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第 4 章 半导体存储器及其接口

第 4 章 半导体存储器及其接口. 4.1 半导体存储器 存储器在计算机中的作用. 1. 存储程序 2. 存储数据. （原始数据、中间结果、最终结果）. 第 4 章 半导体存储器及其接口. 4.1 半导体存储器 计算机对存储器的基本要求： （ 1 ）容量足够大 （ 2 ）速度足够快 （ 3 ）成本低 “瓶颈”：高速 CPU 与低速内存速度不匹配. 第 4 章 半导体存储器及其接口. 4.1 半导体存储器 三级存储结构：高速缓存、主存、外存. 三级存储. 二级存储. 中央处理器. 主 存. 外 存. 快存.

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第 4 章 半导体存储器及其接口

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Presentation Transcript

  1. 第4章 半导体存储器及其接口 4.1半导体存储器 • 存储器在计算机中的作用 1.存储程序 2.存储数据 （原始数据、中间结果、最终结果）

  2. 第4章 半导体存储器及其接口 4.1半导体存储器 • 计算机对存储器的基本要求： （1）容量足够大 （2）速度足够快 （3）成本低 • “瓶颈”：高速CPU与低速内存速度不匹配

  3. 第4章 半导体存储器及其接口 4.1半导体存储器 • 三级存储结构：高速缓存、主存、外存 三级存储 二级存储 中央处理器 主 存 外 存 快存

  4. 4.1.1半导体存储器的分类 静态RAM（SRAM） 随机读写 存 储 器 RAM 半导体存储器 静态RAM（DRAM） 掩膜ROM 可编程ROM （PROM） 只 读 存储器 RAM 可擦除ROM （EPROM） 电可擦除ROM （E2PROM）

  5. 4.1.2半导体存储器的主要性能指标 • 1、存储容量：在一块芯片中所能存储的信息位数，单位：字节 • 2、存取时间：启动一次存储器操作到完成所经历的时间，又称读写周期 • 3、价格： • 4、功耗： • 5、可靠性：对电磁场及温度变化等的抗干扰能力，一般平均无故障时间为数千小时以上

  6. 4.1.3 存储器芯片的组成

  7. 4.2 存储器接口技术 4.2.1 存储器接口中应考虑的几个问题 • 1、存储器与CPU之间的时序配合 解决高速CPU和存储器之间的矛盾，如8088采取的通过ready型号插入等待周期Tw • 2、CPU总线负载能力 （1）小系统时CPU直接与存储器相连 （2）大系统时要加缓冲器或驱动器 • 3、存储芯片的选用 （1）确定芯片类型（cache、ram、rom） （2）确定芯片型号（从技术指标方面考虑）

  8. 4.2.2 存储器地址译码方法 • 1、片选控制的译码方法 （1）线选法————P122图4.5 （2）全译码法———P123图4.6 （3）部分译码法——P124图4.7 （4）混合译码法——P125图4.8

  9. 4.2.2 存储器地址译码方法 • 2、地址译码电路的设计 一般步骤： （1）根据容量确定寻址空间 （2）画出地址位图 （3）画出译码电路 P125 例4.1

  10. 4.2.3存储器与总线的连接 • 1、与控制总线的连接 CS、CE、WE、RD、OE等 • 2、与数据总线的连接 需要进行位扩展 • 3、与地址总线的连接 需要进行字扩展

  11. 4.2.4存储地址译码电路 74LS138经常用来作为存储器的译码电路。

  12. 4.3 主存储器接口 • 4.3.1 EPROM与CPU的接口 EPROM：2716（2KX8） NMOS工艺，24脚，DIP封装 引脚： VCC：工作电压+5V VPP：编程电压+25V CE/PGM：片选/编程控制端，为编程时送50ms宽的正脉冲 OE：输出允许 A0-A10，DO-DO7 P128—130

  13. 4.3 主存储器接口 • 4.3.2 SROM与CPU的接口 SRAM： 2114： NMOS工艺、18引脚、1KX4，10根地址线，4根数据线、内部为双译码方式 P131—132 4.3.3 DROM与CPU的接口（略）

  14. 4.4 存储器扩展 （补充） 用多片存储芯片构成一个需要的内存空间，它们在整个内存中占据不同的地址范围，任一时刻仅有一片（或一组）被选中------存储器的扩展。 位扩展 字扩展 字位扩展

  15. 位扩展 • 存储器的存储容量等于： 单元数×每单元的位数 • 当构成内存的存储器芯片的字长小于内存单元的字长时，就要进行位扩展，使每个单元的字长满足要求。 字节数 字长

  16. 位扩展例 • 用8片2164A芯片构成64KB存储器。 DB D0 D1 D7 2164A 2164A 2164A A0~A7 AB LS158 A0~A7 A8~A15

  17. 位扩展方法： • 将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出。 • 位扩展特点： 存储器的单元数不变，位数增加。

  18. 字扩展 • 地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但单元数不满足。 • 扩展原则： • 每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。

  19. 字扩展例 • 用两片64K×8位的SRAM芯片构成容量为128KB的存储器

  20. 字位扩展 • 根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数； • 进行位扩展以满足字长要求； • 进行字扩展以满足容量要求。 • 若已有存储芯片的容量为L×K，要构成容量为M ×N的存储器，需要的芯片数为： （M / L） ×（N / K）

  21. CPU（8088系列）与存储器的连接 1．1KB RAM与CPU的连接 （1）计算出所需的芯片数。 （2）构成数据总线所需的位数和系统所需的容量。 （3）控制线，数据线，地址线对应相连。

  22. 用1024×1位的芯片组成1K RAM的方框图

  23. 用256×4位的芯片组成1K RAM的方框图

  24. 2．4KB RAM的连接 （1）计算出所需的芯片数 （2）构成数据总线所需的位数和系统所需的容量 （3）控制线，数据线，地址线的连接：有线选方式、局部译码选择方式和全局译码选择方式之分。 思考；分别计算各种译码的方法下，各芯片的地址范围

  25. 图4-19 用2114芯片组成4K RAM线选控制译码结构图

  26. 图4-20 用2114芯片组成4K RAM局部译码结构图

  27. 3.用6264和74LS138在8088最小模式下存储区最低端配以8K RAM芯片一片，即地址为00000H～01FFFH

  28. 4.在8088最小模式下存储器最高位值上配以32KB的27256EPROM芯片一片，其中27256如下：4.在8088最小模式下存储器最高位值上配以32KB的27256EPROM芯片一片，其中27256如下： • Vpp:编程电压 、Vcc:电源 • A0-A14 、D0-D7 、OE 、CE 、GND • 所以，连接用如下：

  29. 5.在8086在最小模式下的存储器扩展 • 8086是16位，但地址仍为字节编址 • 例：在8086最小模式下，扩展一片6264，对8086而言，数据也可能是8位，也可能是16位 • 所以，用2片6264。见下图。

  30. 6.用两片6264组成16KX8存储器（8088最小模式下，低地址端）6.用两片6264组成16KX8存储器（8088最小模式下，低地址端） • 解：16K • 片内A0-A12 如下图

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