第五章 存储器及其接口技术

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1、计算机原理与应用第五章存储器及其接口技术李海haili@bit.edu.cn北京理工大学信息与电子学院第五章存储器及其接口技术5.1存储器概述5.2存储器主要性能指标5.3只读存储器5.4随机读写存储器5.5微型机系统的存储器体系结构5.6存储器应用设计5.1存储器概述微型机存储器分类：按在系统中位置：内部存储器、外部存储器；按制造工艺：双极型、MOS、铁电；易失性：非易失性、易失性；可读写性：只读存储器(ROM)、可读写存储器；读写顺序：顺序读写存储器、随机存储器(RAM)；动态/静态，异步/同步，串行/并行……半导体存

2、储器行列结构5.2存储器主要性能指标1存储容量(memorysize)存储容量是指存储器芯片中所包含的存储单元（Memorycell）数。半导体存储单元通常以字节为单位，人们通常说的存储单元都是指的字节单元。2速度/存取时间(Accesstime)存取时间是存储器的最重要的性能指标，是读写存储器中某一存储单元所需时间，一般指存储器接收到稳定地址信号到完成操作的时间。存储器主要性能指标3易失性(volatile)断电后存储内容是否丢失。volatile;nonvolatile4只读性(readonly)ROMreadonlym

3、emory;RAMrandomaccessmemory;5功耗(power)5.3只读存储器掩膜ROM:maskprogrammedROM;可编程ROM:ProgrammableROM,PROM;可擦除的PROM:ErasablePROM,EPROM;电擦除的PROM:ElectricallyErasablePROM,E2PROM/EEPROM;闪烁存储器FLASH,NORflash/NANDflash;串行EEPROM只读存储器ROM掩膜ROM:maskprogrammedROM厂商根据用户数据刻录固定数据到ROM

4、中；无法修改。可编程ROM:ProgrammableROM,PROM用户按需要一次性写入数据，无法反复修改。可重复擦写的只读存储器EPROMEPROM信息的存储是通过电荷分布来决定的，编程过程就是电荷注入的过程，编程结束后撤除电源，但由于绝缘层包围，注入的电荷无法泄漏，存储信息不会丢失。擦除信息时，利用紫外线照射芯片上方的石英玻璃窗口，浮栅中的电荷会形成光电流泄漏，，内部的电荷分布被破坏，使电路恢复为初始状态。EPROMINTEL公司的EPROM2716，2732，27128，27256，27512，它们的存储容量分别为

5、2K、4K、16K、32K、64K，Byte；它们之间的管脚排列有一定兼容性。尽管这些芯片的容量不同但其工作原理及读写方式基本相同，下面以INTEL27128为例，介绍EPROM的主要特性。EPROM-27128EPROMEPROM:readEPROM:programEEPROM电擦除编程只读存储器E2PROME2PROM的工作原理与EPROM类似，它是在EPROM基础上改进而形成一种新技术产品。E2PROM的擦除不需要专用的擦除器，擦除和编程均可以在线完成。E2PROM以INTEL2816为例说明E2PROM的基本特点和应

6、用方法。2816的基本特点–2816是容量为2K×8bit的电擦除PROM，它的管脚排列与EPROM2716一致。–2816的存储时间为250ns,可以按字节为单位进行擦除和编程，擦除和编程只用CE#、OE#两个信号来控制，一个字节的擦除时间为10ms，整片擦除时间也是10ms，擦除和编程均在线进行。E2PROM:2816E2PROM:28165.4随机存取存储器RAM静态RAM：StaticRAM,SRAM–异步静态RAM:asynchronousSRAM独立的时钟频率，读写受控于地址线与控制使能信号。–同步静态RAM:syn

7、chronousSRAM所有工作是时钟脉冲边沿开始，地址线、数据线、控制线均与时钟脉冲配合。动态RAM：DynamicRAM,DRAM利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。由于在现实中电容会有漏电的现象，因此电容经常周期性地充电，因此被称为“动态”存储器。5.4随机存取存储器RAMDRAM的优势在于结构简单——每一个比特的数据都只需一个电容跟一个晶体管来处理，相比之下在SRAM上一个比特通常需要六个晶体管。SRAM是比DRAM更为昂贵，但更为快速、非常低功耗（特别是在空闲状态）。SRAM比DRAM

8、的占用面积更大，因而不适合用于更高储存密度低成本的应用，如PC内存。SRAM集成于芯片内•作为微控制器的RAM或者cache（通常从32bytes到128kilobytes）•作为强大的微处理器的主cache，如x86