内存及其与CPU连接.ppt

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1、第4章微机的内存及其与CPU的连接4.1概述4.2随机存取存储器4.3只读存储器4.4存储器芯片地址译码与存储容量扩展4.5存储器接口本章的重点：了解存储器的分类；了解SRAM、DRAM的工作原理；掌握存储器地址译码和存储器接口。4.1存储器概述4.1.1存储系统的层次化结构缓存主存辅存图1微型计算机存储器的三级结构高速缓冲存储器（Cache）：主要由双极型半导体存储器构成，速度快。为了弥合主存和CPU的速度上的较大差别而设置。存放正在执行的程序和数据，速度与CPU相匹配。有片内片外之分。主存储器（内存）：主存储器又称为内部

2、存储器，主要用来存放当前正在使用或者经常使用的程序和数据。具有一定的容量、存取速度较高。辅助存储器（外存）：辅助存储器又称为外部存储器，主要用来存放当前暂时不参加运算的程序和数据。4.1.2存储器的分类1、按在计算机系统中的作用分类高速缓冲存储器（Cache）。主存储器辅助存储器2、按存储介质分类磁表面存储器：用作辅助存储器；半导体存储器：用作微型计算机系统的主存储器（双极型和金属氧化物半导体型）；光介质存储器：用作辅助存储器；3、按存储器的存取方式分类存取方式内部结构或者工作方式特点用途随机读/写存储器SRAM存取速度很快

3、，不掉电数据不会自动消随机地对任意一个存储单元进行访问，主要用作计算机系统的主存储器。DRAM定期刷新，否则信息会在一定的时间内自动消失。只读存储器PROM程序写入PROM后，就不可以再修改。永久保存数据，只能读不能写入。EPROM紫外光照射擦除ROM中的内容，可重新写入新的程序。EEPROM使用电信号擦除内容，重新写入掩膜ROM用户无法改变A7A9D7D6D5D4WEA6A5A4A3A2A1A0CSD0D1D2D3A10OEA8AB地址锁存器地址译码和驱动电路存储矩阵控制电路数据输入/输出控制CB4.1.3半导体存储器芯片

4、的一般结构存储器芯片的引脚：1)地址线：输入信号，A0~A10，表明芯片内部有211个存储单元2)数据线：D0~D7，表明芯片内每个存储单元可存储8位二进制数据。注：存储芯片x根地址线，y根数据线，其可存储二进制位的数量为2x×y。3)控制信号：CS*：片选信号OE*：输出允许信号ME*：写入允许信号存储芯片内部由存储矩阵、地址译码电路和读/写控制电路等组成。1、存储矩阵存储矩阵是存储单元的集合，一个存储单元可以存储一位或多位二进制数数据。因此，可以把存储器芯片分为位片结构和字片结构两种类型。2、地址译码电路译码器将地址锁存

5、器输入的地址码转换成译码器输出线上相应的有效电平，表示选中了某一存储单元，并由驱动器提供驱动电流去驱动相应的读/写电路，完成被选中单元的读/写操作。译码驱动方式分为一维地址译码和二维地址译码两种。3、读/写控制电路控制逻辑接收CPU送来的启动、读、写等命令，经控制电路处理后，由控制逻辑产生一组时序信号来控制存储器的读出和写入操作。4.1.4半导体存储芯片的性能指标1.存储容量存储容量是存储器能够存储的二进制信息的数量。2.存储器存取时间和存取速度存储器存取时间又称为存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的

6、时间，也可以称为读/写时间，对于内存和外存其具体定义有很大的差异。3.可靠性4.集成度：常以“位/片”、“字节/片”表示。4.2随机存取存储器4.2.1静态随机存取存储器1、基本存储单元SRAM的基本存储电路是六管组成的双稳态电路。2、SRAM存储芯片——Intel2114Intel2114是一种210×4位的SRAM存储器芯片，其最基本的存储元是六管存储电路；该存储芯片有1024个存储单元，每单元4位，也就是字长为4位。采用三态控制。SRAM存储芯片—Intel2114VCCGNDA3A4A5A6A7A8I/O1I/O2I

7、/O3I/O4输入数据控制行选择6416存储矩阵列I/O电路列选择A0A2A1A9A6A5A4A3A0A1A2GNDVccA7A8A9I/O1I/O2I/O3I/O4123456789181716151413121110引脚图（b）Intel2114的外部引脚（a）Intel2114的内部结构图Intel2114的内部结构和外部引脚WE*CS*(1)2114的内部结构和引脚(2)2114的读周期当ME*=1且CS*=0时，对2114的操作为读取，其时序图如下所示。(3)2114的写周期4.2.2动态随机存取存储器DRAM1

8、、基本存储单元VT1VT2行选择信号刷新放大器列选择信号数据I/O线C单管动态存储器的基本存储电路2、DRAM芯片的组成DRAM存储芯片——Intel4164芯片Intel4164是一种64K×1bit的DRAM存储器芯片，它的基本存储元采用单管存储电路。（a）Intel4164的内部结构