2-2 内部存储器结构
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计算机组成原理第三章 第2讲 SRAM存储器
SRAM存储器
3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根
据信息存储的机理不同可以分为两类：
相对而言 静态读写存储器(SRAM)：
• 存取速度快，一般用作Cache
动态读写存储器(DRAM)：
• 存储容量大，一般用作主存
3.2 SRAM存储器
一、基本的静态存储元阵列 1、存储元：
例1：图3.5(a)是SRAM的写入时序图。 其中R/W是读/写命令控制线，当R/W 线为低电平时，存储器按给定地址把 数据线上的数据写入存储器。请指出 图3.5(a)写入时序中的错误，并画出正 确的写入时序图。
3.2 SRAM存储器
3.2 SRAM存储器
写使能信号
3.2 SRAM存储器
三、存储器的读写周期 读周期
读出时间Taq 读周期时间Trc 写周期时间Twc 写时间Twd 读周期时间Trc=写时间Twd
写周期
存取周期
3.2 SRAM存储器
片选 读使能
3.2 SRAM存储器
片选 写使能
3.2 SRAM存储器
教材P69
用锁存器实现。 需要加电，无限期保持0或者1状态。
3.2 SRAM存储器
回顾译码器
可参考CAI动画
63
3.2 SRAM存储器
2、三组信号线
地址线：A0-A5，可指定26=64个存储单元 数据线：I/O0，I/O1 ，I/O2 ，I/O3
• 行线，列线 • 存储器的字长4位
控制线：读或写 存储位元、存储单元、字存储单元、最小寻址 单位、最小编址单位。
写入数据：
3.2 SRAM存储器
主存（内部存储器）是半导体存储器。根
据信息存储的机理不同可以分为两类：
相对而言 静态读写存储器(SRAM)：
• 存取速度快，一般用作Cache
动态读写存储器(DRAM)：
• 存储容量大，一般用作主存
3.2 SRAM存储器
一、基本的静态存储元阵列 1、存储元：
例1：图3.5(a)是SRAM的写入时序图。 其中R/W是读/写命令控制线，当R/W 线为低电平时，存储器按给定地址把 数据线上的数据写入存储器。请指出 图3.5(a)写入时序中的错误，并画出正 确的写入时序图。
3.2 SRAM存储器
3.2 SRAM存储器
写使能信号
3.2 SRAM存储器
三、存储器的读写周期 读周期
读出时间Taq 读周期时间Trc 写周期时间Twc 写时间Twd 读周期时间Trc=写时间Twd
写周期
存取周期
3.2 SRAM存储器
片选 读使能
3.2 SRAM存储器
片选 写使能
3.2 SRAM存储器
教材P69
用锁存器实现。 需要加电，无限期保持0或者1状态。
3.2 SRAM存储器
回顾译码器
可参考CAI动画
63
3.2 SRAM存储器
2、三组信号线
地址线：A0-A5，可指定26=64个存储单元 数据线：I/O0，I/O1 ，I/O2 ，I/O3
• 行线，列线 • 存储器的字长4位
控制线：读或写 存储位元、存储单元、字存储单元、最小寻址 单位、最小编址单位。
写入数据：
2微型计算机基础
❖2.1.2 微处理器（CPU）
运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯 片上称之为CPU （Central Processing Unit）。
功能：进行算术运算、逻辑运算。 ❖下图是各种类型的CPU。
图2-6 8086
图2-7 8088
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
图2-8 80286
Company Lo2g1o
2.2 外存储器
❖外存储器用于存储暂时不用的程序和数据，外存储器有 磁存储器、光存储器、和U盘存储器等。它们存储容量大， 访问时间相对内存也要慢得多。
图2-16 硬盘
图2-17 光驱
图2-18 U盘
Sunday, April 12, 2020
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Company Lo2g2o
计算机基础教研室
Company Lo3g0o
2.3 输出输入设备
❖外围设备中显示器、键盘和鼠标是必须选择的部件。 除了这些还有其他的一些设备如下图：
图2-19 显示器
图2-20 键盘
图2-21 鼠标
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Company Lo3g1o
图2-22 打印机
Sunday, April 12, 2020
计算机基础教研室
Company Lo2g9o
其他外存
❖2.U盘（优盘）或Flash盘（闪盘）： ❖是利用Flash闪存芯片为存储介质，采用USB接口， 可擦写100万次的新型移动存储产品。 ❖存储容量由256MB-1GB等
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2.2.1 硬盘存储器
❖硬盘 ❖硬盘的盘片由多个平行的圆形磁盘片组成。每片 磁盘都有读写磁头，在控制器的统一控制下沿着磁 盘表面径向同步移动。 ❖柱面：将几层盘片上具有相同半径的磁道看成是 一个柱面。
02第二章 80C51单片机的硬件
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程序计数器PC 程序计数器PC
16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址, 16位寄存器,用于存放将要执行的指令的地址,
可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 可寻址64K范围.PC在物理结构上相对独立,不 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 属于SFR,如将要执行的指令为多字节指令,则 PC存放指令的第一个字节的地址. PC存放指令的第一个字节的地址. PC的功能: PC的功能: 复位功能 计数功能 直接置位功能
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表2-5 RS1,RS0与寄存器区的关系 , 与寄存器区的关系
RS1 RS0 当前区号(组 当前区号 组) R0～R7地址 ～ 地址
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 2 3
00H～07H ～ 08H～0FH ～ 10H～17H ～ 18H～1FH ～
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(2).位寻址区
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2,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部数据存储器 ,
由于MCS-51子系列单片机内部数据存储器只有128个
字节,往往不够用,这就需要扩展外部数据存储器, 外部数据存储器最多可扩至64KB. 访问外部存储器需要利用外部总线进行地址和数据的 传输,此时用P0,P2口 P0 P2 访问外部数据存储器只能用间接寻址,两种方式: DPTR和Ri(i=0,1),并有专用指令
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2.3 MCS-51单片机的引脚功能 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51 单片机共有40 个引脚. MCS-51单片机共有 40个引脚 .
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2.4 MCS-51单片机存储器 MCS-51单片机存储器
计算机学科专业基础综合组成原理-存储器层次结构(二)
计算机学科专业基础综合组成原理-存储器层次结构(二)(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、{{B}}单项选择题{{/B}}(总题数：63，分数：100.00)1.主存储器主要性能指标有______。
Ⅰ．存储周期Ⅱ．存储容量Ⅲ．存取时间Ⅳ．存储器带宽∙ A.Ⅰ、Ⅱ∙ B.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ∙ C.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ∙ D.全部都是（分数：2.00）A.B.C.D. √解析：[解析] 主存储器的主要性能指标包括存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。
存储容量是指某计算机实际配置的容量，通常来说，它小于最大可配置容量(主存地址空间大小)。
存取时间是指执行一次读操作或写操作的时间，分读出时间和写入时间两种。
存储周期是指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需要的最小时间间隔，它通常大于存取时间。
存储器带宽是指单位时间内从存储器读出或写入存储器的最大信息量。
2.下面存储器中，已经被淘汰的是______。
∙ A.半导体存储器∙ B.磁表面存储器∙ C.磁芯存储器∙ D.光盘存储器（分数：2.00）A.B.C. √D.解析：[解析] 早期的计算机最常见的存储器是用各种磁芯制成的。
这种磁芯存储器已被微型集成电路块上的半导体存储器所取代。
3.主存储器速度的表示中，存取时间(Ta)和存取周期(Tc)的关系表述正确的是______。
∙ A.Ta＞Tc∙ B.Ta＜Tc∙ C.Ta=Tc∙ D.二者没有大小关系（分数：2.00）A.B. √C.D.解析：[解析] 存取时间是指执行一次读操作或写操作的时间，分读出时间和写入时间两种。
存储周期是指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需要的最小时间间隔，它通常大于存取时间，故本题选B。
4.某32位微型机地址码为32位，若使用32K×8位的RAM芯片进行字扩展成存储器，则该机所允许的最大主存容量是______。
∙ A.32KB∙ B.16MB∙ C.512MB∙ D.4GB（分数：2.00）A.B.C.D. √解析：[解析] 要知道最大主存容量，只需要知道存储单元大小和存储单元个数即可。
第二章 80c51硬件结构
•
• • •
(2) 寄存器B （8位）：
2.1.2
80C51内部逻辑结构组成
2.内部数据存储器(RAM)
低128字节区：用户RAM区为128x8Byte，地址为00H～
7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓 冲等。 高128字节区：特殊寄存器RAM区128x8Byte，地址为 80H～FFH。有21个特殊功能寄存器（SFR），存放功能 部件的控制命令、状态或数据等。 特点：掉电数据丢失。
失，使得复位后能继续正常运行。
三、控制信号引脚：RST、ALE、PSEN和EA
ALE/PROG（30脚）：
ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以 振荡频率的1/6固定输出正脉冲，可作为外部定时 脉冲使用。 CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存 低8位地址的控制信号。它的负载能力为8个LS型 TTL负载。
字 节 地 址
位地址
2.2.3
内部数据存储器高128单元
1 特殊寄存器概述
用于存放单片机各个功能部件的控制命令、状态或数据的寄存 器叫特殊寄存器，其功能已经由单片机规定。
1. 有21个特殊功能功能寄存器，地址不连续分布在80H～FFH的 RAM空间，剩余空闲单元用户并不能使用，读出不确定，写入 被舍弃。
片内数据存储器 MOV,
片外数据存储器 MOVX, RD WR作选通信号操作 逻辑上3个存储器地址空间（软件角度） ： 64KB 程序存储器： 统一编地址，0000H-FFFFH 256B 片内数据存储器:独立编地址 0000H-00FFH 64KB 片外数据存储器：独立编地址 0000H-FFFFH
(1)运算电路 构成: 运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包 含累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等， 功能: 它能实现算术运算、逻辑运算 。
第2章51系列单片机系统结构2.2存储器组织
字节 地址 80H
复位后 初值 FFH
I/O 端口 0(P0 口)
*I/O 端口 1(P1 口)
P1
P1.7 A7H
90H
FFH
*I/O 端口 2(P2 口)
P2
P2.7 B7H P3.7
A0H
FFH
*I/O 端口 3(P3 口) 串行数据缓冲 *串行控制 电源控制及 波特率选择 从地址寄存器 从地址掩蔽寄存器
(1) 工作寄存器区。该区域容量为32个字节，分为 四个区，每区8个字节，对应R0～R7寄存器名。 因此，R0的物理地址可能是00H，也可能是08H、 10H 或18H；同理，R1的物理地址可能是01H， 也可能是09H、11H或19H。 任何时候都只能选择四个工作寄存器区中的一个区 作为当前工作寄存器区，当前工作寄存器区由程序 状态字寄存器PSW的b4(RS1)、b3(RS0)位确定，具 体情况4、b3位 当前区 寄存器R7～R0地址 00 0区 07H～00H 01 1区 0FH～08H 10 2区 17H～10H 11 3区 1FH～18H 由于复位后PSW的b4、b3位为00，因此复位后将选择0 区作为当前工作寄存器区。 修改PSW的b4、b3位即可选择不同的工作寄存器区，这 有利于快速保护现场，提高程序执行效率和中断的响应速 度。
SFR 寄存器名 累加器 B 寄存器 助功能寄存器 助功能寄存器 1 时钟控制寄存器 堆栈指针 数据指针低 8 位 数据指针高 8 位 *程序状态字 符号 b7 Acc B AUXR AUXR1 CKCON SP DPL DPH PSW D7H Cy AFH EA BFH IP — IPH — E7H F7 — — —
哈佛体系结构的程序存储器与数据存储器都拥有自己独立 的总线和寻址空间（典型的如DSP，TI的C5000系列）
02-2第二章计算机硬件基础(二)(答案)
第二章计算机硬件基础（二）一、单项选择题（请在（）内填写答案）（）1. 绘图仪属于。
A: 输出设备B: 输入设备和输出设备C: 输入设备D: 计算机正常工作时不可缺少的设备（）2. 计算机的存储系统一般指主存储器和。
A: 累加器B: 寄存器C: 辅助存储器D: 鼠标器（）3. 把硬盘上的数据传送到计算机的内存中去，称为。
A: 打印B: 写盘C: 输出D: 读盘（）4. CPU 是计算机硬件中的部件。
A: 核心B: 辅助C: 主存D: 输入输出（）5. CPU 中的运算器的主要功能是。
A: 负责读取并分析指令B: 算术运算和逻辑运算C: 指挥和控制计算机的运行D: 存放运算结果（）6. 现代计算机之所以能自动地连续进行数据处理,主要是由于________。
A:采用了二进制B:采用开关电路C:具有存储程序的功能D:采用了半导体器件（）7. CPU 中的控制器的功能是。
A: 进行逻辑运算B: 进行算术运算C: 控制运算的速度D: 分析指令并发出相应的控制信号（）8. 以下全是输入设备的是。
A: 键盘、扫描仪、打印机B: 键盘、硬盘、打印机C: 鼠标、硬盘、音箱D: 扫描仪、键盘、只读光盘（）9. 现代计算机系统是以为中心的。
A: 中央处理器B: 内存C: 运算器D: 控制器（）10. 计算机中必要的、使用最广泛的、用于人机交互的输出设备是。
A: 打印机B: 显示器C: 绘图仪D: 声卡（）11. 半导体只读存储器（ROM）和半导体随机存储器（RAM）的主要区别在于。
A: ROM 可以永久保存信息，RAM 在掉电后信息会消失B: ROM 掉电后，信息会消失，RAM 不会C: ROM 是内存储器，RAM 是外存储器D: RAM 是内存储器，ROM 是外存储器（）12. CPU 的中文意思是。
A: 中央处理器B: 主机C: 控制器D: 计算机器（）13. 内存和外存的主要不同在于。
A: CPU 可以直接处理内存中的信息，速度快，存储容量大；外存则相反。
第2章单片机存储器组织结构图
RS232
串行通 信电缆
键盘
8031插 座 实验板
计算机
安 装
工具软件
图2.1 MICE-51单片机开发系统连接图
第2章 单片及开发系统
3) 启动单片机开发系统调试软件 使用不同的单片机开发系统，调试软件也有所不同。例 如，MICE-51单片机开发系统的调试软件是MBUG。不同的调 试软件，其功能大致相同。在调试软件中，完成以下操作： (1) 打开（Open）上一步输入的汇编语言源程序文件。 (2) 将汇编语言源程序汇编（Assemble），生成十六进制 文件。 (3) 将汇编后生成的十六进制文件装载（Load）到单片机 开发系统的仿真RAM中。
(4) 跟踪运行：类似单步运行过程，但可以跟踪到子程 序中运行。
第2章 单片及开发系统
2. 目标系统状态的读出修改功能 当CPU停止执行目标系统的程序后，允许用户方便地读 出或修改目标系统资源的状态，以便检查程序运行的结果、 设置断点条件以及设置程序的初始参数。可供用户读出/修 改的目标系统资源包括： (1) 程序存储器（开发系统中的仿真RAM存储器或目标 机中的程序存储器） (2) 单片机中片内资源（工作寄存器、特殊功能寄存器、 I/O口、RAM数据存储器、位单元）。 (3) 系统中扩展的数据存储器、I/O口。
第2章 单片及开发系统
在线仿真器的英文名为In Circuit Emulator(简称ICE)。 ICE是由一系列硬件构成的设备。开发系统中的在线仿真器 应能仿真目标系统（即应用系统）中的单片机，并能模拟 目标系统的ROM、RAM和I/O口。使在线仿真时目标系统 的运行环境和脱机运行的环境完全“逼真”，以实现目标 系统的一次性开发。仿真功能具体地体现在以下几个方面。
第2章 单片及开发系统
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1. 物理地址：4个部分
8051片内存储器 0FFF FF 80 7F 00 SFR RAM 0000
4K ROM
(EA=1)
片外ROM 片外RAM FFFF 64K FFFF ROM 64K (EA=0) RAM (EA=1) 1000 0FFF
(EA=0) 0000 程序存储器 0000 片外RAM
/EA 引脚上所接电平确定 程序存储器中的0000H地址是系统程序的启动地址 则单片机启动时PC=0000H 其中5个单元具有特殊用途： 表2-1 5种中断源的中断入口地址 外中断0 0003H 定时器T0 000BH 外中断1 0013H 定时器T1 001BH 串行口 0023H
51系列程序存储器配置图 FFFFH
指令 寄存器
0 1 1 1 0 1 0 0
程序存储器
IR 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 MOV A #0F0H
AR
地 址 译 码 器
0001H 0002H
0003H
0 1 0 0
1 1 0 0
1 1 1 1
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 地址号 地址中存放的代码 F0H 0FH 助记符
2－2 内部存储器结构
• 一 存储器基础知识
• 1存储器的分类： 程序存储器 ROM 数据存储器 RAM 位（Bit）
只能读出不能写入。停电信息仍保存 既能读出也能写入。停电信息不保存
• 2存储器单元的常用单位：
计算机中能表示的最小数据单位（只有0 1两种编码）
字节（Byte） 连续的 8 bit 为一个字节 字（Word） 连续的 2 byte 为一个字 存储器中用于存放数据的场所称为单元。每个单元都有个 特定的地址。（地址用二进制数表示）
FFH
特 殊 功 能 寄 存 器
80H 7FH
SFR
F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
特 殊 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址
FFFFH 外部 RAM (I/O口 地址)
128B RAM
30H 2FH 20H 1FH
通用 RAM区
位寻址区 工作寄 存器区 0000H 内部数据存储器 （a） 外部数据存储器 （b）
仅用来访问外部程序 存储器和外部数据存储 器
从物理上分，MCS-51分为4个存储空间
· 片内程序存储器 ROM
片内固有 需要扩展
· 片内数据存储器 RAM · 片外程序存储器 ROM
· 片外数据存储器 RAM（I/O）
从逻辑上分，MCS-51分为3个逻辑空间
·片内、外统一编址的程序存储器地址空间 ·256B或384B片内数据存储器地址空间 ·64KB片外数据存储器或I/O地址空间需要扩展 PC
通用 RAM区 1000H 位寻址区 工作寄 存器区 0000H 0000H
0FFFH
内部 ROM (EA=1)
0FFFH
外部 ROM (EA=0)
00H 内部数据存储器 （a）
0000H
外部数据存储器 （b）
程序存储器
（ c）
MCS-51单片机存储器空间分布
1 程序存储器 想一想： 二者通过 作用： 存放应用程序和表格之类的固定常数。 什么区别？ 分为片内和片外两部分
8051 / 8751
0F0H 0FFFH 内部 EA=1 0000H 外部 EA=0
803 1
接地
上幻灯片 7页
1000H：MOV A，#0DH
；A0DH
FF 80 7F 00
片外RAM 1002H： MOVC A，＠A+PC FFFF 64K FFFF ROM ；A (0DH+1003H) 1003H：MOV R0，A ；R064K A (EA=0) RAM 8051片内存储器 08 (EA=1) 1000 1000 06 0FFF 0FFF 04 4K A R0 02 02 0D 02 1010 ROM SFR RAM 1000
F8 (EA=1) 1003 93 1002 0000 0000 0D 74 1000
FFFF FFFF
片外ROM
(EA=0) PC PC
PC
0000
程序 计数器 PC
微操作 命令
微控制器
累加器
ACC
0001H 0000H 0000H
地址 寄存 器
0000H
指令译码器
1 1 1 1 0 0 0 0
返回
2 数据存储器
想一想： 二者通过 什么区别？
作用： 用于暂存数据和运算结果等。 数据存储器也可以分为片内数据存储器和片外数据 存储器。 与内、外部的程序存储器不同，内部和外部数据存 储器空间存在重叠(内部RAM的地址范围为 00H~0FFH, 外部RAM的地址范围为 0000H~0FFFFH)， 通过不同指令来区别。 当访问内部RAM时，用MOV类指令； 当访问外部RAM时，用MOVX类指令， 所以地址重叠不会造成操作混乱。
存储器中的数据以字节为单位。因此存储器以所能存放的字节数来 衡量存储器容量
二 存储器的结构
单片机 存储器 程序存储器 ROM、 EPROM E2ROM或FLASH 常驻 PSEN
WR 哈佛结构 数据存储器 RAM RD 按地址访问的一维线性（逻辑）空间 普林斯顿结构 对单片机来讲，ROM和RAM的寻址机构和 寻址方式是分开的。
00H
数据存储器空间分布
内部RAM存储器分配
7F 用户RAM区 (堆栈、数据缓冲) 30 2F 20 1F 位寻址区 (位地址00H~7FH)
R7 R0 R7 R0
FF 专用寄存器区 SFR
第 3组
第 2组
00
R7 第 1组 R0 R7 第0组工作寄存器 R0
80
工作寄存器区
地址范围在00H～1FH的32个字节,可分成4个工作寄存器组，每 组占8个字节。
具体划分如下：
第0组工作寄存器：地址范围为00H～07H 第1组工作寄存器：地址范围为08H～0FH
片内RAM
2. 逻辑地址：3个部分
FFH
特 殊
功 能 寄 存 器
80H
SFR
F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
特 殊 FFFFH 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址
FFFFH 外部 RAM 外部
ROM
(I/O口 地址)
7FH
128B RAM
30H 2FH 20H 1FH