第五章+存儲(chǔ)器(201510)

一生中重要的六個(gè)字1、藏：藏鋒藏巧，勝者總是笑到最后；2、防：強(qiáng)者都是“漏洞”最少的人；3、穩(wěn)：穩(wěn)扎穩(wěn)打，不走彎路便是捷徑；4、變：變則通，通則久，求變就是贏；5、牽：暗中牽制勝過(guò)明面的強(qiáng)制；6、退：勝敗無(wú)常，給自己留后路就是留希望。

1人生，既要淡，又要有味世事太喧囂，你耐不起重口味的折騰，凡事最好少計(jì)較，少爭(zhēng)執(zhí)，能往寬處行就莫往窄處擠。有些事情，有些感情寧愿看淡點(diǎn)，吃咸點(diǎn)，做一個(gè)淡泊寧?kù)o的雅人。但是，切忌淡而無(wú)味，即對(duì)任何事情都喪失了興趣和追求。與己無(wú)緣者，隨他來(lái)去，即為淡；與己有緣者，好自珍惜，即可有味。

2第5章

存儲(chǔ)器系統(tǒng)3微型計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的作用存儲(chǔ)器MI/O接口輸入設(shè)備II/O接口數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線AB輸出設(shè)備OCPU外部存儲(chǔ)接口外部存儲(chǔ)設(shè)備4本章主要內(nèi)容微型機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)、分類(lèi)及其特點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片的外部特性及其與系統(tǒng)的連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)

55.1概述內(nèi)容：存儲(chǔ)器的分類(lèi)及其特點(diǎn)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基本概念兩類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的主要區(qū)別6一、存儲(chǔ)器的分類(lèi)按存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的地位分類(lèi)存儲(chǔ)器的三級(jí)結(jié)構(gòu):Cache容量小，速度與CPU相當(dāng)主存容量大，速度比Cache慢外存容量大，速度慢7按存儲(chǔ)媒質(zhì)分類(lèi)按信息存取方式分類(lèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RandomAccessMemory（RAM）

特性：能讀能寫(xiě)、揮發(fā)

作用：存放編寫(xiě)的程序和數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器ReadOnlyMemory（ROM）

特性：只能讀不能寫(xiě)、不揮發(fā)

作用：存放固定的程序和數(shù)據(jù)8二、存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)M×每單元位數(shù)N存取時(shí)間：從啟動(dòng)讀(寫(xiě))操作到操作完成的時(shí)間

存取周期：兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器操作所需間隔的最小時(shí)間功耗：動(dòng)態(tài)功耗、靜態(tài)功耗可靠性：

平均故障間隔時(shí)間MTBF95.2半導(dǎo)體存儲(chǔ)器10半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)-典型的RAM的示意圖11(1)存儲(chǔ)體一個(gè)基本存儲(chǔ)電路只能存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位。將基本的存儲(chǔ)電路有規(guī)則地組織起來(lái)，就是存儲(chǔ)體。

(2)外圍控制電路

地址譯碼器、I/O電路、片選控制端CS、輸出緩沖器等單譯碼方式雙譯碼方式地址譯碼電路的譯碼方式-以6根地址線為例12譯碼器A5A4A3A2A1A06301存儲(chǔ)單元64個(gè)單元單譯碼行譯碼A2A1A0710列譯碼A3A4A501764個(gè)單元雙譯碼-可簡(jiǎn)化芯片設(shè)計(jì)選擇線16條選擇線64條13CEWEOE工作方式

LHL讀LL*寫(xiě)H**未選通存儲(chǔ)陣列128*128行譯碼A4A10??A0A3列I/O列譯碼輸入控制??I/O1I/O8??CEWEOE??靜態(tài)RAM6116的內(nèi)部功能圖145.3存儲(chǔ)器擴(kuò)充方法

位擴(kuò)展——擴(kuò)展每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)(擴(kuò)展寬度)字?jǐn)U展——擴(kuò)展存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)(擴(kuò)展長(zhǎng)度)字位擴(kuò)展——兩者的綜合(擴(kuò)展寬度和長(zhǎng)度)用多片存儲(chǔ)芯片構(gòu)成一個(gè)需要的內(nèi)存空間，它們?cè)谡麄€(gè)內(nèi)存中占據(jù)不同的地址范圍，任一時(shí)刻僅有1片（或1組）被選中。假設(shè)擴(kuò)展同種芯片，則需要的芯片：總片數(shù)＝總?cè)萘?（容量/片）………………位擴(kuò)展字?jǐn)U展字位擴(kuò)展15位擴(kuò)展存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)容量等于M×N：

單元數(shù)M（=2K）

×每單元的位數(shù)N當(dāng)構(gòu)成內(nèi)存的存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)<內(nèi)存單元的字長(zhǎng)時(shí)，就要進(jìn)行位擴(kuò)展，使每個(gè)單元的字長(zhǎng)滿(mǎn)足要求。8088/8086的內(nèi)存單元的字長(zhǎng)=8/16。字節(jié)數(shù)字長(zhǎng)…位擴(kuò)展162114（1）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1片選D3～D0D7～D4A9～A02114（2）A9～A0I/O4～I(xiàn)/O1CECE10441位擴(kuò)展例1:

把兩片SRAM2114,其容量=1K

4=210

4擴(kuò)展為1KB=1K8(1)多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù),其它連接都一樣;(2)這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體,常被稱(chēng)為“芯片組”,它們應(yīng)同時(shí)選中，一起進(jìn)行讀或?qū)?。兩個(gè)芯片可看作為一個(gè)整體的“芯片組”17位擴(kuò)展方法總結(jié)：

位擴(kuò)展方法：將每片的地址線、控制線并聯(lián)，數(shù)據(jù)線分別引出。位擴(kuò)展特點(diǎn)：存儲(chǔ)器的單元數(shù)不變，位數(shù)增加?！粩U(kuò)展18字?jǐn)U展特點(diǎn):

地址空間的擴(kuò)展。芯片每個(gè)單元中的字長(zhǎng)滿(mǎn)足，但單元數(shù)不滿(mǎn)足。擴(kuò)展原則：每個(gè)芯片的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線并聯(lián)，僅片選端分別引出，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)芯片占據(jù)不同的地址范圍?！?jǐn)U展19字?jǐn)U展例用兩片1KB=1K×8位=210×8位的SRAM芯片構(gòu)成容量為2KB=2K×8位的存儲(chǔ)器片選端D7～D0A19～A10A9～A0（2）A9～A0D7～D0CE（1）A9～A0D7～D0CE譯碼器00000000010000000000兩芯片不同時(shí)選中,不會(huì)同時(shí)工作1K

81K

8總?cè)萘?K

820字位擴(kuò)展根據(jù)內(nèi)存容量及芯片容量確定所需存儲(chǔ)芯片數(shù)；進(jìn)行位擴(kuò)展以滿(mǎn)足字長(zhǎng)要求；進(jìn)行字?jǐn)U展以滿(mǎn)足容量要求。若已有存儲(chǔ)芯片的容量為L(zhǎng)×K，要構(gòu)成容量為M×N的存儲(chǔ)器，需要的芯片數(shù)為：

(M×N)

/(L×K)

=（M/L）×（N/K）即總片數(shù)＝總?cè)萘?（容量/片）=字?jǐn)U展倍數(shù)×位擴(kuò)展倍數(shù)…………字位擴(kuò)展21例:某半導(dǎo)體存儲(chǔ)器總?cè)萘?Kⅹ8。其中固化區(qū)2K字節(jié)，選用EPROM芯片2716（2Kⅹ8）；工作區(qū)2K字節(jié)，選用SRAM芯片2114（1Kⅹ4）。解：先確定所需芯片數(shù)：固化區(qū)2Kⅹ8，需2716一塊；工作區(qū)2Kⅹ8，2塊2114拼接為一組容量為1Kⅹ8，需2組，共4塊2114。見(jiàn)下圖。

22235.4存儲(chǔ)器與微處理器的連接24CPU與M連接時(shí)的幾點(diǎn)考慮：1CPU總線時(shí)序與M的讀寫(xiě)時(shí)序

高速CPU與低速M(fèi)間的速度若不匹配，應(yīng)在CPU訪問(wèn)M的周期內(nèi)插入等待脈沖TW。下面僅考慮兩者匹配。2CPU總線的負(fù)載能力

系統(tǒng)總線一般能帶1~幾個(gè)TTL負(fù)載。系統(tǒng)總線需驅(qū)動(dòng)隔離時(shí)，DB要雙向驅(qū)動(dòng)，AB與CB則單向驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器的輸出連至M或其他電路。下面僅考慮不需驅(qū)動(dòng)。

3．M結(jié)構(gòu)的選定

CPU的DB有8、16、32、64位等幾類(lèi)，相應(yīng)M的結(jié)構(gòu)分為單體、2體、4體、8體等。CPU與M連接時(shí)，M是單體結(jié)構(gòu)還是多體結(jié)構(gòu)。下面先僅考慮兩者D相等。254．片選信號(hào)（片外）及片內(nèi)地址產(chǎn)生機(jī)制

由于M芯片的容量是有限的，微機(jī)中M的總?cè)萘恳话氵h(yuǎn)大于M芯片的容量，因此，M往往由多片M芯片組成，在CPU與M芯片之間必須設(shè)有片選擇譯碼電路，一般由CPU的高位地址譯碼產(chǎn)生片選，而低位地址送給存儲(chǔ)器芯片的地址輸入端，以提供存儲(chǔ)芯片內(nèi)部的行、列地址。26譯碼電路作用:

將輸入的一組二進(jìn)制編碼變換為一個(gè)特定的控制信號(hào)，即：將輸入的一組高位地址信號(hào)通過(guò)變換，產(chǎn)生一個(gè)有效的控制信號(hào)，用于選中某一個(gè)存儲(chǔ)器芯片，從而確定該存儲(chǔ)器芯片在內(nèi)存中的地址范圍。組成:

它可用普通的邏輯芯片或?qū)ｉT(mén)的譯碼器實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器地址譯碼方法:根據(jù)存儲(chǔ)器的片選信號(hào)譯碼（1）線選法:從高位選擇幾條地址線（2）全譯碼法:高位全部參加譯碼（3）部分譯碼:高位地址線部分參加譯碼27

CS2732（1）

CS2732（2）A0~A11A15A14A13A12內(nèi)部譯碼：由存儲(chǔ)芯片自己完成的。外部譯碼線譯碼全譯碼部分譯碼A15A14A13A12

XX01（1）1000H~1FFFH（2）2000H~2FFFHA11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000000000000??111111111111

XX10譯碼電路28（1）全譯碼法

片內(nèi)尋址未用的全部高位地址線都參加譯碼，譯碼輸出作為片選信號(hào)。全譯碼的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)芯片的地址范圍是唯一確定，而且各片之間是連續(xù)的。缺點(diǎn)是譯碼電路比較復(fù)雜。（2）部分譯碼用片內(nèi)尋址外的高位地址的一部分譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。部分譯碼優(yōu)點(diǎn)是較全譯碼簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是存在地址重疊區(qū)。（3）線選法高位地址線不經(jīng)過(guò)譯碼，直接（或經(jīng)反相器）分別接各存儲(chǔ)器芯片的片選端來(lái)區(qū)別各芯片的地址。它的優(yōu)點(diǎn)是電路最簡(jiǎn)單,但缺點(diǎn)是也會(huì)造成地址重疊，且各芯片地址不連續(xù)。三種譯碼方式特點(diǎn)29全地址譯碼例6264芯片的地址范圍：

A19~A13A12~A0A19~A13A12~A0111100000……0~111100011……1=F0000H~F1FFFHA19A18A17A16A15A14A13&≥1A12～A0D7～D0高位地址線全部參加譯碼6264A12~A0D7~D00111110001111130部分地址譯碼例同一物理存儲(chǔ)器占用兩組地址：

F0000H~F1FFFHB0000H~B1FFFH

A18不參與譯碼（A18=1/0=x）A19A17A16A15A14A13&≥1到6264CS100011110A19A18A17~A13A12~A0

0~011/0110001~1=F0000H~F1FFFH或B0000H~B1FFFH此例使用高5位地址作為譯碼信號(hào)，從而使被選中芯片的每個(gè)單元都占有兩個(gè)地址，即這兩個(gè)地址都指向同一個(gè)單元。31使用譯碼器的應(yīng)用舉例將SRAM6264芯片與系統(tǒng)連接，使其地址范圍為：38000H~39FFFH和78000H~79FFFH。選擇使用74LS138譯碼器構(gòu)成譯碼電路

Y0G1Y1G2AY2G2BY3Y4AY5BY6CY7片選信號(hào)輸出譯碼允許信號(hào)地址信號(hào)（接到不同的存儲(chǔ)體上）74LS138邏輯圖：3274LS138的真值表（注意：輸出低電平有效）可以看出，當(dāng)譯碼允許信號(hào)有效時(shí)，Yi是輸入A、B、C的函數(shù)，即Y=f(A,B,C)11111111XXX其他值0111111111110010111111110100110111111011001110111110010011110111011100111110110101001111110100110011111110000100Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0CBAG1G2AG2B33應(yīng)用舉例(續(xù)):D0~D7A0A12???WEOECS1CS2???A0A12MEMWMEMRD0~D7G1G2AG2BCBA&&A19A14A13A17A16A15+5VY0下圖中A18不參與譯碼，故6264的地址范圍為：=38000H~39FFFH或78000H~79FFFH6264138CPU系統(tǒng)1000001110/11/00Y7???可接其它存儲(chǔ)芯片A19A18A17~A13A12~A000/1111000~01~134A15A14A13A12

0000（1）0000H~0FFFH（2）1000H~1FFFHA11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000000000000??111111111111

0001

CS2732（1）

CS2732（2）A0~A11A15A14A13A12G1G2AG2BCY1BY0AM/IOCBA35部分譯碼示例138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCEY0Y1Y2Y3CECECEA19～

A15A14～

A12A11～A0一個(gè)可用地址1234××10×××10×××10×××10×000001010011全0～全1全0～全1全0～全1全0～全120000H～20FFFH21000H～21FFFH22000H～22FFFH23000H～23FFFH138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCEY0Y1Y2Y3CECECE138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCEY0Y1Y2Y3CECECE138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCEY0Y1Y2Y3CECECE138A17

A16A11～A0A14

A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCEY0Y1Y2Y3CECECE36線選譯碼示例切記：A14A13＝00的情況不能出現(xiàn)00000H～01FFFH的地址不可使用A14A12～A0A13(1)2764(2)2764

CECEA19～

A15A14A13A12～A0一個(gè)可用地址12××××××××××1001全0～全1全0～全104000H～05FFFH02000H～03FFFH37控制線的連接：38數(shù)據(jù)線的連接：系統(tǒng)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，每個(gè)存儲(chǔ)器單元的位數(shù)為8位，而存儲(chǔ)器芯片每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)卻有多樣，有1位、4位、8位。D0~D7D0~D7D0~D7D0~D7D0~D3D4~D7

CS2732OE（1）A0~A11

CS2732OE（2）RD

CS2114WE（1）

CS2114WE（2）A0~A9WR39

0100

CS2732OE（1）

CS2732OE（2）A0~A11A15A14A13A12G1G2AY7G2BCY6BY4AM/IOD0~D7D0~D3D4~D7

CS2114WE（1）

CS2114WE（2）WRD0~D7D0~D7RDA10A11+（1）4000~4FFFH（2）6000~6FFFH7000~73FFHA11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000000000000??111111111111

0110A15A14A13A12A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000000??111111111100

011140IBM－PC/XT計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽上與存儲(chǔ)