《微型计算机原理与接口技术》课件——存储器及其接口.ppt
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版权声明存储器1存储器概述1.1存储器概述主存和辅存所构成的二级存储体系形成了计算机的存储器系统:内存能即时为CPU提供存放信息的空间,而外存则提供了存放大量的计算机后备数据的存储空间。三级存储体系由高速缓冲存储器(Cache)、内存、外存组成的三级存储体系在存储器系统的整体性能上得到了更好的体现。也有人将CPU内的寄存器和海量存储器加入后称为5级存储体系存储器分类按存储器在计算机系统中的地位,可分为内存储器和外存储器。按存储特性,可分为易失性存储器和非易失性存储器;按寻址特征,可分为随机访问存储器、顺序访问存储器和直接访问存储器。按存储介质和存储器的工作原理,则可分为半导体存储器、磁介质存储器和光碟存储器。按制造工艺分1、双极性(TTL:Transister-TransisterLogic):速度快,集成度低,功耗大,价格高,作Cache2、MOS(Motel-Oxide-Semiconductor)型:特点与TTL相反。主要有NMOS,HMOS,CMOS,CHMOS等,作DRAM,SRAM,EPROM等1.2半导体存储器的分类易失性存储器非易失性存储器1.3半导体存储芯片的一般结构地址寄存外围电路外围电路由地址译码器、I/O电路、片选控制和输出驱动电路所组成。地址译码器地址译码器用以对n条地址线译码,以选择2n个存储单元中的一个。根据输入地址来选择存储单元,通常采用行/列双译码方式;I/O电路I/O电路介于数据总线与被选中的单元之间,用以控制被选中的单元读出或写入,并具有驱动作用。片选控制电路片选控制电路用于控制本芯片是否被选中。一个存储器往往由一定数量的片子组成。在地址选择时,首先要选片,用地址译码器输出和一些控制信号(如8086的M/IO)形成选片信号,只有当某一片的CS输入信号有效,才能对这一片上的存储单元进行读或写的操作。输出驱动电路为扩展存储器的字数,常需将几片RAM的数据线并联使用或与双向的数据总线接,因而需要用到三态输出驱动电路,既便于连接数据总线,又具有驱动功能。1.4存储器主要技术指标存储容量要大存储器的存储容量越大,可以存储的信息越丰富,尤其是多媒体通信技术,要求存储器的容量很大。例如,一幅未经压缩的图像,就要存储数百兆字节。存储容量越大,存储的信息越多,计算机的运行速度也会越快。功耗要低存储器,特别是半导体存储器,都是由大规模集成电路组成,集成度高,体积小,但是散热不容易,因此在保证速度的前提下应尽量减小功耗。体积要小、重量要轻体积越小,相对集成度则越高。无论是用于台式计算机,还是便携式计算机,体积小、重量轻同样是存储器所追求的性能指标。可靠性要好可靠性是指存储器对电磁场、湿度变化等因素造成干扰的抵抗能力,以及在高速使用时也能正确地存取。对于易失性存储器,在供电期间数据在未作修改的情况下存储稳定;对于非易失性存储器,非易失性要好,即断电以后,存储器中的数据仍能保持完整。存取操作要方便对存储器信息的存取通常都是根据需要,有选择地进行,因此,希望存储器的存取操作越方便越好,想要读取或修改哪一部分存储内容,很快就能选中。2随机存取存储器(RAM)静态RAM(SRAM-StaticRAM)SRAM基本电路—六管静态存储电路6264SRAM芯片内部结构图6264是一个8K×8的SRAM芯片,有数据线8位,地址线13位,内部主要包括256×256的存储矩阵、行/列地址译码器以及数据输入输出控制逻辑电路。在13位地址线中,A10、A2、A1、A0用于列地址译码,其余地址线用于行译码。在存储器读周期,选中单元的8位数据经I/O控制电路输出;在存储器写周期,外部8位数据经输入数据控制电路的I/O控制电路写到所选中的存储单元中。动态RAM(DRAM-DynamicROM)动态RAM基本存储电路DRAM芯片的内部结构DRAM芯片的内部结构与SRAM大致相同,但由于DRAM具有集成度高,有动态刷新的特点,区别如下:(1)地址线引脚较多。为了减少封装引脚,地址线分行地址和列地址分时输入。在DRAM的结构中,就要支持地址的行/列分时输入,其中包括,具有行/列选通信号及相应的控制电路、地址锁存器等。(2)DRAM的刷新,是按行进行的。为了完成刷新功能,在DRAM内部存储体电路中,每一列都有读出放大电路,以便在行地址选中以后对一行中的所有单元同时刷新。一方面从使用的角度看,要求RAM的容量越来越大;另一方面超大规模集成电路技术的发展,也使大容量的RAM成为可能。为了说明简单起见,我们以64K×1位的芯片为例。虽然,这样的芯片在桌面机中已很少使用,但是其内部结构仍具有典型性(64M位、128M位、256M位的芯片其工作原理与64K位都是一样的)。64K存储体由4