存储器接口

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单片微型计算机原理及接口技术

单片微型计算机原理及接口技术

单片微型计算机原理及接口技术在现代科技领域中,计算机技术的发展日新月异,而单片微型计算机无疑是其中的重要一环。

本文将介绍单片微型计算机的原理以及接口技术,以帮助读者更好地理解和运用这一领域的知识。

一、单片微型计算机的原理1.1 数据表示和处理在单片微型计算机中,数据的表示和处理是非常重要的。

计算机所处理的数据通常以二进制形式表示,通过位(bit)来表示数据的最小单元。

在微型计算机中,通常使用八位(bit)的字节(byte)作为数据的基本单位。

此外,计算机还可以通过不同的数据类型来表示和处理不同类型的数据,如整数、浮点数、字符等。

1.2 CPU和内存在单片微型计算机中,中央处理器(CPU)被视为计算机的大脑。

CPU负责执行指令、进行算术和逻辑运算等操作。

而内存则用于存储数据和指令,供CPU读取和写入。

常见的内存分类有随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM),其中RAM用于临时存储数据,而ROM则用于存储固定的指令和数据。

1.3 控制单元和指令控制单元是CPU的一个核心组成部分,它负责解析和执行指令。

指令是计算机执行操作的命令,可以进行数据的读取、写入、运算等操作。

常见的指令集结构有精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)。

RISC的指令集相对较简单,执行速度快,而CISC的指令集相对较复杂,但可以实现更多功能。

二、单片微型计算机的接口技术2.1 输入输出接口在单片微型计算机中,输入输出(I/O)设备起着连接计算机与外部设备的重要作用。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等,而输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。

通过适当的接口技术,计算机可以与这些设备进行数据的输入和输出,并实现与用户的交互。

2.2 存储器接口技术存储器接口技术用于连接CPU和内存之间的数据传输。

根据不同的芯片架构和规范,存储器接口技术有所不同。

常见的接口技术包括地址总线、数据总线和控制总线。

地址总线用于指定内存的地址,数据总线用于传输数据,而控制总线则用于传输控制信号。

存储器接口 (2)

存储器接口 (2)

地把双端口RAM看作是本地RAM一样进行访问,不 仅方便了软件设计,还大大地提高了系统的工作 效率。
二、半导体存储器的主要性能指标 主要从一下几方面考察: 1、存储容量 2、速度 3、功耗 4、集成度 5、可靠性
三、存储芯片的组成
1、地址译码器:接收来自CPU的N位地址信息, 经译码后产生2的N次方个地址选择信号对片内 寻址。
/CS=0,/OE=0时为读; /CS=0,/WE=0时为写。 /WE和/OE分别接CPU的/WR和/RD信号。
2、存储器与CPU数据总线的连接 根据存储器结构选择连接CPU的数据总线。
6.3 主存储器接口
主存储器的类型不同,则接口不同。以 EPROM、SRAM、DRAM为例分别介绍。
一、EPROM与CPU的接口 目前广泛使用的典型EPROM芯片有Intel公
(1)Tc=总容量/N×8/M=128K/8K×8/8 =16片
(2)Tc=128K/8K×16/8=32片
6.2存储器接口技术
一、存储器接口中应考虑的问题
1、存储器与CPU的时序配合
几个问题: (1)什么是总线周期?(2)什么 是时钟周期?(3)什么是T状态?(4)如何实 现二者之间的时序配合?(5)设计产生等待信 号电路应注意那些问题?(见图6-3)
2、如何完成寻址功能?
要完成寻址功能必须具备两种选择:
(1)片选:即首先要从众多存储器中,选中要 进行数据传输的某一存储器芯片,称为片选。一 般由接口电路中的端口译码产生。
(2)字选:然后从该芯片内选择出某一存储单 元,称为字选。由存储器内部的译码电路完成。
3、片选控制的译码方法
常用方法有:线选法、全译码法、部分译码法、 混合译码法等。
或列出地址分配表; ③根据地址分配图或分配表确定译码方法并画出

外存储器接口

外存储器接口
允许连接更多的外设。IDE通常只提供一个IDE插座,最多只能挂主、从两个硬盘。EIDE 通常提供2个插座,称主插座和辅插座,每个插座可连接主从两个设备,一共可以连接4个 设备。
EIDE具有更高的数据传输速率。IDE驱动器的最大突发数据传输率仅为3MB/s,而标准 EIDE驱动器的最大突发数据传输率可达16MB/s。

磁盘
ID=6
扫描仪
ID=3
CD-ROM
ID=2
CPU
ID=7
终结器
终结器
图10.13 SCSI设备的配置
8
1.2SCSI接口
SCSI系统的结构
系统中的每台SCSI设备都有ID地址,并指定对应于数据总线的位编号 (ID0~ID7对应于DB0~DB7),它们是启动设备选择目标设备或目标设备 重新连接启动设备时为了寻找特定的SCSI设备的识别号码。在系统中,启 动设备和目标设备的总台数不超过8台。启动设备能够分别为目标设备指定 下属的七台外设,作为输入输出的对象。这些外设称为逻辑设备,并以逻 辑设备号(LUN)加以编号。
IDE和EIDE接口引脚及含义见表10.1。
4
1.1IDE和EIDE接口
现代硬盘接口标准是在ATA上发展起来的Ultra DMA/33/66接口。 采用此接口,理论上数据传输率可以分别达到33MB/s和66MB/s。 Ultra DMA/66仍然采用40脚插座,但是在连接线缆的每根信号线之 间增加了一根地线,因此不仅提高了数据传输率,还有效地降低了 信号之间的干扰,提高数据的可靠性。
6
1.2SCSI接口
SCSI的特点
SCSI是系统级接口,不依赖于具体设备,它是用一组通用的命令去控制各种设备。不需要 设计外设的物理特性。总线上连接的SCSI设备的总数最多为8个。

emif接口原理

emif接口原理

emif接口原理EMIF(外部存储器接口)是一种用于连接处理器和外部存储器的接口技术。

它允许处理器通过总线与外部存储器进行数据交换,实现数据的读取和写入操作。

在现代计算机系统中,EMIF接口被广泛应用于各种设备,如微处理器、嵌入式系统、通信设备等。

本文将介绍EMIF接口的原理和工作机制。

EMIF接口的原理基于总线通信技术,它通过一组信号线实现了处理器与外部存储器之间的数据传输。

在EMIF接口中,有两个重要的信号线:地址线和数据线。

地址线用于传输处理器发送的存储器地址,而数据线则用于传输存储器中的数据。

此外,还有一些控制信号线,用于控制数据传输的开始和结束。

EMIF接口的工作机制可以简单描述为以下几个步骤:1. 处理器发送地址:当处理器需要从外部存储器中读取数据时,首先会将读取操作的地址发送到EMIF接口。

地址线的数量取决于外部存储器的容量,通常可以支持数百万个地址。

2. 存储器响应:当EMIF接口接收到地址后,会将该地址发送到外部存储器。

外部存储器根据地址找到相应的数据,并将其发送回EMIF接口。

3. 数据传输:EMIF接口接收到外部存储器发送的数据后,会将其传输到处理器。

数据线的宽度决定了每次传输的数据量,通常有8位、16位或32位等不同宽度。

4. 控制信号:在数据传输过程中,EMIF接口还使用控制信号线来控制数据传输的开始和结束。

例如,读取操作时,EMIF接口会发送一个读取信号给外部存储器,以指示开始读取数据。

通过以上步骤,EMIF接口实现了处理器和外部存储器之间的数据交换。

这种接口技术使得处理器可以方便地读取和写入外部存储器中的数据,扩展了计算机系统的存储能力。

除了基本的读写操作,EMIF接口还支持其他功能,如时序控制和中断处理。

时序控制用于确保数据的稳定传输,避免数据冲突和错误。

中断处理则可以提高系统的响应能力,当外部存储器中的数据发生变化时,EMIF接口可以及时通知处理器进行相应的操作。

CPU的结构和功能解析

CPU的结构和功能解析

CPU的结构和功能解析CPU(中央处理器)是计算机的核心组件,它被设计用于执行各种计算和数据处理任务。

CPU的结构和功能包括以下几个方面:1. 控制单元(Control Unit):控制单元是CPU的一个重要组成部分,负责协调和管理所有的计算机操作。

它从存储器中读取指令并解码,然后将其发送到其他部件以执行相应的操作。

控制单元还负责处理器内部的时序和同步操作。

2. 算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU):ALU是CPU的核心部分,负责执行计算和逻辑运算。

它可以执行加减乘除、移位、逻辑运算(与、或、非)等操作。

ALU的设计通常包括一组寄存器,用于存储和处理操作数和结果。

3. 寄存器(Register):寄存器是CPU内部的高速存储器,用于存储临时数据和指令。

CPU中包含多个不同类型的寄存器,如数据寄存器、地址寄存器、程序计数寄存器等。

寄存器具有极快的读写速度,能够提高数据的访问效率。

4. 数据总线和地址总线(Data Bus and Address Bus):数据总线用于在各个组件之间传输数据,地址总线用于标识存储器中的特定位置。

数据总线的宽度决定了CPU能够同时处理的数据量,地址总线的宽度决定了CPU能够寻址的存储器空间大小。

5. 运算器(Arithmetic Unit):运算器是CPU的一个子部件,用于执行数学运算,如加法、减法、乘法和除法。

运算器通常由ALU和一些辅助电路组成,它能够高效地进行数值计算。

6. 控制器(Controller):控制器是CPU的另一个子部件,负责控制和协调各个组件之间的操作。

它从指令存储器中获取下一条指令,并将其发送给控制单元解码执行。

控制器还负责处理各种中断和异常情况,以及调度和控制指令的执行顺序。

7. 存储器接口(Memory Interface):存储器接口是CPU与主存储器之间的桥梁,负责传输数据和指令。

存储器接口包括地址解码器、读写电路、数据缓冲器等,它能够提供合适的接口和协议,以保证数据的高效传输和正确处理。

存储器及其接口

存储器及其接口

0
1
1
1
1
0
F0000~F7FFFH
0
1
1
1
1
1
F8000~FFFFFH
ROM子系统中译码器管理的存储器地址
存储器地址区域
3.RAM子系统
系统板上RAM子系统为256KB,每64KB为一组,采用9片4164 DRAM芯片,8片构成64KB,另一片用于奇偶校验
CPU
数据总线
地址总线
寻址范围
T2为一列基本存储单元电路上共有的控制管。
CD
T1
字选择线
刷 新 放大器
位选择线
T2
单管动态RAM存储电路
数据线(D)
DRAM的基本存储电路
NC
D
IN
WE
RAS
A
0
A2
A1
GND








V
CC
CAS
D
OUT
A6
A3
A4
A5
A7






4.电可擦可编程的ROM
5.闪速存储器(Flash Memory)
01
闪存也称快擦写存储器,有人也简称之Flash。 Flash Memory属于EERPOM类型 ,有很高的存取速度,而且易于擦除和重写,而且可以选择删除芯片的一部分内容,但还不能进行字节级别的删除操作。
单击此处添加小标题
02
单击此处添加小标题
8088
8位
20位
1MB
8086
8位
20位
1MB
80286

实验05 SPI接口存储器AT25F1024读写与显示

实验05 SPI接口存储器AT25F1024读写与显示
void Busy_Wait(){ while(Read_SPI_Status() & 0x01);}//忙等待
//-----------------------------------------------------------------
//删除AT25F1024A芯片未加保护的所有区域数据
//说明:程序运行时,按下K1~K4所执行的操作如下:
// K1:先清除数据,然后在前面写入256个字节(0x00-0xFF)
//最末尾写入256个随机字节(中间部分不写入)
// K2:读取并显示最前面256个字节(有序)
// K3:读取并显示最后面256个字节(无序)
// K4:读取并显示厂家/设备ID(AT25F1024A: VID/PID=1F60)
void Write_3_Bytes_SPI_Address(INT32U addr)
{
WriteByte((INT8U) (addr >> 16 & 0xFF));
WriteByte((INT8U) (addr >> 8 & 0xFF));
WriteByte((INT8U) (addr & 0xFF));
//
//-----------------------------------------------------------------
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdlib.h>
#define INT8U unsigned char
//延时函数
//-----------------------------------------------------------------

存储器接口设计

存储器接口设计

片选方法的比较
线选法
电路简单; 空间不连续,地址重叠;
全译码
译码电路要求高; 地址范围唯一,连续不重叠;
部分译码 介于先选法和全译码之间,地址重叠。
主要内容
存储器容量的扩充 存储器片选信号的产生方法 存储器系统设计举例
存储器设计举例
8位微机系统的存储器接口设计
与地址总线的连接 与控制总线的连接 与数据总线的连接
IO/M E2
A19
A18
E1
A17
Y6
2764 CE
A15
C
A14
B
A13
A
A12~A0
片选方法-全译码法
优点:
可以使每片(或组)芯片的地址范围不 仅是唯一的,而且是连续的,不会产生地址
重叠现象。
缺点:
对译码电路要求较高。
适用于存储器芯片较多的系统。
片选方法-部分译码法
方法:
将高位地址线中某几位(不是全部高位) 地址经过译码器译码,作为片选信号,仍 用地址线低位部分直接连到存储器芯片的 地址输入端实现片内寻址。
片选方法-线选法
方法: 用地址总线的高位地址中的某一
位直接作为存储器芯片的片选信号 CS#,用地址线的低位实现对芯片的 片内单元的选择(字选)。
片选方法-线选法
例4:
A14 A13
A12~A0
CS 2764 (1)
CS 2764 (2)
片选方法-线选法
A14
A13
CS
CS
2764
2764
(1)
分析:
3.控制线的连接: SRAM通常有三条控制信号线――片选信号CE#、
写允许信号WE#和输出允许信号OE#,可将CE#接 地址译码器输出, OE#接读信号线, WE#接写 信号线。
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存储器器件的引脚(续3)
❖ ROM OE# or G#.
❖ RAM OE# and WE# R/W#
❖ 存储字:存计储算器机系中统的中,数作据为组一个织整体一次
存放和取出内存储器的数据称为“存储字”。
❖ 字节编址:一个存储地址对应一个8位存储 单元。
❖ Intel x86:低地址,低字节
❖ Mo3t2o位ro存la储字680X0:低地址,高字节
❖ 数据总线16位,要求一次既可以访问一个字节,又可以访 问一个字。 奇偶分体:BHE#和BLE#(A0)
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
❖ 8个P存en储t体ium~Core2的存储器组织
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
❖ 字8节03允8许6线DBXE~0#8~0B4E83#6,的用存来储选通器数组据织总线
的不同部件。
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
存储器器件的引脚(续2)
❖ Each memory device has at least one chip select (CS) or chip enable (CE) pin that enables the memory device. This enables read and/or write operations. If more than one are present, then all must be 0 in order to perform a read or write.
8088存储系统(512KB)
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
8086存储系统
DRAM芯片 ❖ DRAMs must be refreshed (rewritten) every 2 to 4 ms
Since they store their value on an integrated capacitor that loses charge over time.
This refresh is performed by a special circuit in the DRAM which refreshes the entire memory.
12345678H在内 存中的存放情况
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM存储芯片结构与译码方式存储器器件的引脚(续1)
❖ The number of data pins is related to the size of the memory location. For example, an 8-bit wide (byte-wide) memory device has 8 data pins. Catalog listing of 1K X 8 indicate a byte addressable 8K memory.
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
存储器器件的引脚
❖ The number of address pins is related to the number of memory locations. Common sizes are 1M to 64GB locations. Therefore, between 20 and 36 address pins are present.
Refresh also occurs on a normal read, write or during a special refresh cycle.
❖ The large storage capacity of DRAMs make it impractical to add the required number of address pins. Instead, the address pins are multiplexed.
DRAM芯片Intel 2164A 地址总线:A0~A7 行地址,列地址选择:RAS#,CAS# 读写控制:WE# 数据输入/输出: DIN,DOUT VCC,VSS NC


双译码可以简化译 码电路和驱动电路。
片内地址 vs. 片外地址
地址译码技术
❖ 简单的与非门译码器 ❖ 3-8线译码器(74LS138) ❖ 双2-4线译码器(74LS139) ❖ PLD可编程译码器
本章内容
❖ 存储器器件 ❖ 地址译码 ❖ 8088和80188(8位)存储器接口 ❖ 8086~80386SX(16位)存储器接口 ❖ 80386DX~80486(32位)存储器接口 ❖ Pentium~Core2(64位)存储器接口 ❖ DRAM
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