微机原理与接口 耿恒山 第3章 存储器及接口技术

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1、第3章存储器及接口技术存储器是计算机的重要组成部件，用来存放程序和数据。它是计算机的主要组成部分，反映了计算机的“记忆”功能。图3-1显示了新型计算机系统中的存储器组织，越往上，存储器的速度越快，CPU的访问频度越高，每位的造价越高，系统的拥有量越小；越往下，其容量越大，每位的造价越低，速度也较低。CPU中的寄存器位于顶端，它的存取速度最快；向下依次是CPU内部的Cache、主板上的Cache，也称为外部Cache、主存储器、辅助存储器和大容量辅助存储器。大容量附助存储器附助存储器主存储器外部Cache内部CacheCPU寄存器速度快容量小速度慢容

2、量大图3-1微机存储系统的层次结构3.1半导体存储器概述3.1.1半导体存储器的分类1．按制造工艺分类半导体存储器可分为双极型和MOS型两类：（1）双极型。由TTL晶体管逻辑电路构成。该类存储器工作速度快，与CPU处在同一量级，但集成度低、功耗大、价格偏高，在微机系统中常用作高速缓存器。（2）金属氧化物半导体型。简称MOS型。该类型器件有多种制造工艺，如NMOS（N沟道MOS）、HMOS（高密度MOS）、CMOS（互补型MOS）、CHMOS（高速CMOS）等。2．按使用属性分类半导体存储器分为RAM和ROM两类，如图3-2所示。静态RAM动态RAM

3、随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）掩膜式ROM可编程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）电可擦除PROM（E2PROM）闪速存储器FLASH（MEMORY）半导体存储器图3-2半导体存储器的分类3.1.2半导体存储芯片的一般结构图3-3所示为存储器组成示意图。它由存储体、地址寄存器、地址译码驱动电路、读/写电路、数据寄存器和控制逻辑等组成。地址寄存地址译码存储体读写电路地址寄存控制电路ABDBOEWECS图3-3半导体存储芯片的一般结构3.1.3半导体存储器的主要技术指标（1）存储容量。该项指标对于厂商，多用总的位容量来进行描述

4、，如某芯片为256M位；对于用户，一般用“存储单元数×每个单元的存储位数”来进行描述，如8K指的是8K×8位。（2）存取速度。该项指标一般可用以下两参数中的一个来进行描述：1）存取时间，即TA，它是指从CPU给出有效的存储地址启动一次存储器读/写操作，到操作完成所经历的时间。2）存取周期，即TAC，是指连续两次存储器读/写操作之间所需的最小时间间隔。3.1.4PC机主存储器性能介绍1．FPMDRAM（快速页面模式动态随机内存）其读取速度为60～80ns，单列直插内存模块内存条，印制板单面出线，有30线和72线两种，386和486主板上为30线，48

5、6和586主板上为72线。2．EDODRAM（扩展数据输出动态随机内存）它的读取速度比FPMDRAM快10%～20%左右，约为50ns～60ns，72线，SIMM封装，应用于586主板。3．SDRAM（同步突发内存）SDRAM采用了多体存储器结构和突发模式，为双存储体结构，也就是有两个储存阵列，一个被CPU读取数据时，另一个已经做好被读取的准备，两者相互自动切换，使得存取效率成倍提高，并且将内存与CPU以相同时钟频率控制，使内存与CPU外频同步，取消等待时间，其传输速率比EDODRAM快了许多，速度可达6ns。4．SDRAMⅡDDR（双倍数据速率）

6、SDRAM，即我们常说的DDR内存。SDRAM内存只在时钟周期的升沿传输指令、地址和数据，而DDRSDRAM内存的数据线有特殊的电路，可以让它在时钟的上下沿都传输数据。5．DRDRAMDRDRAM是由RAMBUS公司和INTEL公司合作开发的一种新型内存，常称为RAMBUS内存。它采用184线接口，电压为2.5V。与芯片组之间的接口宽度为16位，如果带ECC校验，其接口宽度为18位。DRDRAM的接口工作频率为400MHZ，由于它能在时钟信号的上升沿和下降沿各传输一次数据，因此数据传输的频率实际上为800MHZ，其峰值传输速率可以达到1.6Gb/s

7、。这种内存也是双列直插膜组，但与SDRAM和DDRSDRAM内存条不兼容。这种内存性能高，价格贵，一般用于高档机。性能价格比不如DDR内存。3.2半导体存储器与CPU的接口这一节，我们将介绍半导体存储器与CPU的接口，介绍存储芯片与具有不同数据位的CPU的连接和配合。我们选取的例子涉及到8位、16位、32位、64位CPU与存储器的接口，使读者对CPU与存储器接口有一个整体的概念。3.2.1存储芯片信号线的处理1．存储芯片数据线的处理若存储器为字节编址结构，芯片的数据线是8根，芯片的全部数据线应与系统对应的8位数据总线相连。2．存储芯片地址线的连接存

8、储芯片的地址线通常应全部与系统的低位地址总线相连。寻址时，这部分地址的译码是在存储芯片内完成的。3．存储芯片片选端的处理由