wzmu-xw-第5章 5.1 存储器系统

第5章存储器系统
要求：
了解各类存储器的基本原理和外部特性，掌握微机中存储器系统的结构，按要求构成内存空间。

5.1 概述
5.1.1 存储器的一般概念
存储器是计算机系统中的记忆设备,由一些具有两种（稳定）状态的器件构成。

存储器，又名内存或主存，由许多单元组成，每个内存单元可以存放一组二进制数据。

该二进制数据称为该单元的内容。

芯片内每个内存单元都有唯一的一个地址，通过制定该内存单元的地址来正确访问它。

每个存储单元由若干个（8个）存储元构成，一个存储元可以存储一位二进制数。

存储元----具有记忆功能的物理器件，电容、双稳态电路、三极管、场效应管
存储单元若干个存储元构成一个存储单元，----
存储单元的总数为存储器的存储容量；
存储器的两种基本操作：
读从存储器中取出存储在其内的信息，不破—
坏原有信息；
写—将新的信息存储到其中，覆盖原有信息，破坏原有信息。

5.1.2 存储器的分类
从体系结构来划分:在计算机系统内还是外内部存储器和外部存储器;它们有本质的区别,内存---CPU可以直接访问，容量小,速度快, CPU
外存---必须通过专门设备,容量大,速度慢,
按存储介质可以分为:半导体存储器\磁性存储器\光盘
半导体存储器按工作方式:随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)
随机存储器
1.RAM
按其制造工艺:双极型半导体RAM,
金属氧化物半导体(MOS)RAM
双极型半导体RAM:速度快,功耗大,集成度低 金属氧化物半导体(MOS)RAM:SRAM(静态)和DRAM(动态)
SRAM的存储元为双稳态触发器,存储的信息是稳定的,时间短(小于几百ns)
DRAM的存储元为电容,存储的信息是不稳定的,需要刷新
只读存储器
2.ROM
按工艺分为：ROM，PROM，EPROM，EEPROM，FASH MEMORY，FRAM
FASH MEMORY
掩膜ROM，通过二次光刻
PROM
EPROM
EEPROM(E2PROM)
FLASH MEMORY(闪存)
FRAM（Ferroelectric Nonvolatile RAM)(铁电存储器)
5.1.3存储器芯片的主要技术指标
存储容量
型号上提供的数据单位是“千位”，存储元的数量
6264，28C256，24C01，NMC41257，
存取时间t A和存取周期t C
存取时间（又称访问时间）启动一次存储器操作（读或写）到完成改操作所需要的时间。

存取周期：从前一次启动的存储器操作到下一次启动存储器操作所需要
的最小时间。

可靠性和功耗
可靠性
故障间隔平均时间：5×105~1×1010小时读写周期的次数
功耗
活动电流：
静态电流：
1. 6264存储芯片的引线及其功能
3. SRAM芯片的应用
每一个芯片都要在系统的
存储器空间占据一定的范
围。

一般都是通过高位地
FE000H~FFFFFH
址信号和控制信号进行译
码产生。

FC000H~EDFFFH
存储器的地址译码：
（1）全地址译码128个构架存储器时使用系统所有
的（20位）地址，在系统04000H~05FFFH
8K
中使用一片6264，64 Kbit = 8Kbyte *8 Bit 02000H~03FFFH 00000H~01FFFH
8K=8192=2^13
部分地址译码
FE000H~FFFFFH
使用系统所有地址中的一部分FC000H~EDFFFH 地址进行译码，不用部分地址7E000H~7FFFFH 为任意值时都不影响译码的结果SRAM 6264 一片SRAM 6264，用A19进行译码，
A19
A18A17A16A15A14A1304000H~05FFFH
0X X X X X X 00000H~7FFFFH
1X X X X X X 02000H~03FFFH
00000H~01FFFH
)静态的应用举例
2)RAM
关于译码电路
例5-1，用SRAM6116构
成一个4K的存储器，地
址范围78000H~78FFFH
A19A18A17A16A15A14A13A12
01111000
图5-6 利用138进行全地址译码
78000H~787FFH
??????
???????
78800H~78FFFH
?
?????
3.DRAM 在系统中的连接
2164，9片，
74LS158*2
A0~A72164A0A7A8~A15A0~A72164216421642164216421642164ADDSEL
74LS245
D0~D7
CPU
5.2.3 存储器扩展技术
1. 位扩展:数据位扩展，地址线、控制线一致，数据线并行排列；片位Î8位、16位，4位Î8位、16位,8位Î16位
8
2.字扩展：数据位不变，通过地址译码和片选引脚将多个存储器芯片分布在统一存储器空间的连续或不连续区域；
2KÎ4K;8KÎ16K;32KÎ64K
3.字位扩展：
5.3 只读存储器 5.3.1 EPROM
bl d bl
erasable and programmable
read only memory.
1. 引线及功能
A0~A12:
D0D7
D0~D7:
/CE:
/
/OE:
/PGM:
VPP:
2. 27C64的工作过程
数据读出
编程写入(标准编程\快速编程)
C OS
后期的CMOS芯片都不再提供标准编程模式,
5.3.2 EEPROM(28C64A)
()
electrically erasable and programmable read only memory.
引线
A0~A12:
D0~D7:
/CE
/OE
/WE
READY/BUSY
READY/BUSY:状态
输出端,
工作过程
1)数据读出
2)编程(字节写入twc= 1ms/自动页写入)
twc=1ms/
3)擦除:在写入单个字节时,依靠内部定时自动
先擦除该字节;整片芯片擦除
EEPROM的应用
init66h proc near
300h init66h proc near
h
mov ax,3e00h mov ds,ax
i mov ax,3e00h mov ds,ax
mov si,0 mov cx,2000h mov si,0 mov cx,2000h
again:mov al,66h
mov[si],al
mov bl,66h again:mov dx,02e0h
call delay20ms inc si wait:in al,dx
test al,01h
loop again ret jz wait mov[si],bl inc si loop again
闪存y 5.3.3 flash memory
1. 引脚
28F040
28F010~28F020
2. 工作过程
数据读出 编程写入 擦除
所有这些操作都是通过向状态寄存器写入命令,来控制芯片的工作方式
SR7
SR6SR5SR4SR3SR2\SR1\高电准备好
擦除挂块或片擦字节编VPP 太SR0
平起除错误程错误低,操作失败低电正在擦字节编
平忙除擦除成功程成功VPP 适合作用
写命令
擦除挂起
擦除
编程状态
监测VPP
()数据读出操作
(1)
1.某个单元的内容
2.内部状态寄存器的内容
3.厂家及器件标记
命令总线第一个总线周期第二个总线周期
操作地址数据操作地址数据
读存储器单元1写X00/FFH
读标记3写X90H读IA/IA1DATA 读状态寄存器2写X70H读X SRD
清除状态寄存器1写X50H
2X20H D0H
自动块擦除写写块地址
擦除挂起1写X B0H
擦除恢复1写X D0H
自动字节编程2写X10H写PA PD
自动片擦除2写X30H写
软件保护2写X0FH写BA PC
00H清除所有保护,FFH全保护,F0H清地址制定的块保护,0FH置地址指定的块保护
字节写入过程
加VPP
写自动字节编程命令10H
写编程地址和数据
读状态寄存器
N
写完一个字节?
Y
N
全写完否?下一个地址
Y
结束
整片擦除
整块擦除
加VPP
加VPP
写自动整片擦除命令32H
写自动整片擦除命令20H
写整片擦除确认命令30H
写整片擦除确认命令D0H
读状态寄存器
读状态寄存器
写完?N
写完?
N
结束Y
结束
Y
铁电存储器
EEPROM & Flash Memery & SRAM
y
EEPROM
Flash memory
SRAM
安全隐患
用铁电存储器代替SRAM，存在数据安全隐患。