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1、第五章第五章 半导体存储器半导体存储器5-1 概述概述一、存储器的分类一、存储器的分类 存储器可以按不同的方法进行分类存储器可以按不同的方法进行分类1、按用途分、按用途分内、外内、外、Cache 2、按物理介质分、按物理介质分半导体、磁表面存储器半导体、磁表面存储器3、半导体存储器分类、半导体存储器分类RAM、ROM二、存储器的主要性能指标二、存储器的主要性能指标1、存储容量、存储容量 存储容量字数存储容量字数字长字长2、存取速度、存取速度存取速度存取速度存取时间（存取时间（TA）存取周期（存取周期（TM）3、可靠性、可靠性指对电磁场及温度变化的抗干扰能力指对电磁场及温度变化的抗干扰能力5、性
2、能价格比、性能价格比三、存储系统的层次结构三、存储系统的层次结构1、Cache主存层次主存层次 由硬件电路控制由硬件电路控制 2、主存辅存层次、主存辅存层次 由辅助软、硬件电路控制由辅助软、硬件电路控制功能功能：Cache的速度、主存的容量的速度、主存的容量功能功能：辅存的容量、辅存的价格：辅存的容量、辅存的价格4、集成度集成度指一块芯片内集成多少个基本存储电路指一块芯片内集成多少个基本存储电路3、存储器系统层次结构的组成原则、存储器系统层次结构的组成原则 从以上的层次结构中可见：从以上的层次结构中可见：每位价格从上往下依次减小；每位价格从上往下依次减小；存储容量从上往下依次增加；存储容量从上
3、往下依次增加；存取速度从上往下依次减慢；存取速度从上往下依次减慢；CPU访问频率从上往下依次减少；访问频率从上往下依次减少；四、存储器的基本结构四、存储器的基本结构 计算机系统中主存的基本结构如下所示：计算机系统中主存的基本结构如下所示：其中：其中：存储矩阵存储矩阵存储二进制信息的基本存储电路的集合体存储二进制信息的基本存储电路的集合体地址译码器接收地址译码器接收CPU的地址信号进行译码，以便的地址信号进行译码，以便 选中某一单元选中某一单元时序与控制电路指片选、读时序与控制电路指片选、读/写控制电路写控制电路1、随机存取存储器、随机存取存储器典型的静态典型的静态RAM的基本结构如下所示：的基
4、本结构如下所示：（1）静态基本存储电路）静态基本存储电路六管静态存储电路六管静态存储电路（2）静态）静态RAM芯片芯片 6264（8K8）引脚功能：引脚功能：A12A0：13根地址总线，用于选根地址总线，用于选 择片内择片内213个存储单元的任意一个个存储单元的任意一个;I/O7I/O0：8根双向数据线，并根双向数据线，并 行传送行传送8位读位读/写数据写数据：写入允许信号，低电平有效：写入允许信号，低电平有效：读出允许信号，低电平有效：读出允许信号，低电平有效：片选信号，为低才能对：片选信号，为低才能对芯片进行读芯片进行读/写操作。写操作。其余还有其余还有6116（2K8）、）、62128（
5、16K8）62256（32K8）（3）动态）动态RAM电路电路2、只读存储器、只读存储器ROM（1）EPROM的基本存储电路和工作原理的基本存储电路和工作原理 出厂时，每个单元的浮动栅极上都没电荷，管内没有导电沟道出厂时，每个单元的浮动栅极上都没电荷，管内没有导电沟道源漏极之间不导电存储源漏极之间不导电存储“1”；在漏源极之间加在漏源极之间加25V电压，同时加电压，同时加50ms编程脉冲，所选单元编程脉冲，所选单元在此电压作用下，漏极与源极之间被瞬时击穿，电子通过在此电压作用下，漏极与源极之间被瞬时击穿，电子通过Sio2绝缘绝缘层注入到浮动栅。在高电压去除后，因浮动栅被层注入到浮动栅。在高电压
6、去除后，因浮动栅被Sio2绝缘层包围，绝缘层包围，注入的电子无泄漏通道，形成导电沟道存储注入的电子无泄漏通道，形成导电沟道存储“0”。（2）2764EPROM简介简介EPROM2764引脚说明：引脚说明：A12A0：地址线：地址线O7O0：数据线，读出时为输出：数据线，读出时为输出,编程时为输入编程时为输入：芯片允许，低电平有效：芯片允许，低电平有效：输出允许，低电平有效：输出允许，低电平有效PGM：编程脉冲控制：编程脉冲控制VPP：编程电压输入：编程电压输入典型的典型的EPROM电路还有电路还有：2716(2K8)、2732(4K8)、27128(16K8)、27256(32K8)典型的典型
7、的EEPROM电路有电路有：2816、2817、28645-2 8086存储器组织存储器组织一、存储器地址的分段一、存储器地址的分段 存储器是以字节为单位组织的，他它具有存储器是以字节为单位组织的，他它具有2020根根地地址线，故寻址空间为址线，故寻址空间为1MB1MB，每个字节对应一个唯一的每个字节对应一个唯一的地址。地址。由于由于8086 CPU8086 CPU内部寄存器只有内部寄存器只有1616位位,可寻址可寻址64K,64K,因此因此8086 8086 系统把整个存储空间分成许多逻辑段，每段系统把整个存储空间分成许多逻辑段，每段容量不超过容量不超过64K64K字节。字节。8086 80
8、86 系统对存储器的分段采用系统对存储器的分段采用灵活的方法，灵活的方法，允许各个逻辑段在整个存储空间中浮动允许各个逻辑段在整个存储空间中浮动，这样，在程序设计时可使程序保持相对的完整性。这样，在程序设计时可使程序保持相对的完整性。段段和段之间可以是连续的和段之间可以是连续的（最多分为（最多分为1616个段个段)，也可以分也可以分开的或是重叠的开的或是重叠的（最多分为（最多分为64K64K个段个段)。I、存储器地址的分段、存储器地址的分段2、逻辑地址来源、逻辑地址来源 （见教材（见教材P-28 表表2-7）二、二、8086存储器的分体结构存储器的分体结构8086系统中，系统中，1M的存储空间分
9、成两个存储体：偶体和奇体的存储空间分成两个存储体：偶体和奇体存储器分段示意如下存储器分段示意如下（见教材（见教材P26图图2-7）分体结构分体结构示意图为：示意图为：数据存放数据存放如：如：5-3 CPU与存储器的连接与存储器的连接一、存储器的扩展一、存储器的扩展1、数位的扩展、数位的扩展 位扩展位扩展 2、存储容量的扩展、存储容量的扩展字扩展字扩展二、存储器与二、存储器与CPU的连接的连接例例3：利用：利用6264芯片芯片(8K8)，采用，采用全全译码方式，在译码方式，在 8088系统的内存区段系统的内存区段40000H43FFFH扩充扩充RAM 区，区，画出系统连接示意图。画出系统连接示意
10、图。包括：地址线（包括：地址线（AB）的连接；据线（）的连接；据线（DB）的连接；）的连接；控制线（控制线（CB）的连接。）的连接。例例1：用：用1Kx8 RAM芯片组成芯片组成 4Kx8 RAM例例2：利用：利用6264芯片芯片(8K8)为为8086系统扩展系统扩展8K字字 RAM 引脚图引脚图译码器译码器74LS138的引脚图与真值表如下：的引脚图与真值表如下：真值表真值表存储器设计系统连线图为：存储器设计系统连线图为：思考题：思考题：1、若将、若将6264的片选信号接入的片选信号接入Y4、Y5端，地址将如何端，地址将如何 变化？变化？2、将、将A16、A17的的或门或门改为改为与非门与非
11、门，地址又如何变化？，地址又如何变化？本章小结本章小结 本章介绍了存储器的分类、性能指标、层次结构、本章介绍了存储器的分类、性能指标、层次结构、存储器基本结构及三种典型的半导体存储器的原理和外存储器基本结构及三种典型的半导体存储器的原理和外特性，最后重点介绍了特性，最后重点介绍了CPU与存储器的连接。与存储器的连接。要求要求：了解了解存储器的分类；性能指标、层次结构及组成存储器的分类；性能指标、层次结构及组成 原则；原则；理解理解RAM、ROM芯片的外特性和接口技术；芯片的外特性和接口技术；掌握掌握地址译码器地址译码器74LS138的真值表；的真值表；熟练掌握熟练掌握实现存储器与实现存储器与C
12、PU的连接方法，如：的连接方法，如：1。容量的确定、如何根据容量要求选择存储器芯片；。容量的确定、如何根据容量要求选择存储器芯片；2。掌握译码器掌握译码器74LS138的真值表；的真值表；3。根据所连的电路确定地址范围；。根据所连的电路确定地址范围；4。根据要求能实现。根据要求能实现RAM、ROM与与CPU的连接。的连接。作业：作业：1、用下列、用下列RAM芯片构成芯片构成32KB存储器模块，各需多少芯片存储器模块，各需多少芯片？16位地址总线中有多少位参与片内寻址？至少多少位用位地址总线中有多少位参与片内寻址？至少多少位用作片间寻址？作片间寻址？（1）1K*4位位 2）2K*1位位 （3）2
13、K*8位位 （4）16K*8位位2、已知某、已知某RAM芯片的引脚中有芯片的引脚中有11根地址线，根地址线，8位数据线，位数据线，该存储器芯片所占存储空间的起始地址为该存储器芯片所占存储空间的起始地址为2000H，则其结，则其结束地址为多少？束地址为多少？3、由、由8088CPU构成一个小型计算机系统，有构成一个小型计算机系统，有16KB ROM,其地址范围为其地址范围为00000H03FFFH，有，有8KB RAM，其地址范，其地址范围为围为06000H07FFFH，如果，如果ROM选用芯片选用芯片2764(8K*8)，RAM选用选用6264(8K*8)，试画出存储器系统连接图。，试画出存储器系统连接图。