微机原理与接口技术-chapter5

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1、微机原理与接口技术第五章半导体存储器何小海、严华主编科学出版社主要内容概述（分类、性能、分层、组成等）读写存储器只读存储器存储器与微处理器的连接高速缓存Cache虚拟存储器1.概述存储器是计算机系统中必不可少的组成部分。1.1半导体存储器的分类按制造工艺双极型：速度快、集成度低、功耗大MOS型：速度慢、集成度高、功耗低按使用属性随机存取存储器RAM：可读可写、断电丢失只读存储器ROM：正常只读、断电不丢失分类框图半导体存储器随机存储器RAM只读存储器ROM其它存储器SAM,Flash双极型RAMMOS型RAM静态RAM动态R

2、AM掩模式ROMPROMEPROME2PROM组合RAM1.1.1读写存储器RAM组成单元速度集成度应用SRAM触发器快低小容量系统DRAM极间电容慢高大容量系统NVRAM带微型电池慢低小容量非易失1.1.2只读存储器ROM掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改PROM：允许一次编程，此后不可更改EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程EEPROM（E2PROM）：采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写FlashMemory（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（Block）擦除1.2

3、半导体存储器的性能指标容量存取速度可靠性功耗1.2半导体存储器的性能指标容量容量是指存储器芯片上能存储的二进制数位数一般用n×m表示n表示概芯片有多少个单元，与芯片的地址引脚有关M表示每个单元可存储的二进制位数，与芯片的数据引脚有关存取速度可靠性功耗1.2半导体存储器的性能指标容量存取速度指从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需要的时间，一般以ns为单位存取时间越小，存取速度越快可靠性功耗1.2半导体存储器的性能指标容量存取速度可靠性指存储器对电磁场和温度变化等的抗干扰能力，一般用平均故障间隔时间MTBF衡量功

4、耗1.2半导体存储器的性能指标容量存取速度可靠性功耗指每个存储元消耗功率的大小，单位为微瓦/位（μW/Bit）或者毫瓦/位（mW/Bit）1.3内存分层CPUCACHE主存（内存）辅存（外存）1.4半导体存储器的组成地址译码器存储体控制逻辑电路n位地址数据缓冲器m位数据R/WCS012n-101m-12.读写存储器RAM2.1SRAMCache(SRAM)一般的单片机系统、单板机系统及早期低档微机均采用SRAM作为存储器的RAM子系统2114(1K×4位)，2142(1K×4位)，6116(2K×8位)，6224(8K×8位

5、)…读写存储器61166116引脚和功能图输出三态门8个读写存储器61166116工作方式CS/片选OE/读出W/E读写方式I/O引脚HXX未选中（待用）高阻LLH打开右边8门读出DoutLHL打开左边8门写入Din2.读写存储器RAM2.2DRAM为了降低芯片的功耗，保证足够高的集成度，减少芯片对外封装引脚数目和便于刷新控制，DRAM芯片都设计成位结构形式，即每个存储单元只有一位数据位，一个芯片上含有若干个单元。如4K×1位，8K×1位，16K×1位，64K×1位，256K×1位等。DRAM的刷新DRAM是以MOS管栅极和

6、衬底间的电容上的电荷来存储信息的，由于MOS管栅极上的电荷会因漏电而泄放，故存储单元中信息只能保持若干毫秒。要求在l~3ms中周期性地刷新存储单元。在刷新操作时，刷新是按行进行的。典型的DRAM4164（64K×1）如果想要构成一个64K的储存器，8片位扩展；8根地址线分时复用；RAS/和CAS/（行列选通信号）分时选通行、列地址送到地址锁存器。行列地址译码器共同产生实际储存单元地址。写入时数据加在Din，WE/为低电平；输出时，WE输入高电平，通过Dout输出。没有CS信号线，选通信号线RAS/和CAS/兼作片选信号只有一

7、个读写控制信号WE/。高读、低写。分成4个128×128的矩阵，7个行地址和7个列地址，各选中4个矩阵的一个地址单元（1位），再用行列地址的最高位A7，做为4个矩阵的其中一个。当只加上行选通信号，不加列选通，使指定的4行存储单元只被刷新，而不读写，数据的输出端为高阻态。一般提供专门的刷新电路，保证在2ms内刷新一遍下图是由cpu控制刷新的接口逻辑框图。DRAM接口逻辑框图地址多路复用、刷新定时器、刷新地址计数器、仲裁器、控制信号发生器和总线收发器除了cpu通过一定控制逻辑实现，还可以通过专用的DRAM控制器实现，W4006A

8、F自动产生控制DRAM芯片接口及刷新所需要的各种定时信号。3.只读存储器ROM只读存储器（ROM）的信息在使用时是不能被改变的，即只能读出，不能写入，故一般只能存放固定程序，如监控程序，PC微机系统中的BIOS程序等。ROM的特点是非易失性，即掉电后再上电时存储信息不会改变。3.1EPRO