微机原理与应用：第五讲 存储器和接口概论

第五讲 存储器和接口概论
1
1.3.2存储器概论
其功能是存放计算机工作时所使用的信息，即程序代码和 数据代码。由于有了存储器系统，计算机才有了记忆功能。
随着计算机系统结构的发展，存储器的名目繁多，下面通 过分类的方法进行学习。 一、存储器分类
分类方法也有多种，以下就存储器按不同的分类方法一一 加以介绍。
16
I/O接口的功能
1. 数据缓冲的功能：由于计算机中的CPU传送数据的速度远高 于I/O设备，所以接口必须协调CPU与I/O设备传送数据速度上 的差异。
2. 数据隔离的功能：由于计算机一般需接若干个I/O设备，而几 个设备不能同时与计算机交换信息，不进行数据交换的设备 必须与系统“断开”，也就是与系统隔离。
2
1、按存储器在计算机中的 作用和位置分类
1)主存储器
用于存放CPU需要执行的程序代码和数据。
2）辅助存储器 辅助存储器又称外部存储器，简称辅存或外存。它用于
存放需要长期保存的信息。
3）高速缓冲存储器 是一种高速存储器，它的存取速度高于计算机中内存条
的存取速度1个数量级，它作为内存的一部分，用于提高计 算机的工作速度.
件发相应的操作信号，使存储器完成相应的读写操作。
12
存储器工作过程
1. 存储器先接收来自地址总线的地址信息（如A1A0=10），并存 放于地址缓冲器。
2. 地址译码器将接收到的地址信息进行分析，并产生访问存储 器单元的选择信号。在本例中产生了访问2号单元的选择信号， 打开该单元。
3. 如果是进行写操作，则控制电路发信号给数据缓冲器，使其 让来自数据总线的数据进入数据缓冲器，然后将该数据写入 被打开的存储单元（2号单元）。如果是进行读操作，则控制 电路发信号给数据缓冲器，使其让来自2号单元的的数据放入 数据缓冲器，然后将该数据发送至数据总线。
3
2、按工作方式分类
按存储器的工作方式可分为随机存储器和只读存储器。
1）随机存储器 随机存储器（Random Access Memory）是一种CPU可
直接存取信息的存储器，简称RAM，也叫读/写存储器。 其特点是CPU能直接地对其访问，便于CPU快速地执行程 序和存取数据。
2）只读存储器
只读存储器(Read Only Memory)是一种CPU只能直接 读取其内部的信息、不可直接存入信息的存储器，简称 ROM。其特点是存入的信息不易消失，即使断电，它内 部的信息仍然被保存着。
13
存储器容量与地址线根数的关系
存储器容量与其地址线根数的关系由下式表示： 存储器容量=2n，n为地址线根数。 若210=1024=1k，1k容量的存储器有10根地址线. 若220=1024×1024=1M，1M容量的存储器有20根地址线. 若230=1024×1M=1G，1G容量的存储器有30根地址线。
为什么I/O设备不能像存储器一样直接连接到系统总线呢？ CPU与I/O设备输入/输出信号的速度不一样，为了使传递
的数据不丢失，就需要一个接口作为存放数据的缓冲器。 如果没有接口，多个I/O设备将直接连在系统总线上，这
样会使总线上的过载。 I/O设备种类繁多，I/O设备输入/输出的信号各式各样，
这样就需要一个接口将不同的信号转换成CPU能认识的并 行数字信息。
E2PROM：电可擦拭可编程只读存储器（Electrical Erasable Programmable ROM），可用电多次擦掉它内部的信息，可重 新通过编程器将程序代码和数据代码固化在ROM中。
FLASH：快速电擦拭可编程只读存储器。
6
NAND FLASH存储器
NAND FLASH是一种非易失性的半导体存储器，具 有以下特点：
ROM的不同种类和演变
PROM：可编程只读存储器(Programmable ROM)，可通过编 程器一次性地将程序代码和数据代码固化在ROM中。
EPROM：可擦拭可编程只读存储器（Erasable Programmable ROM），可多次擦掉它内部的信息，可重新通过编程器将程 序代码和数据代码固化在ROM中。
1）以页为单位进行读和编程操作，故CPU不能直接读取 指令和数据。其中的程序代码和数据代码只能先装载 到主存中，然后再执行。
2）数据和地址采用同一总线，实现串行读取。 3）芯片尺寸小、引脚少、成本低。
Nor FLASH存储器
Nor FLASH是一种非易失性的半导体存储器，具有 以下特点：
1）拥有独立的数据总线和地址总线，使CPU能快速地、 直接地从中读取指令执行指令。
2）芯片尺寸大、引脚多、集成度低、成本高。 3）如果程序被固化在Nor Flash，启动时，CPU直接从
Nor Flash 中取指令，执行主程序。
存储器分类图
9
单片机中存放指令/程序的 存储器采用ROM
单片机应用系统一般没有硬盘，因此应用程序必须存放在非易失 的存储器中，这样才能保证系统断电时程序不会丢失。
单片机应用系统的程序是单一的专用程序，系统在运行时不需要 调换存储器中的程序。
10
二、存储器的结构原理
11
存储器中各部件的功能
1、存储体；存放指令代码和数据代码。 2、地址缓冲器：存放CPU发来的要访问的存储器单元地址。 3、地址译码器：分析地址缓冲器中的存储器地址。 4、数据缓冲器：存放存储器需读写的数据和指令代码。 5、控制电路：根据CPU发来的控制信号，向存储器中各部
14
存储器主要性能指标
1、容量 容量反映存储器大小的技术指标，对于电脑来说似乎是
越大越好，然而对于单片机却并非如此。存储器越大，单 片机也就越大，不符合嵌入性的要求。
2、存取周期 存取周期就是指存储器完成读一个数据或写一个数据操
作所需要的整个时3.3 输入/输出接口概论
4
RAM的种类
常用的RAM又分成SRAM、DRAM.。 SRAM称为静态RAM，此类RAM存取速度快，电路结构简
单。 DRAM称为动态RAM，此类RAM既是在通电的时候仍然需
要对其内部存储器单元的信息进行刷新操作，以便保存 存储器中的信息。此类RAM比SRAM存取速度慢，但集成 度比SRAM高。
5
3. 数据转换的功能：由于计算机只能与并行的数字信号直接打 交道，而I/O设备输入/输出的信号各式各样，所以接口必须 将设备的信号转换成并行的数字信号，同时将计算机中的并 行数字信号转换成设备所需的信号。