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时间:2019-02-26
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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EPROMEPROM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。EPROMINTEL公司的EPROM2716,2732,27128,27256,27512,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E2PROME2PROM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RAMDRAM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
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