微机原理与接口技术－－李云强 第3章 存储器

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1、微机原理与接口技术中国水利水电出版社主编李云强第3章存储器3.1存储器概述3.2存储器管理3.3存储器的连接3.4存储器接口分析与设计举例3.1存储器概述存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。存储器中最小的存储单位就是存储元，它可存储一位二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，再由许多存储单元组成一个存储器。3.1.1存储器的分类存储器按存储介质分为半导体存储器、磁表面存储器、光表面存储器等；按信息的可保存性分为非永久性记忆存储器（断电后信息消失）、永久性记忆存储器（断电后信息仍保存）；按存储方式分为随机存储器（任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存

2、储单元的物理位置无关）、顺序存储器（只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关）；按在计算机系统中的作用分为主存储器（内存）、辅助存储器（外存）、高速缓冲存储器。半导体存储器按读写方式分为只读存储器ROM和可读写存储器RAM。1.可读写存储器RAM双极型RAM。金属氧化物（MOS）RAM。静态RAM（SRAM）。动态RAM（DRAM）。集成RAM（iRAM）。非易失性RAM（NVRAM）。2.只读存储器ROM。掩模工艺ROM。可一次性编程ROM（PROM）。紫外线擦除可改写ROM（EPROM）。电擦除可改写ROM（EEPROM或E2PROM）。快擦写ROM（flas

3、hROM）。3.1.2存储器的主要性能参数存储容量：是指存储器可以存储的二进制信息量表示方法为：存储容量=存储单元数×每单元二进制位数。不同的存储器芯片，其容量不一样。通常用某一芯片有多少个存储单元，每个存储单元存储若干位来表示。例如，静态RAM6264的容量为8K×8位，即它有8K个单元（1K=1024），每个单元存储8位（一个字节）数据。存取时间和存取周期：说明存储器的工作速度存取时间：从存储器接收到寻址地址开始，到完成取出或存人数据为止所需的时间。存取周期：连续两次独立的存储器存取操作所需的最小时间间隔；略大于存取时间。存取时间即存取芯片中某一个单元的数据所需要的时间。在

4、计算机工作时，CPU在读写RAM时，它所提供的读写时间必须比RAM芯片所需要的存取时间长。如果不能满足这一点，微型机则无法正常工作。可靠性：指存储器对电磁场及温度等的变化的抗干扰能力微型计算机要正确地运行，必然要求存储器系统具有很高的可靠性。内存的任何错误都足以使计算机无法工作，而存储器的可靠性直接与构成它的芯片有关。目前所用的半导体存储器芯片的平均故障间隔时间（MTBF）是（5×106～1×108）小时。功耗使用功耗低的存储器芯片构成存储器系统，不仅可以减少对电源容量的要求，而且还可以提高存储系统的可靠性。3.1.3存储器的系统结构基本存储单元存储体地址译码器片选与读/写控制

5、电路I/O电路集电极开路或三态输出缓冲器其它外围电路基本存储单元一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改变不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不同。存储体一个基本存储单元只能保存一位二进制信息，若要存放M×N个二进制信息，就需要用M×N个基本存储单元，它们按一定的规则排列起来，由这些基本存储单元所构成的阵列称为存储体或存储矩阵。地址译码器由于存储器系统是由许多存储单元构成的，每个存储单元一般存放8位二进制信息，为了加以区分，我们必须首先为这些存储单元编号，即分配给这些存储单元不同的地址。地

6、址译码器的作用就是用来接受CPU送来的地址信号并对它进行译码，选择与此地址码相对应的存储单元，以便对该单元进行读/写操作。存储器地址译码有2种方式，通常称为单译码与双译码。(1)单译码:单译码方式又称字结构，适用于小容量存储器。(2)双译码:在双译码结构中，将地址译码器分成两部分，即行译码器(又叫X译码器)和列译码器(又叫Y译码器)。X译码器输出行地址选择信号，Y译码器输出列地址选择信号。行列选择线交叉处即为所选中的内存单元，这种方式的特点是译码输出线较少。片选与读/写控制电路片选信号用以实现芯片的选择。对于一个芯片来讲，只有当片选信号有效时，才能对其进行读/写操作。片选信号一

7、般由地址译码器的输出及一些控制信号来形成，而读/写控制电路则用来控制对芯片的读/写操作。I/O电路I/O电路位于系统数据总线与被选中的存储单元之间，用来控制信息的读出与写入，必要时，还可包含对I/O信号的驱动及放大处理功能。集电极开路或三态输出缓冲器为了扩充存储器系统的容量，常常需要将几片RAM芯片的数据线并联使用或与双向的数据线相连，这就要用到集电极开路或三态输出缓冲器。其它外围电路对不同类型的存储器系统，有时，还专门需要一些特殊的外围电路，如动态RAM中的预充电及刷新操作控制电路等，这也