 4）保持）保持導通，選中該單元。導通，選中該單元。寫入寫入讀出讀出SRAM基本存儲單元，內部數據，內部數據Y Y：加高電平加

4、高電平線和外部數據線接通。線和外部數據線接通。4K4K1b1b的存儲器組成原理圖的存儲器組成原理圖000000 0 0 0 0 0 0 半導體存儲芯片的基本結構半導體存儲芯片的基本結構譯譯碼碼驅驅動動存存儲儲矩矩陣陣讀讀寫寫電電路路片選線片選線讀讀/寫控制線寫控制線地地址址線線數數據據線線片選線片選線讀讀/寫控制線寫控制線（低電平寫（低電平寫 高電平讀）高電平讀）CSCEWE從計算機廠家生產芯片的規格就可以知道存儲體的容量，如從計算機廠家生產芯片的規格就可以知道存儲體的容量，如4K4K1 1，64K64K4 4，16K16K8 8。前一個數字指。前一個數字指，后一個，后一個數字指字長，即一個數

5、字指字長，即一個。（允許讀）（允許讀）（允許寫）（允許寫）WEOERAM RAM 舉例舉例 A0 A9 為地址碼輸入端。為地址碼輸入端。4 個個 I/O 腳為雙向數據線，用于讀腳為雙向數據線，用于讀出或寫入數據。出或寫入數據。R/W 為讀為讀/寫控制端。當寫控制端。當 R/W = 1 時，從時，從 I/O 線讀出數據；當線讀出數據；當 R/W = 0 時，將從時，將從 I/O 線輸入的數據寫線輸入的數據寫入入RAM。VDDIntel 2114A7A8A9I/OI/OI/OI/OR/WA6A5A4A3A0A1A2CSGND1234567891817161514131211101 K 4 位位 S

6、RAM Intel 2114 引腳圖引腳圖存儲矩陣有存儲矩陣有 1 K 1 K 個存儲單元，每個單個存儲單元，每個單元元4 4 位。位。1K = 21K = 21010，故需，故需 10 10 根地址輸入線。根地址輸入線。CS 為片選控制端，低電平有效。為片選控制端，低電平有效。CS = 1 時，讀時，讀/寫控制電路處于禁寫控制電路處于禁止狀態，不能對芯片進行讀止狀態，不能對芯片進行讀/寫操寫操作。當作。當 CS = 0 時，允許芯片讀時，允許芯片讀/寫寫操作。操作。1.1.結構：結構：由一個由一個MOSMOS管和一個電容組成管和一個電容組成2.2.原理原理：靠：靠來存儲信息的，電容來存儲信息

7、的，電容充有電荷表示存儲信息充有電荷表示存儲信息“1”1”，沒有電，沒有電荷表示存儲信息荷表示存儲信息“0”0”。列列選選擇擇信信號號行選擇信號行選擇信號刷新放大器刷新放大器數據線數據線VTVT1 1VTVT2 2C C DRAM基本存儲電路 寫操作：寫操作：寫寫1 1，數據線上為高電平，對電容，數據線上為高電平，對電容C C充電；寫充電；寫 0 0，數，數據線上為低電平，電容上的電荷很快被釋放掉。據線上為低電平，電容上的電荷很快被釋放掉。 讀操作：讀操作：電容上的電荷被泄露掉，是一種電容上的電荷被泄露掉，是一種，因此，因此在讀操作后要立即在讀操作后要立即原有的信息，以保證所存儲的信息不變。原

8、有的信息，以保證所存儲的信息不變。 刷新：刷新：由于電容上存儲的電荷存在著泄露，時間一長信息就由于電容上存儲的電荷存在著泄露，時間一長信息就會丟失，所以需要每隔一定時間（一般會丟失，所以需要每隔一定時間（一般2 ms2 ms）對電容進行一次）對電容進行一次充電，稱為存儲器充電，稱為存儲器“”或或“”。 動態存儲元動態動態 RAM RAM 和靜態和靜態 RAM RAM 的比較的比較DRAMSRAM存儲原理存儲原理集成度集成度芯片引腳芯片引腳功耗功耗價格價格速度速度刷新刷新電容電容觸發器觸發器高高低低少少多多小小大大低低高高慢慢快快有有無無主存主存緩存緩存第4章 主存儲器 由生產廠家事先編程，信息

9、不能更改。由生產廠家事先編程，信息不能更改。行列選擇線交叉處有行列選擇線交叉處有 MOS 管為管為“1”行列選擇線交叉處無行列選擇線交叉處無 MOS 管為管為“0” 4.3非易失性半導體存儲器出廠時是空白的，允許用戶根據自己的需要確定出廠時是空白的，允許用戶根據自己的需要確定ROMROM中的內容。中的內容。但只能允許但只能允許。 4.3非易失性半導體存儲器VCC行線行線列線列線熔絲熔絲熔絲斷熔絲斷為為 “0”為為 “1”熔絲未斷熔絲未斷優點：可以進行優點：可以進行多次多次編程。編程。缺點：缺點： 。擦除重寫時，必須從系統中拆下來，在。擦除重寫時，必須從系統中拆下來，在紫紫外線外線燈下照射燈下照

10、射2020分鐘，擦除原有信息后，再用專門的編程器重分鐘，擦除原有信息后，再用專門的編程器重新寫入新的程序或數據。新寫入新的程序或數據。 EPROMEPROM芯片中的信息芯片中的信息的修改。的修改。 4.3非易失性半導體存儲器 采用加采用加的方法來擦除芯片中的原有信息。的方法來擦除芯片中的原有信息。 編程和擦除。編程和擦除。 擦除和編程以擦除和編程以為單位，可方便地改寫其中的任一部分內為單位，可方便地改寫其中的任一部分內容。容。 4.3非易失性半導體存儲器第4章 主存儲器 用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 1K 8位位 的存儲器的存儲器？片？片存儲器容量的擴展10根地址線根地址線8根

11、數據線根數據線DDD0479AA021142114CSWE2片片） 用用 1K 8位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 2K 8位位 的存儲器的存儲器11根地址線根地址線8根數據線根數據線？片？片2片片1K 8 8位位1K 8 8位位D7D0WEA1A0A9CS0A10 1CS1用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 4K 8位位 的存儲器的存儲器8根數據線根數據線12根地址線根地址線？片？片8片片 (3) 字、位擴展字、位擴展用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 4K 8位位 的存儲器的存儲器8根數據線根數據線12根地址線根地址線WEA8A9A0.D7D0A11A10CS0CS1CS

12、2CS3片選片選譯碼譯碼1K41K41K41K41K41K41K41K48片片I/O1I/O4RAM12114A9A02-4譯碼器A11A10D3D0A9A0RAM12114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM22114A9A0A9A0RAM22114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM32114A9A0A9A0RAM32114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM42114A9A0A9A0RAM42114I/O1I/O4WECSWECSD7D4WRA9A0存儲器與 CPU 的連接 譯碼電路除將低位地址線直接接片內地址外，把余下的高位除將低位

13、地址線直接接片內地址外，把余下的高位地址線分別作為各個存儲器芯片內片選控制信號。地址線分別作為各個存儲器芯片內片選控制信號。注意：片選地址線每次尋址時只能有一位有效，不注意：片選地址線每次尋址時只能有一位有效，不允許同時有多位有效。允許同時有多位有效。A10A10A0A02KB2KB(1)(1)2KB2KB(2)(2)2KB2KB(3)(3)2KB2KB(4)(4)2KB2KB(5)(5)CSCSCSCSCSCSCSCSCSCSA11A11A12A12A13A13A14A14A15A15常用片選常用片選控制方法：控制方法：線選法線選法局部譯碼法局部譯碼法全譯碼法全譯碼法用用2114（1K4位位

14、）芯片組成芯片組成4K RAM線選控制譯碼結構圖線選控制譯碼結構圖 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A9A0 D7D0 A9A0 CS OE 2114 WE D7D0 A13 A12 A11 A10 A9A0 D7D0 WE RD 對高位地址總線中的一部分對高位地址總線中的一部分( (而不是全部而不是全部) )進進行譯碼，以產生各存儲器芯片的片選控制信行譯碼，以產生各存儲器芯片的片選控制信號。號。A11A11A0A02KB2

15、KB(1)(1)2KB2KB(2)(2)2KB2KB(8)(8)CSCSCSCSCSCSY0Y0Y1Y1Y7Y7譯譯碼碼器器A15A15A12A12中任三根中任三根常用片選常用片選控制方法：控制方法：線選法線選法局部譯碼法局部譯碼法全譯碼法全譯碼法對高位地址總線全部譯碼，譯碼輸出作為各對高位地址總線全部譯碼，譯碼輸出作為各芯片的片選信號。芯片的片選信號。線選法和局都譯碼法雖電路簡單，但都存在線選法和局都譯碼法雖電路簡單，但都存在地址重疊和地址不連續問題，使尋址空間利地址重疊和地址不連續問題，使尋址空間利用率降低，所以一般多采用全譯碼法。用率降低，所以一般多采用全譯碼法。常用片選常用片選控制方法

16、：控制方法：線選法線選法局部譯碼法局部譯碼法全譯碼法全譯碼法 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 6： 64譯 碼 器 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 A9 A0 D7 D0 A9 A0 CS 2114 WE D7 D0 A15 A10 A9 A0 IO/M CPU WE D7 D0 【例例】用用61166116芯片

17、構成芯片構成8K8K8b8b的存儲器。的存儲器。解：解：（1 1）確定芯片數。）確定芯片數。芯片數芯片數=8K=8K8b/2K8b/2K8b=48b=4片片（2 2）確定與）確定與CPUCPU的連接。的連接。地址引腳地址引腳A A0 0A A1010連接到地址總線連接到地址總線A A0 0A A1010上，上， 各芯片的各芯片的8 8個數據引腳個數據引腳D D0 0D D7 7對應連于數據總線的對應連于數據總線的D D0 0D D7 7上。上。讀讀/ /寫信號寫信號 和和 直接與直接與CPUCPU的讀信號的讀信號 和寫信號和寫信號 連接。連接。由地址碼的高位由地址碼的高位A A1212、A A

18、1111通過通過2-42-4譯碼器譯碼得到譯碼器譯碼得到4 4個不同個不同的低電平片選信號送到各芯片的片選端的低電平片選信號送到各芯片的片選端OEWERDWR偏志荻廛錯蝓江針潦訝楗襦魴鈸俚軎竅季兆汪葳釜倏滄蟮焚耳靛格笛噌窯示瓴撩藿擦繒鍇嘛砣刳并部糝濡灬陋鱧坂丨橢缽第一片第一片第二片第二片第三片第三片第四片第四片A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 地址范圍地址范圍存儲地址分配存儲地址分配0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 07FFH0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

19、0 0 0 0800H0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0FFFH1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000H1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17FFH1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1800H1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFFH【例例】用用21142114芯片構成芯片構成2K2K8b8b的存儲器。的存儲器。分析：分析：21142114為為1K1K4b4b的存儲芯片，構成的存儲芯片，構成2K2K8b8b的存儲器，需的存儲器，需字、字、位同時位同時擴展。擴展。解：解：（1 1）芯片數）芯片數=2K=2K8b/1K8b/1K4b=44b=4片片（2 2）與）與CP