第五章微機(jī)存儲(chǔ)器

1、第五章微機(jī)存儲(chǔ)器n存儲(chǔ)器按它與CPU的連接方式不同，可分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。nCPU的外部總線直接與CPU相連的存儲(chǔ)器稱為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存）。n CPU要通過(guò)I/O接口電路才能訪問(wèn)的存儲(chǔ)器稱為外存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存或二級(jí)存儲(chǔ)器）。n 按存儲(chǔ)器信息的器件和媒體來(lái)分，有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器、磁泡存儲(chǔ)器和磁芯存儲(chǔ)器以及光盤(pán)存儲(chǔ)器等。一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類按使用的功能可分為兩大類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM(Random Access memory)和只讀存儲(chǔ)器ROM(Read Only Memory)。如圖5.2二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的組

2、成框圖如圖5.3所示。它一般由存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體、地址選擇電路地址選擇電路、輸入輸出電路輸入輸出電路和控制電路控制電路組成。（一）（一） 存儲(chǔ)體存儲(chǔ)體 存儲(chǔ)體是存儲(chǔ)1或0信息的電路實(shí)體，它由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元賦予一個(gè)編號(hào)，稱為地址單元號(hào)。而每個(gè)存儲(chǔ)單元由若干相同的位組成，每個(gè)位需要一個(gè)存儲(chǔ)元件。 存儲(chǔ)器的地址用一組二進(jìn)制數(shù)表示，其地址線的位數(shù)n與存儲(chǔ)單元的數(shù)量N之間的關(guān)系為： 2n =N地址線數(shù)與存儲(chǔ)單元數(shù)的關(guān)系列于下表中：n（二）地址選擇電路（二）地址選擇電路n 地址選擇電路包括地址碼緩沖器，地址譯碼器等。n 地址譯碼器用來(lái)對(duì)地址碼譯碼。n 地址譯碼方式有兩種：n1.單譯碼方式（或稱字

3、結(jié)構(gòu)）n 它的全部地址只用一個(gè)電路譯碼，譯碼輸出的字選擇線直接選中對(duì)應(yīng)地址碼的存儲(chǔ)單元。n2.雙譯碼方式（或稱重合譯碼）n雙譯碼方式如圖5.4所示。n 它將地址碼分為X和Y兩部分，用兩個(gè)譯碼電路分別譯碼。n 向譯碼又稱行譯碼，其輸出線稱行選擇線，它選中存儲(chǔ)矩陣中一行的所有存儲(chǔ)單元。n 向譯碼又稱列譯碼，其輸出線稱列選擇線，它選中一列的所有單元。n 只有X向和Y向的選擇線同時(shí)選中的那一位存儲(chǔ)單元,才能進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌＃ㄈ┳x（三）讀/寫(xiě)電路與控制電路寫(xiě)電路與控制電路n 讀/寫(xiě)電路包括讀/寫(xiě)放大器、數(shù)據(jù)緩沖器（三態(tài)雙向緩沖器）等。它是數(shù)據(jù)信息輸入和輸出的通道。n 外界對(duì)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)有讀信號(hào)（）

4、、寫(xiě)信號(hào)（）和片選信號(hào)（）等，通過(guò)控制電路以控制存儲(chǔ)器的讀或?qū)懖僮饕约捌x。只有片選信號(hào)處于有效狀態(tài)，存儲(chǔ)器才能與外界交換信息。5.2 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）一、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器一、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM芯片舉例 靜態(tài)RAM芯片有2114、2142、6116、6264等。 例如：常用的Intel 6116 是CMOS靜態(tài)RAM芯片，屬雙列直插式、24引腳封裝。它的存儲(chǔ)容量為2K8位，其引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5.7所示：二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器二、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)RAM芯片舉例 Intel 2116單管動(dòng)態(tài)RAM芯片的引腳和邏輯符號(hào)如圖5.10所示。n Intel 2116

5、 芯片的存儲(chǔ)容量為16K1位，需要14條地址輸入線，但2116只有16條引腳。由于受封裝引線的限制，只用了A0到A67條地址輸入線，數(shù)據(jù)線只有1條(1位)，而且數(shù)據(jù)輸入(DIN)和輸出(DOUT)端是分開(kāi)的，他們有各自的鎖存期。寫(xiě)允許信號(hào)WE為低電平時(shí)表示允許寫(xiě)入，為高電平時(shí)可以讀出。n 綜上所述， 動(dòng)態(tài)基本存儲(chǔ)電路所需管子的數(shù)目比靜態(tài)的要少，提高了集成度，降低了成本，存取速度快。但由于要刷新，需要增加刷新電路，外圍控制電路比較復(fù)雜。靜態(tài)盡管集成度低些，但靜態(tài)基本存儲(chǔ)電路工作較穩(wěn)定，也不需要刷新，所以外圍控制電路比較簡(jiǎn)單。究竟選用哪種，要綜合比較各方面的因素決定。5.3 只讀存儲(chǔ)器（）只讀存儲(chǔ)

6、器（）只讀存儲(chǔ)器的分類只讀存儲(chǔ)器的分類 （一）不可編程掩模式MOS只讀存儲(chǔ)器 （二）可編程存儲(chǔ)器 （三）可擦除、可再編程的只讀存儲(chǔ)器 EPROM芯片實(shí)例芯片實(shí)例-Intel 2716 （一）Intel 2716的引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2716 EPROM芯片的容量為2K8位，采用NMOS工藝和雙列直插式封裝，其引腳、邏輯符號(hào)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.14（a）、（b）及（c）。（二）2716的工作方式 2716的工作方式見(jiàn)表5.3所示： 5.4 存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器的連接n本章要解決兩個(gè)問(wèn)題：n 一個(gè)是如何用容量較小、字長(zhǎng)較短的芯片，組成微機(jī)系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)器，另一個(gè)是存儲(chǔ)器與的連接方法與應(yīng)注意的問(wèn)題。n一、存

7、儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充一、存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)充n（一）位數(shù)的擴(kuò)充n 用位或位的存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成位的存儲(chǔ)器，可采用位并聯(lián)的方法。例如，可以用片位的芯片組成容量為位的存儲(chǔ)器，如圖5.15所示。這時(shí)，各芯片的數(shù)據(jù)線分別接到數(shù)據(jù)總線的各位，而地址線的相應(yīng)位及各控制線，則并聯(lián)在一起。圖5.16則是用片位的芯片，組成位的存儲(chǔ)器的情況。這時(shí)，一片芯片的數(shù)據(jù)線接數(shù)據(jù)總線的低4位，另一片芯片的數(shù)據(jù)線則接數(shù)據(jù)總線的高4位。而兩片芯片的地址線及控制線則分別并聯(lián)在一起。n（二）地址的擴(kuò)充（二）地址的擴(kuò)充 n 當(dāng)擴(kuò)充存儲(chǔ)容量時(shí)，采用地址串聯(lián)的方法。這時(shí)，要用到地址譯碼電路，以其輸入的地址碼來(lái)區(qū)分高位地址，而以其輸出端的控制線來(lái)對(duì)具有

8、相同低位地址的幾片存儲(chǔ)器芯片進(jìn)行片選。n例：圖5.18是用4片16K8位的存儲(chǔ)器芯片（或是經(jīng)過(guò)位擴(kuò)充的芯片組）組成64K8位存儲(chǔ)器連接線路。16K存儲(chǔ)器芯片的地址為14位，而64K存儲(chǔ)器的地址碼應(yīng)有16位。連接時(shí)，各芯片的14位地址線可直接接地址總線的A0A13，而地址總線的A15，A14則接到2-4譯碼器的輸入端，其輸出端4根選擇線分別接到4片芯片的片選CS端。因此，在任一地址碼時(shí)，僅有一片芯片處于被選中的工作狀態(tài)，各芯片的取值范圍如表5.所示。n二、存儲(chǔ)器與二、存儲(chǔ)器與CPU的連接的連接 在第3章中，對(duì)8086最小方式與最大方式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及8086存儲(chǔ)器高低位庫(kù)的連接，曾作過(guò)一些概略

9、的介紹。這里，將結(jié)合存儲(chǔ)器的分類及其與8086 CPU的具體連接給予較詳細(xì)的說(shuō)明。 1.只讀存儲(chǔ)器與只讀存儲(chǔ)器與8086CPU的連接的連接 ROM、PROM或EPROM芯片都可以與8086系統(tǒng)總線連接，實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器。例如，2716、2732、2764和27128這一類EPROM芯片，由于它們屬于以1字節(jié)寬度輸出組織的，因此，在連接到8086系統(tǒng)時(shí)，為了存儲(chǔ)16位指令字，要使用兩片這類芯片并聯(lián)組成一組。圖5.19給出了兩片2732 EPROM與8086系統(tǒng)總線的連接示意圖。該存儲(chǔ)器子系統(tǒng)提供了4K字的程序存儲(chǔ)器(即存放指令代碼的只讀存儲(chǔ)器)。n2.靜態(tài)靜態(tài)RAM與與8086CPU芯片的連接芯片

10、的連接 一般，當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器容量少于16K字時(shí)，宜采用靜態(tài)RAM芯片，因?yàn)榇蠖鄶?shù)動(dòng)態(tài)RAM芯片都是以16K1位或64K1位來(lái)組織的，并且，動(dòng)態(tài)RAM芯片還要求動(dòng)態(tài)刷新電路，這種附加的支持電路會(huì)增加存儲(chǔ)器的成本。8086 CPU無(wú)論是在最小方式或最大方式下，都可以尋址1MB的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)器均按字節(jié)編址。圖5.20給出了2K字的讀寫(xiě)存儲(chǔ)器子系統(tǒng)。存儲(chǔ)器芯片選用靜態(tài)RAM 6116(2K8位)。n3.EPROM、靜態(tài)、靜態(tài)RAM與與8086CPU連接實(shí)例連接實(shí)例 圖5.21給出了8086CPU組成的單處理器系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。圖中，8086接成最小工作方式（MN/MX引腳置邏輯高電平）。當(dāng)機(jī)器復(fù)位時(shí)，8086將執(zhí)行FFFF0H單元的指令。簡(jiǎn)介：微機(jī)簡(jiǎn)介：微機(jī) 存儲(chǔ)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)n主存主存- -輔存層次輔存層次 ：具有主存的較快存取速度又具有輔存的大容量和低價(jià)格，解決存儲(chǔ)器的容量問(wèn)題。 高速緩存高速緩存-主存層次主