存储器接口.

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1. 全地址译码选择方式



全地址译码选择方式（简称全译码方式）是利用存 储器芯片内部地址之外的全部高位地址参与译码的 一种方法。在全译码方式中，每个芯片的物理地址 在存储空间内只对应一个逻辑地址，即逻辑地址与 物理地址一一对应。 例如，某16位地址计算机的地址线包括A0~A15， 最大寻找空间为64KB，现在外接两块2764（8KB） 芯片构成16KB存储器系统。 因为访问2764的8KB存储器需要13位地址 （A0~A12），如果将13位地址之外的全部高位地 址（即A14~A15）参与译码进行片选的话，就构 成了全译码方法。如图4-1所示。
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1. 全地址译码选择方式
CP U D0~D7 A0~A12 第 1片 2764 第 2片 2764
A13~A15
3-8 译码器
图4-1 全译码方式示意图


存储器的地址译码电路，可以用小规模组合电路来设计、也 可使用集成专门译码器芯片（如74LS138、74LS139和 74LS154等）和可编程逻辑器件（GAL、PAL和FPGA等） 来设计。 在74系列的集成电路器件中有很多器件都可以用来作为地 址译码器，最典型的器件包括2-4译码器74LS139、3-8译 码器74LS138和4-16译码器74LS154等。

7、存储器的连接


由于单片存储芯片的容量总是有限的，很难直接满足实际应用中总 存储容量的需要，因此，必须将若干存储芯片连在一起才能组成足 够容量的存储器，这就叫存储容量的扩展，在存储器进行扩展时， 需要根据不同的扩展方式选择不同的存储器连接方法。 具体连接方法在4.2.3进行讲述。
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4.2.2 存储器接口的芯片选择方法



一个存储系统通常由多片RAM、ROM或EPROM等芯片组 成，每块芯片都有一定容量，要访问某个芯片内部某个地址 的内容时，首先必须找到这个芯片。这就好比要在某个教室 找到某位同学，首先必须知道他所在的教室编号。 通常，我们把找到需要访问的芯片的过程称为芯片选择。每 个芯片均设有一个芯片选择引脚（cs），当芯片选择引脚有 效时（通常为低电平），才可以访问该芯片。因为芯片选择 引脚的产生和CPU的地址相关联，因此芯片选择过程也称为 片选地址译码。 常用芯片片选地址译码方法包括：线地址译码选择、局部地 址译码(或称部分地址译码)选择和全地址译码选择。
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4.1.2 存储器的技术指标

1．存储容量

存储系统的存储容量通常用字节为单位的数字来表示。 例如，某存储系统的存储容量为1K字节，即表示该存储 系统具有1024个字节的存储单元。 存储速度是由存取时间和存取周期来表示的。存取时间 又叫存储器的访问时间(Memory Access Time)，它是 指启动一次存储器操作(读或写)到完成该操作所需的全部 时间。存取时间分读出时间和写入时间两种。

（2）磁表面存储器



（3）光盘存储器。

光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储 器，具有非易失性的特点。光盘具有记录密度高、耐用性好、可 靠性高和可互换性强等特点。 2 GUI XIAOLAIN
4.1.1 存储器的分类

2．按存取方式分类 （1）随机存储器RAM(Random Access Memory)
概述


与早期的以运算器为中心的计算机不同，现代计算 机已形成了以存储器为中心的系统结构。存储器是 计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。 存储器和存储系统已成为影响整个计算机系统最大 吞吐量的决定性因素。 本章首先讲解存储器的分类和技术指标；存储器与 CPU或单片机的接口方法，然后重点讲述存储器接 口的片选逻辑设计，包括8位CPU与SRAM、 DRAM、EPROM、EEPROM的接口设计，最后讲 解以字节为寻址单位的存储系统中，16位、32位 CPU与存储器的连接方法。
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4．功耗要求

对于小容量存储系统来说，功耗大小几乎是无关 紧要的。 但是，如果存储系统的容量达到几百到几千兆字 节以上时，就不得不对它予以很好的注意了。


功耗大的系统不仅对电源有较高的要求，而且由 于大量存储器芯片集中在一起，散热也成为一个 头痛的问。
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（2）只读存储器ROM(Read only Memory)

RAM是一种可读写存储器， 其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都 可以随机存取，而且存取时间与存储单元的物理位置无关。计算机系统中的 主存都采用这种随机存储器。由于存储信息原理的不同，RAM又分为静态 RAM (以触发器原理寄存信息)和动态RAM(以电容充放电原理寄存信息)。 只读存储器分为掩膜型只读存储器MROM（Masked ROM）、 可编程只读存储器PROM (Programmable ROM)、 可擦除可编程只读存储器EPROM(Erasable Programmable ROM)、 用电可擦除可编程的只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory。 Flash Memory具有EEPROM的特点，而写入速度比EEPROM快得多。 如果对存储单元进行读写操作时，需按其物理位置的先后顺序寻找地址，则 这种存储器叫做顺序访问存储器。
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74LS138
引脚和外特性如图4-2 工作方式如表4.1所示。
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2、局部地址译码选择方式




在某些小型的微机应用系统中，由于内存容量不大，存储器 只占内存空间的一小部分。在这种情况下，为了简化地址译 码器和其他附属电路，就可以采用局部译码方式。局部译码 的特点是某些高地址线被省略而不参加地址译码。 例如，在某计算机系统中，地址空间为64KB，存储器芯片 采用8KB容量的6264芯片。 在设计地址译码器时，地址线A15未参加译码（即A15=0 或A15=1时，其逻辑空间均在该6264芯片的物理空间内）， 只有A13～A14这2条地址线参加译码。 这时每块6264芯片(物理空间)将占有两个8KB的内存空间 (逻辑空间)。
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也就是说，内存空间发 生了重叠现象， 如图4-5所示给出了 A13A14均为低电平时的 空间重叠情况。 从图中可以看到，连接 到内存空间最低地址的 那一块6264芯片，实际 占有的内存地址空间为：

0000H～1FFFH； 8000H～9FFFH。
地址线A15未参加译码 A15 A14-A12 A11~A8 A7~A4 A3~A0 0/1 0/1 000 111 0000 1111 0000 0000 1111 1111

2．存储速度

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3．负载要求



用一定数量的半导体存储器芯片构成一个存储系统时， 应考虑到这个系统对微处理器总线的负载要求。 例如，系统要求有64K字节的存储容量，那么用各种不 同的芯片都可以成这样的存储系统。 但是，它们对地址总线(AB)和数据总线(DB)的负载要求 是不一的，通常单片容量大的芯片对总线负载要求就低。

它占有了两个8K的内存 空间。
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显然，如果有两条高地址线不参加地址译码，那么 就会使4个存储空间发生重叠；3条高地址线不参加 地址译码，则会产生8个重叠空间。重叠空间数满 足下述关系：重叠空间数=2n

其中，n为不参加地址译码的高位地址线数。

局部译码虽然可以简化地址译码电路，但是也付出 了代价，使可使用的存储空间缩小了。在重叠空间 中，只允许连接一块芯片，以确保内存单元使用的 唯一性，否则会使存储器操作发生混乱。这种译码 方式在小型计算机应用系统中得到了广泛的应用。
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3、线地址译码选择方式

在微型或单片计算机中，如果存储器容量较小而地 址空间足够大，也可以采用单一地址译码选择方式 （俗称线选法）。线选法只使用少量的地址线和简 单的门电路来产生片选信号，实现非常简单和方便。 例如，图4-6所示给出了一种线地址选择方式。其 中地址线A15选择第1片2764芯片，址线A14选择 第2片2764芯片。 这样，两片芯片的起始地址和终止地址如表4-3所 示。


（3）顺序访问存储器。

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4.1.1 存储器的分类
3．按在计算机中的作用分类

按在计算机系统中的作用不同，存储器又可分为主 存储器、辅助存储器、缓冲存储器。


主存储器的主要特点是它可以和CPU直接交换信息。辅助存储器是 主存储器的后援存储器，用来存放当前暂时不用的程序和数据，它 不能与CPU直接交换信息。 两者相比主存速度快、容量小、每位价格高；辅存速度慢、容量大、 每位价格低。缓冲存储器用在两个速度不同的部件之中，如CPU与 主存之间可设置一个快速缓冲存储器，起到缓冲作用。
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5、核算存储系统的存储速度


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6、合理地设计逻辑电路


在存储系统接口设计中，进行芯片选择的译码电路是其重点和核心。 为了简化逻辑电路，减少附加延时时间，应尽可能选用合适的集成 电路芯片，以减少线路延时。 例如，尽量选用集成3-8译码器作为地址译码器，而不要用“与非”、 “或非”门等构成的多级逻辑电路来设计译码电路等。在速度较高 的存储系统中，