计算机结构与逻辑设计(10存储器)课件.ppt

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1、计算机结构与逻辑设计第五章存储器1主存储器基本概念：字为单位存放，包含N位二进制码元，N为字长。存储矩阵，地址，读/写功能。A1A0AnX0X1X2n-1行地址译码器读写放大器读/写控制I/O存储矩阵存储器地址寄存器MAR存储器缓冲寄存器MBR2二、分类1、从存/取功能分：①只读存储器(Read-Only-Memory）②随机读/写（Random-Access-Memory）2、从工艺分：①双极型②MOS型3随机存储器（RAM）RAM分类——1）静态RAM：存储单元由静态MOS电路或双极型电路组成。2）动态RAM：利用MOS电容存储信息。1．RAM结构和工作原理A

2、1A0A7X0X1X255Y0Y1Y15A9A8A11行地址译码器读写控制电路列地址译码器I/O存储矩阵4电路构成——1）存储矩阵：有n×m个存储单元，每个存储单元可存一位二进制信息（1或0）。存储单元的数量又称为存储容量。2）地址译码器：分行地址、列地址译码器。在给定两组地址码后，选中一行和一列交叉点处的存储单元。3）读/写控制电路：当=1时为读出数据操作；当=0时为写入数据操作。4）片选控制电路：低电平有效，开始工作。5）输入/输出电路：55.1.2线性译码器RAM随机存取存储器图5.365.1.3静态存储单元RS触发器、D触发器。有使能端图5.575.1.4

3、双向译码方式行地址，列地址A1A0A7X0X1X255Y0Y1Y15A9A8A11行地址译码器读写控制电路列地址译码器I/O存储矩阵8双向译码方式9双向译码方式静态单元10双向译码方式完整结构图115.1.5存储器扩展字扩展适用于每片RAM,ROM位数够用而字数不够时1024x8RAM例：用四片256x8位→1024x8位RAM120001110110111011011111101314000111011011101101111110采用后bit位扩展15165.1.5存储器扩展2.位扩展175.1.5存储器扩展3.字位均扩展方式图5.1318静态RAM的读写过程

4、注意时间顺序先后顺序：数据和读写信号先准备好，然后CS有效。概念：读操作最小周期TR，TA存取时间，TCO片选时间。写操作最小周期TW19动态RAM的基本单元电容C储备电能需要定时刷新电路或者读写过程进行辅助内容刷新。CC4116电路：图5.1720动态随机存储器（DRAM）动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理21只读存储器ROM内容断电不丢失的。但不能写入A1A0AnX0X1X2n-1行地址译码器读放大器读/写控制I/O存储矩阵22二、举例23地址数据A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110A0~An-1W0W(2

5、n-1)D0Dm24两个概念：存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”存储器的容量：“字数x位数”25分类：1）掩模ROM（固定ROM）——数据在制作时已经确定，无法更改2）可编程ROM（PROM）——数据由用户写入，但一经写入不能再修改3）可擦除可编程ROM（EPROM）——由用户写入，而且还能擦除重写。1．ROM的结构及工作原理结构：一个2线—4线地址译码器和一个4×4的二极管存储矩阵组成。地址码——A1、A0，产生W0~W3（字线）4个不同的地址；存储矩阵——由二极管或门组成，其输出为D0~D3（位线）在W0~W3

6、中，任意输出为高电平时，在D0~D34根线上输出一组4位二进制代码，每组代码称作一个字。26掩膜ROM的特点：出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产简单，便宜，非易失性277.2.2可编程ROM（PROM）总体结构与掩膜ROM一样，但存储单元不同28可编程ROM（PROM）总体结构与掩膜ROM一样，但存储单元不同写入时，要使用编程器29可擦除的可编程ROM（EPROM）总体结构与掩膜ROM一样，但存储单元不同一、用紫外线擦除的PROM（UVEPROM）30二、电可擦除的可编程ROM（E2PROM）总体结构与掩膜ROM一样，但存储单元不同31三、快闪存储器（Flas

7、hMemory）为提高集成度，省去T2（选通管）改用叠栅MOS管（类似SIMOS管）324．EPROM的应用（1）实现组合逻辑设计；（2）作函数运算表电路；（3）作字符发生器电路例试用EPROM实现下列逻辑函数33解：①将函数化为标准最小项与—或式②确定存储单元内容由表达式可知函数Y1和Y2相应的存储单元中各有4个存储单元为1。③画出用EPROM实现的逻辑图，1A1B1CY1Y2m7m6m5m4m3m2m1m0地址译码器与门阵列或门阵列3435