微機原理與接口技術

第五章：半導體存儲器內容提要：

1存儲器的分類、性能指標，存儲器系統(tǒng)的多層結構；存儲器芯片的結構

2存儲器的擴充方法

3存儲器與微處理器CPU的連接學習目標：

1．了解存儲器的分類、性能指標，存儲器系統(tǒng)的多層結構；

2．了解存儲器芯片RAM、EPROM的基本結構、地址形成方法；

3．重點掌握8086CPU與存儲器的連接技術；

4．了解EPROM編程技術；重點與難點：

8086CPU與存儲器的連接技術15.1概述計算機的基本構成：

存儲器是構成計算機的三大硬件之一存儲器I/O接口輸入設備I/O接口輸出設備控制總線CB數據總線DBCPU地址總線AB1、CPU（包括主板、總線）；2、存儲器（內、外存）；3、輸入、輸出設備。25.1.1

存儲器的分類

4、紙帶：成本極低。2、外存儲器（輔助存儲器）：

用來存放一些微處理器暫不處理的程序和數據的存儲器。不可以被CPU或外設直接訪問，由磁芯及光電存儲器等構成。一、按存儲介質材料分類：1、磁芯存儲器（磁膜、磁泡和其它磁表面存儲器）;

2、半導體存儲器;3、光電存儲器（光盤存儲器等）；二、按用途分類：1、內存儲器（主存）：用來存放正在運行的程序和數據的存儲器；可以被CPU或外設直接訪問，由半導體存儲器構成。3半導體存儲器的分類靜態(tài)RAM動態(tài)RAMMOS型雙極型不可編程掩膜ROM可編程ROM可擦除、可再編程ROM紫外線擦除的EPROM電擦除的E2PROM隨機讀寫存儲器RAM只讀存儲器ROM半導體存儲器45.1.2

半導體存儲器的主要技術指標其中：

1KB＝210B＝1024B；1MB＝220B＝1024KB；

1GB＝230B＝1024MB；1TB＝240B＝1024GB。二、存取時間：

1、維持功耗2、操作功耗一、存儲容量：存儲容量是指系統(tǒng)所能存儲的二進制位數。1、用字數×位數表示，以位為單位。如：1024×4bit2、常用KB、MB、GB和TB為單位表示存儲容量的大小。存取時間是指從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間。單位：nS～μS三、功耗:存儲器被加上的電壓與流入的電流之積是存儲器的功耗55.1.3存儲器芯片的結構一、

半導體存儲器芯片的基本結構地址譯碼器存儲矩陣控制邏輯三態(tài)數據緩沖器W/RCS半導體存儲器組成框圖

4、輸入、輸出緩沖電路

存儲芯片的基本組成（由四部分組成）

1、存儲矩陣：由存儲元構成2、行、列地址譯碼器：對外部地址線上的地址進行譯碼

3、片選及讀寫控制邏輯電路A0A1An…………D0D1DN6一、IDT6116SRAM芯片1、內部結構及引腳圖5.2.半導體存儲器芯片舉例7（3）存儲時間：15～45nS3、工作方式：高阻××1未選中數據輸入010寫數據輸出100讀I/O0~I/O7WEOECS工作方式2、主要技術指標：（1）容量：2048×8bit（2）功耗：操作時ICC為80～150mA；維持時ICC為2mA8二、Intel2716EPROM芯片（只讀存儲器2048×8bit）1、2716的內部結構和外部引腳Intel2716的引腳、邏輯符號

(a)引腳(b)邏輯符號9Intel2716的內部結構102、2716的工作方式：

引腳方式PD/PGM數據總線狀態(tài)讀出00+5輸出未選中×1+5高阻待機1×+5高阻編程輸入寬52ms的正脈沖1+25輸入校驗編程內容00+25輸出禁止編程01+25高阻

VPP/V11常用的EPROM芯片型號容量結構最大讀出時間/ns制造工藝需用電源/V管腳數27081K×8bit350~450NMOS5，+122427162K×8bit300~450NMOS+5242732A4K×8bit200~450NMOS+52427648K×8bit200~450NMOS+5282712816K×8bit250~450NMOS+5282725632K×8bit200~450NMOS+5282751264K×8bit250~450NMOS+528125.3.1存儲器的擴展方法由于存儲芯片的容量有限，要構成一定容量的存儲器，就要用多片

存儲芯片進行組合擴充，一滿足對存儲器容量的要求。設：存儲器的字節(jié)數為：M；存儲器的字長為：N

存儲芯片的字節(jié)數為：K；存儲芯片的字長為：L一、位擴展（字長位數的擴展）

芯片字長L小于存儲器要求的字長N時，要進行位擴展擴展舉例：用8K1

位芯片組成8K8

位的存儲器

擴展方法：1、地址線、控制線CS、WE等并聯

2、芯片的數據線分別接數據線的高位和低位

3、需要的芯片數為：N/L（這些芯片稱為位擴展組）5.3存儲器的接口技術13舉例：用8K1

位芯片組成8K8

位的存儲器14二、字節(jié)數的擴展：

擴展舉例：用16K8

位芯片組成64K8

位的存儲器擴展方法：1、片內地址線、讀寫控制線OE、WE等并聯

2、片選數CS要單獨連接（多余的地址線經譯碼后和其相連）

3、需要的芯片數為：M/K（這些芯片稱為字節(jié)擴展組）芯片的字節(jié)數K

小于構成存儲器的字節(jié)數M時，要進行字節(jié)數的擴展15舉例：用16K8

位芯片組成64K8

位的存儲器16由16K8

位芯片組成64K8

位存儲器中各芯片地址空間分配表4321地址說明片內地址A13A12A11……A2A1A0高位地址A15A14地址片號地址分配表最低地址：C000H最高地址：FFFFH000……000

111……1111111最低地址：8000H最高地址：BFFFH000……000111……1111010最低地址：4000H最高地址：7FFFH000……000

111……1110101最低地址：0000

H最高地址：3FFFH000……000111……1110000174、需要的芯片數為：M/K

×N/L

擴展舉例：用1K4

位的2114芯片組成4K8

位的存儲器三、字、位同時擴展：芯片字長L

小于

存儲器要求的字長N時，L<N

進行位擴展芯片字節(jié)數K

小于存儲器要求的字節(jié)數M時，K<M

進行字節(jié)數擴展擴展原則：1、先按位擴展：片內地址線、控制線CS、OE、WE等并聯

由

N/L個芯片一組，構成一個位擴展組2、將每個位擴展組當做一個K×N的芯片進行字節(jié)擴展片（組）內地址線、讀寫控制線OE、WE等并聯3、片選線CS要單獨連接（多余的地址線經譯碼后和其相連）18舉例：用1K4

位的2114芯片組成4K8

位的存儲器Y0Y1Y2Y319由1K4位芯片組成4K8

位存儲器中各芯片地址空間分配表4321地址說明片（組）內地址A9A8A7……A2A1A0高位地址A11A10地址片(組)號最低地址：C00H最高地址：FFFH

000……000111……1111111最低地址：800H最高地址：BFFH

000……000111……1111010最低地址：400H最高地址：7FFH

000……000111……1110101最低地址：000

H最高地址：3FFH

00

0……000

111……1110000205.3.2存儲器與微處理器CPU的連接一、存儲器與系統(tǒng)之間通過DB、CB、AB三大總線進行連接：★系統(tǒng)地址總線中高位地址線通過適當的譯碼電路產生片選信號，根據對存儲器地址范圍的要求，連接到相應芯片的片選信號端；

實現正確的存儲器地址空間分配。讀信號RD、寫信號WR、存儲器/輸入輸出控制信號M/IO、地址鎖存信號ALE、數據允許信號DEN、數據收發(fā)信號DT/R、高位數據允許信號

BHE

；最大模式下的信號MRDC（讀）、MVTC（寫）信號。1、數據線的連接：應使存儲器與CPU的數據線相匹配2、控制線的連接：保證產生正確的讀寫操作，主要的控制線有3、地址線的連接：★

系統(tǒng)地址總線中低位地址與存芯片器的地址相連；218086CPU構成的最小模式系統(tǒng)22二、存儲器系統(tǒng)設計舉例：1、在8086最小模式下，用二片6116（2K×8位）存儲芯片組成2K×16位的存儲器，高位地址線不參與譯碼。D7～D0

6116A10～A0OEWECED15～D8A11～A1RDWRA0BHE

6116A10～A0OEWECE6116與8086CPU的連接A19～A1223由2K8位芯片組成2K16

位存儲器中各芯片地址空間分配表不能確定不能確定地址說明片內地址（6116）A11A10A9……A3A2A1A0高位地址A19…A12地址存在“地址重疊”現象——地址不確定地址范圍：××000H××FFFH

00

0……0000

111……1111

X…XX…X地址范圍：××

000

H××FFFH00

0……0000

111……1111X…XX…X為保證存儲器的地址確定，高位地址線必須參與譯碼24用1片27128（16K×8位）EPROM和2片6264（8K×8位）RAM存儲芯片。

27128的片內地址：00000H～03FFFH6264的片內地址：00000H～01FFFH2＃62641＃626427128芯片A19A18A17A16芯片地址范圍A11A10……

A1A0A15A14A13A12高位地址線采用譯碼法后，地址是唯一的。2、在8088最小模式下，組成32K×8位的存儲器：高位地址線采用譯碼法，27128的地址從20000H開始

6264的地址從30000H開始00110011001100110010001032000H33FFFH

00……0011……11

0010

001130000H31FFFH

00……0011……110000

0001

20000H23FFFH

00……0011……110000

0011

25263、將上述地址改為：

27128的地址為：00000H～03FFFH1＃6264的地址為：04000H～05FFFH2＃6264的地址為：06000H～07FFFH地址分配表如下：芯片A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10……

A1A0芯片地址范圍27128000000000000

0011

00……0011……11

00000H03FFFH1＃6264000000000100

0101

00……0011……1104000H05FFFH2＃6264000000000110

0111

00……0011……11

06000H07FFFH274、分析下圖：8086最小模式系統(tǒng)下24K存儲器的地址范圍28地址分配表如下：27641＃62642＃6264芯片A19A18A17A16芯片地址范圍A11A10……

A1A0A15A14A13A120011001100110011001100113E000H3FFFFH

00……0011……11

1110

1111

32000H33FFFH

00……0011……1

1

0010

0011

30000H31FFFH

00

……

00

11……11

0000

0001

295、在8088最小模式下，組成24K×8位的存儲器：芯片同上6264的地址范圍為：F0000H～F3FFFH2764的地址范圍為：FE000H～FFFFFH地址分配表如下：27642＃62641＃6264芯片A19A18A17A16芯片地址范圍A11A10……

A1A0A15A14A13A12用1片2764（8K×8位）ROM和2片6264（8K×8位）RAM存儲芯片。

高位地址線采用譯碼法，要求的地址范圍為：111111