存储器系统设计
基于MicroSD卡的存储系统设计
2017 年 8 月第 4 期现代导航·293·基于 Micro SD 卡的存储系统设计王健（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）摘要： 组合导航设备需要足够容量的非易失存储器， 设计了一种基于国产 DSP 和 Micro SD卡的存储系统。
首先，介绍了组合导航设备存储系统的总体设计；其次，基于国产 DSP，设计 了采用 SPI 模式与 Micro SD 卡通信的硬件； 然后， 在硬件基础上用软件实现了对 Micro SD 卡的 数据读写。
实际应用结果表明，设计的存储系统具有容量大，体积小，方便移植升级，有较高 应用价值。
关键词：国产 DSP；Micro SD 卡；SPI；存储系统 中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-(2017)04-293-04Design of Storage System Based on Micro SD CardWANG JianAbstract: Integrated navigation device needs enough non-volatile memory storage capacity, and this paper designs a storagesystem based on domestic DSP and Micro SD card. Firstly, this paper introduces general design about the storage system of integrated navigation device. Secondly, based on domestic DSP and Micro SD card, this paper designs the storage system hardware using SPI communication protocol mode. Thirdly, based on storage system hardware, this paper designs software and realizes reading and writing data in the Micro SD card. The practical application results show that the storage system in this paper has the advantages of large capacity, small size, easy transplant and upgrade, and has a high application value.Key words: Domestic DSP; Micro SD Card; SPI; Storage System 路点等导航信息，并能够记录有关对准事件、对准 时间、导航事件、导航时间等信息。
微机原理-第6章(2)
四.扩展存储器设计
Note:8086 CPU同8088 CPU一样，也有20条地址总线，其寻 8086 CPU同 CPU一样 也有20条地址总线， 一样， 20条地址总线 址能力达1MB。不同之处是8086 数据总线是16位的， 16位的 址能力达1MB。不同之处是8086 CPU 数据总线是16位的， 与8086 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 288 CPU对应的1MB存储空间可分为两个512kB(524 对应的 存储空间可分为两个512 B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) B)的存储体。其中一个存储体由奇地址的存储单元(高字节) 的存储体 奇地址的存储单元 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 组成，另一个存储体由偶地址的存储单元(低字节)组成。 偶地址的存储单元 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。 前者称为奇地址的存储体，后者称为偶地址的存储体。
≈
0
≈ ≈
0 0
0
0
0
0
0
0
0 1…1
作片外寻址的高位不变地址线全部 参加了译码，这种译码方法称为全 参加了译码，这种译码方法称为全 地址译码方法 方法。 地址译码方法。
片外寻址
四.扩展存储器设计
A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9~A0 X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0…0
4KB 00000H 00FFFH
≈
●
模块1 模块
计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验
实验四存储系统设计实验一、实验目的本实训项目帮助大家理解计算机中重要部件—存储器，要求同学们掌握存储扩展的基本方法，能设计MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器。
能够利用所学习的cache 的基本原理设计直接相联、全相联，组相联映射的硬件cache。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、汉字字库存储芯片扩展设计实验1)设计原理该实验本质上是8个16K×32b 的ROM 存储系统。
现在需要把其中一个（1 号）16K×32b 的ROM 芯片用4个4K×32b 的芯片来替代，实际上就是存储器的字扩展问题。
a) 需要4 片4个4K×32b 芯片才可以扩展成16K×32b 的芯片。
b) 目标芯片16K个地址，地址线共14 条，备用芯片12 条地址线，高两位（分线器分开）用作片选，可以接到2-4 译码器的输入端。
c) 低12 位地址直接连4K×32b 的ROM 芯片的地址线。
4个芯片的32 位输出直接连到D1，因为同时只有一个芯片工作，因此不会冲突。
芯片内数据如何分配：a) 16K×32b 的ROM 的内部各自存储16K个地址，每个地址里存放4个字节数据。
地址范围都一样：0x0000～0x3FFF。
b) 4个4K×32b 的ROM，地址范围分别是也都一样：0x000～0xFFF，每个共有4K个地址，现在需要把16K×32b 的ROM 中的数据按照顺序每4个为一组分为三组，分别放到4个4K×32b 的ROM 中去。
HZK16_1 .txt 中的1～4096个数据放到0 号4K 的ROM 中，4097～8192 个数据放到 1 号4K 的ROM 中，8193～12288 个数据放到2 号4K 的ROM 中，12289～16384个数据放到3 号4K 的ROM 中。
c) 注意实际给的16K 数据，倒数第二个4K（8193～12288 个数据）中部分是0，最后4K（12289～16384 数据）全都是0。
微机原理第5章存储器系统
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
单片机的存储器系统设计原理与性能优化策略
单片机的存储器系统设计原理与性能优化策略引言：在当今数字化时代，嵌入式系统的普及和应用日益广泛。
而单片机作为嵌入式系统的核心部件，其存储器系统设计的优化和性能提升对于嵌入式系统整体性能的提升至关重要。
本文将探讨单片机的存储器系统设计原理，以及如何通过优化策略实现性能的提升。
一、存储器系统设计原理单片机的存储器系统由程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）和特殊功能寄存器（SFR）组成。
这三个部分在单片机的整体运作中扮演着不同的角色。
1. 程序存储器（ROM）程序存储器用于存储单片机的程序代码。
根据存取方式的不同，可将程序存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
只读存储器通常包括可编程只读存储器（PROM）、电可擦可编程只读存储器（EPROM）和电子擦可编程只读存储器（EEPROM）。
2. 数据存储器（RAM）数据存储器用于存储单片机运行过程中产生的中间数据。
它通常具有读写能力，可以根据需要进行数据的读取和写入操作。
根据存取方式和存放位置的不同，可以将数据存储器分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
SRAM具有快速存取速度和不需要刷新的特点，而DRAM占用的面积更小且价格更低。
3. 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器是单片机的特殊存储器，用于保存各种系统和外设的控制和状态信息。
这些寄存器可以通过特定的地址进行访问和控制，实现单片机与外设的交互。
特殊功能寄存器的设计合理与否直接影响着整个系统的性能。
二、性能优化策略为了提升单片机系统的性能，可以从以下几个方面来进行优化：1. 存储器容量优化合理利用存储器容量是优化存储器系统性能的关键。
通过对程序代码和数据存储的分析，可以估算出所需要的存储器容量，并根据实际需求选择合适的存储器芯片。
同时，可以采用编程优化的方法，如代码压缩和数据压缩，减小所需存储器容量。
2. 存储器速度优化存储器访问速度对于单片机系统的性能至关重要。
sram存储器设计流程
sram存储器设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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存储器的课程设计
存储器的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握存储器的基本概念、分类和作用，能够理解不同类型存储器的特点和应用场景，以及掌握存储器的基本操作方法。
1.了解存储器的定义和作用；2.掌握存储器的分类及特点；3.理解不同类型存储器的应用场景；4.掌握存储器的基本操作方法。
5.能够正确识别和选用不同类型的存储器；6.能够进行存储器的简单操作和维护；7.能够运用存储器解决实际问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生对存储器的兴趣和好奇心；2.培养学生珍惜存储器资源，养成良好的数据存储习惯；3.培养学生团队协作和自主学习的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括存储器的定义、分类、特点、应用场景和基本操作方法。
1.存储器的定义和作用：介绍存储器的概念，解释存储器在计算机系统中的重要性。
2.存储器的分类及特点：讲解不同类型存储器的分类，如内存、硬盘、U盘等，并阐述各自的特点和优缺点。
3.存储器的应用场景：分析存储器在不同领域的应用，如个人电脑、服务器、移动设备等。
4.存储器的基本操作方法：介绍存储器的常见操作，如格式化、分区、复制、粘贴等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解存储器的基本概念、分类和作用，以及基本操作方法。
2.讨论法：学生分组讨论存储器在不同场景下的应用，促进学生思考和交流。
3.案例分析法：通过分析具体案例，让学生了解存储器在实际生活中的应用和重要性。
4.实验法：安排课内外实验，让学生亲手操作存储器，加深对存储器的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用合适的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
2.参考书：提供相关参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂的趣味性和生动性。
4.实验设备：准备存储器设备，让学生进行实际操作和实验。
《微机原理与接口技术》(第三版)
《微机原理与接口技术》(第三版)简介《微机原理与接口技术》是一本介绍微机原理以及接口技术的教材。
本书主要内容包括微机系统、计算机的组成与结构、内部总线结构、存储器系统、微机的中央处理器、系统总线与接口技术等。
本书旨在帮助读者全面了解微机原理和接口技术，为读者提供深入学习和研究微机原理与接口技术的基础知识。
第一章微机系统1.1 微机系统的概念和组成在本章中，我们将介绍微机系统的概念和组成。
微机系统由中央处理器(CPU)、存储器(Memory)和输入输出(I/O)设备组成。
我们将详细介绍每个组件的功能和作用，以及它们之间的关系和通信方式。
1.2 微机系统的发展历程本节将回顾微机系统的发展历程。
我们将从早期的微处理器发展到如今的微机系统，探讨微机系统在不同时期的发展和应用。
1.3 微机系统的分类微机系统可以根据不同的分类标准进行分类。
在本节中，我们将介绍微机系统的几种常见分类方式，并讨论各种分类方式的优缺点。
第二章计算机的组成与结构2.1 计算机的基本组成本章将介绍计算机的基本组成。
计算机由硬件和软件两部分组成，硬件包括中央处理器、存储器和输入输出设备，软件包括操作系统和应用软件。
2.2 计算机的结构计算机的结构是指计算机系统中各个组成部分之间的关系和交互方式。
在本节中，我们将介绍计算机的结构，并详细讨论计算机中各个组成部分之间的关系和通信方式。
第三章内部总线结构3.1 内部总线的概念和作用内部总线是计算机中各个组件之间进行数据传输的通道。
本章将介绍内部总线的概念和作用，并详细探讨内部总线在计算机系统中的重要性和应用。
3.2 内部总线的分类内部总线可以根据不同的分类标准进行分类。
在本节中，我们将介绍内部总线的几种常见分类方式，并讨论各种分类方式的优缺点。
3.3 内部总线的设计本节将介绍内部总线的设计原理和方法。
我们将讨论内部总线的带宽、传输速率、传输方式等设计参数，并详细介绍内部总线的设计流程和方法。
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PSEN
P2 ALE
8 P0
8 锁存器
A15~A8
地址总线
8
A7~A0
D7~D0 数据总线
下面就涉及到的程序存储器芯片，就如何来进行电路设计进行分析。
5.2.2 常用程序存储器芯片
• EPROM电路
程序写入后(专门的编程器 )
掉电后信息不会丢失的 存储器电路
可擦除可编程只读存储器 Erase
可擦除，用紫外线灯光 照射信息
地址不能重叠，一般就要用译码器的功能。 74LS138的真值表
输出有效时，只有一个为低电平，其余为高电平，故用其来接被选的芯片时， 只有一个被选中。保持芯片之间地址的不重叠。（74LS139的介绍见书P158）
5.2.3 程序存储器扩展设计
(1)扩展16KB EPROM(线选法用单片机地址总线高位地址作为选择某 一存贮器的片选信号)。
2．扩展24KB EPROM(部分地址译码)用译码对单片机的高位地址线 进行译码，以译码器的输出作为某一存储器的片选信号。
74LS139
P2.6 P2.5 P2.4~P2.0
5
8031
B Y2
A Y1 Y0
ALE P0
G 74LS373
A0~A7 A8~A12
Q0~Q7 / OE
2764 8
A0~A7 A8~A12
第一个机器周期
S1
S2 S3 S4 S5 S6 S1
S2
S3 S4
S5
S6
ALE
PSEN RD /WR
P2 P0
PCH输出
PCL 输出
指令 输入
DPH或P 输出 2
地址 输出
数据输出 （输入）
PCH
PCL 输出
第二周期：第一个ALE信号丢失，若执行的是读指令(MOVX A,@DPTR)，P0口由输出变为输入，随即 RD为低电平有效。外部数据 存储器被选通。相应存储单元内容出现在P0口上供CPU读入累加器中， 若执行的是写指令(MOVX @DPTR,A)，此时 WR为低电平有效。被写的 数据出现在P0口，并在 WR结束之前一直保持不变，写入相应的外部数 据存储器单元。第二个ALE锁存的地址，PSEN 有效，读的内容丢弃。
P
如果 CE
P2
接地，系统 只能接1片
8031
ROM
P0
P2.7 6
74LS373 8
CE
A13~A8 27128 A7~ A0
ALE
Q0~Q7
PSEN
OE
27128128/8=16K2102414根地址线A0~A13，片内地址由P2.5~P2.0， P0.7~P0.0决定。该片由P2.7选中，存在重叠区域4000~7FFFH(但芯片内地址 不存在，但无关紧要)，而且存在地址禁区!(0000~3FFFH)不可能扩展2块。
P0口地址/数据复用线，在ALE上升为高电平时，P0口输出程序存储 器的低8位地址(A7~A0)，在ALE的下降沿，把A7~A0锁存到外部地 址锁存器中，得到地址信号，接着，P0口由输出变为输入，高8位地 址不变(低8位已锁存)，故已选定外部ROM的某一个地址，随即 PSEN 低电平有效，外部ROM通，对应地址单元中的指令字节出现在数据 总线上供CPU读取。
Programmable Read Only
擦除，可重新再写 !
Memory
功能图：
操作方式： 编程方式：把程序代码固化到EPROM中 编程校验方式：读出EPROM中的内容，校对编程操作的正确性
读出方式：CPU从EPROM中读出指令和常数 (CE 0, OE 0)
维持方式：数据端是高阻 (CE 1) 。
64KB/8=8KB/根译码线。译码器的输出是互异的，每次只能选中一 个存储器芯片，不会出现地址竞争(地址竞争是几片同类型存储器占用同 一段地址，当CPU从该空间取数时，它们将同时向数据总线提供数据， 导致读取出错)。
5.3 数据存储器扩展设计
执行：MOVX A,@DPTR( 或MOVX @DPTR,A) MOVX A,@Ri (或MOVX @Ri,A)
3. 扩展64KB EPROM(全地址译码)
P2.7
P2.6
P2.5
地址空间
（A15）
（A14）
（FFFH
0
0
1
2000~3FFFH
0
1
0
4000~5FFFH
0
1
1
6000~7FFFH
1
0
0
8000~9FFFH
1
0
1
A000~BFFFH
1
1
0
C000~DFFFH
1
1
1
E000~FFFFH
地址锁存器(74LS373) 从P0口地址/数据复用线中分离出地址来。
• 地址译码器 为什么要用地址译码器：CPU给出一个地址，对应的存储器中有一个
存储器单元与其唯一的对应。通常存储器有多片组成，因此，要对存储器 芯片地址进行编址。
分两个层次：(1) 某个存储芯片的选择片选(8K/片8片64K) (2) 被选中的存储芯片内部存储单元的选择字选。
CPU访问外部数据存储器时，ALE信号少出现一次，地址数 据输出后经过悬浮(高阻)状态后，才能进入数据输入或输出状态!
第一周期：P2口输出地址的高8位，P2口输出地址的低8位。ALE下 降沿将低8位地址锁存到外部地址锁存器。随即 PSEN 低电平有效。P0口 由输出变为输入，对应选 中的存储单元中的指令出现在P0口，由CPU 读取。经CPU译码后，知道是对外部数据存储器的操作。随后，P2口输 出外部数据存储器地址的高8位，P0口输出外部数据存储器的低8位。由 ALE锁存，由于是与外部数据存储器打交道。PSEN 一直为高电平无效(PSEN 信号线接EPROM的 OE 端，选通的是程序存储器!)
Q0~Q7 / OE
2764
A0~A7 A8~A12
Q0~Q7 / OE
2764
PSEN
P2.6 0 0 1
P2.5 0 1 0
/Y0 /Y1 /Y2 0 1 1 0000-1FFFH (8000H-9FFFH) 括号内 1 0 1 2000-3FFFH(A000H-BFFFH) 为重叠 1 1 0 4000-5FFFFH(C000H-DFFFH) 区！
第5章 存储器系统设计
5.1 MCS-51存储器系统配置
内部4K，0000 ~ 0FFFH
程序存储器(ROM)
8051
/
8751
外部64K0000
~
FFFFH
8031外部64K，0000 ~ FFFFH，EA 0
重叠部分由
EA区分EA EA
1内部 0 外部
内部 128字节，00H ~ 7FH 数据存储器(RAM) 外部 64K，0000 ~ FFFFH
5.2 程序存储器扩展设计
• 外部程序存储器操作时序
S1
S2 S3 S4 S5 S6 S1
S2
S3 S4
S5
S6
振荡周期
一个机器周期
ALE
PSEN P2 P0
PCH输出
PCH
PCH
PCL 输出
指令 输入
地址 输出
指令 输入
PCL 输出
PCH
指令 输入
PCL 输出
P2口输出程序存储器的高8位地址PCH(A15~A8)，具有锁存功能。