微机原理与接口技术课件第五章ppt课件
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微机原理和接口技术-5-1 存储系统.ppt
Y1
16
Y63
Zuo 华中科技大学计算机学院
4K×4位存储体
D0
D1
X00
0,0
0,0
X1
64*64
64*64
X63
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
D2
0,0
64*64
XX01 6466*4646*4*46*64644 X63
D3
0,0
64*64
Y0 … Y63
Y00 … Y63 Y00 … Yn Y00 … Y63 Y00 … Y63
静态MOS存储器 SRAM
动态MOS存储器 DRAM
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
11
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
静态MOS存储器
用双稳态触发器存储信息。 速度快（<5ns），不需刷新，外围电路比较
简单，但集成度低（存储容量小，约1Mbit/ 片），功耗大。 在PC机中，SRAM被广泛地用作高速缓冲存 储器Cache。 对容量为M*N的SRAM芯片，其地址线数= ㏒2M；数据线数=N。反之，若SRAM芯片的 地址线数为K，则可以推断其单元数为2K个。
X为行选择线 D为数据输出口 位存储体的行选择线选中
方能读出或者写入数据
Zuo 华中科技大学计算机学院
存储矩阵
X0
X
D 位存储体 D
X1
X
D 位存储体 D
X2
X
D 位存储体 D
X3
X
D 位存储体 D
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
X
D 位存储体 D
微机系统与接口课件：Ch5_3第五章 数字量输入输出(3)
第五章 数字量输入输出(3)
*概念：总线、接口电路、接口芯片、端 口地址 √ *中断及其处理 √ 中断控制器8259 √ *定时器/计数器 *并行/串行 DMA电路与应用
微机系统与接口
东南大学 1
计数器和定时器电路( Timers & Counters)
• 背景为CPU和外部设备提供实时时钟: 定时或延时控制(定时中断、定时检测、定 时扫描)——Timer 对外部事件计数——Counter。
•定时/延时控制实现方法 (1) 软件定时； (2) 硬件定时（不可编程型；可编程型）。
微机系统与接口
东南大学 2
计数器和定时器电路( Timers & Counters)
• 软件定时：处理器执行若干条指令（循环）时间之 和。但要占用大量CPU时间，降低CPU的利用率。
• 不可编程定时/计数电路简单，但无法软件控制和改 变=>计算机应用: 可编程的定时器电路(定时值和定 时范围可方便地由软件来确定和改变 )
微机系统与接口
东南大学 3
可编程的定时器电路 Programmable Interval Timer
．以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统，以便切换程
用
序（输出脉冲事件）; ．向I／O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由程序
控制；
· 用来作为可编程速率(波特率)发生器（可变速率）；
· 检测外部事件发生的频率或周期；
i8253芯片初始化/编程控制字
16位计数, 计数初值（双字节，如为单字节则自动补零）.
D5D4=01: 只读/写低字节; =10:只读/写高字节 (仍按16位计数! 自动补零)
D5D4=11: 分两次读写
写初值:先低后高8位才算写完,计数过程才能启动;
*概念：总线、接口电路、接口芯片、端 口地址 √ *中断及其处理 √ 中断控制器8259 √ *定时器/计数器 *并行/串行 DMA电路与应用
微机系统与接口
东南大学 1
计数器和定时器电路( Timers & Counters)
• 背景为CPU和外部设备提供实时时钟: 定时或延时控制(定时中断、定时检测、定 时扫描)——Timer 对外部事件计数——Counter。
•定时/延时控制实现方法 (1) 软件定时； (2) 硬件定时（不可编程型；可编程型）。
微机系统与接口
东南大学 2
计数器和定时器电路( Timers & Counters)
• 软件定时：处理器执行若干条指令（循环）时间之 和。但要占用大量CPU时间，降低CPU的利用率。
• 不可编程定时/计数电路简单，但无法软件控制和改 变=>计算机应用: 可编程的定时器电路(定时值和定 时范围可方便地由软件来确定和改变 )
微机系统与接口
东南大学 3
可编程的定时器电路 Programmable Interval Timer
．以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统，以便切换程
用
序（输出脉冲事件）; ．向I／O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由程序
控制；
· 用来作为可编程速率(波特率)发生器（可变速率）；
· 检测外部事件发生的频率或周期；
i8253芯片初始化/编程控制字
16位计数, 计数初值（双字节，如为单字节则自动补零）.
D5D4=01: 只读/写低字节; =10:只读/写高字节 (仍按16位计数! 自动补零)
D5D4=11: 分两次读写
写初值:先低后高8位才算写完,计数过程才能启动;
微机原理与接口技术PPT课件
（2）如果要对其他段寄存器所指出的存储区 进行直接寻址，则本条指令前必须用前缀指出 段寄存器名。
21018H 21019H
AA 数 BB 据
段
8
三、直接寻址
• 操作数的存储区是在DS段以外的段中，则应 在指令中指定段跨越前缀：
• MOV BX, ES:[2000H] 设ES＝3000H，则指令执行后是将32000H
• 操作数的寻址方式有以下几种：
•
立即数寻址
寄存器寻址
直接寻址
寄存器间接寻址
寄存器相对寻址
基址加变址寻址
相对的基址加变址寻址
• 例：指令形式：
MOV AX， 0000H； AX← 0000H
助记符 目的操作数 源操作数
4
一、立即数寻址
• 操作数紧跟在操作码的后面，与操作码一起放在码段
区域，立即数可以为8位，也可以为16位。
设SS＝3000H，BP＝2000H， COUNT＝1050H
有效地址为： EA＝2000H＋1050H＝3050H
物理地址： 堆栈段＝30000H＋3050H＝33050H
存储器
M
10000H 8B 代
10001H 86 码
10002H
段
AH AL BB AA
33050H 33051H
AA 堆 BB 栈
代码：8B 07
设 DS＝2000H，BX＝5000H CS＝1000H，IP＝0000H
物理地址： 代码段：CS000H 8B 代
10001H 07 码
10002H
段
数据段：DS ×16＋BX＝25000H
AH AL
BB AA
25000H 25001H
2021年微机原理与接口技术5章-pptx
➢ PC总线 ⚫ 地址线：20条，A0~A19，寻址空间是1MB。 ⚫ 数据线：8条，D0~D7 ⚫ 读写控制线：存储器写控制信号、存储器读控制信号、I/O写控制信号、 I/O读控制信号、I/O CH RDY：通道就绪信号 ⚫ PC总线共有62条信号线，A、B两面各有31条信号线。 ⚫ ALE：地址锁存信号。 ⚫ 中断控制线：IRQ2~IRQ7：中断请求信号； ⚫ DMA控制线：DRQ1~DRQ3：DMA请求信号，DACK 0~ DACK 3 DMA应答 信号。 ⚫ AEN：地址允许信号，在进行DMA操作时，AEN为高电平，只有在 AEN是低电平时，才可以进行一般的I/O操作； ⚫ T/C：终止DMA计数，标识一个通道DMA操作的结束。 ⚫ 其他控制线例如时钟输入、振荡器输出、复位驱动，电源和地，等。
要妥善解决总线握手和总线仲裁问题。
5.2 8086最大模式总线信号的形成
➢ 8088最大模式下的总线信号是PC总线的主 要组成部分。PC总线是最简单的总线标准。 它也是ISA总线的主要组成部分。了解PC总 线可以了解最基本的总线信号有哪些。
5.2 8086最大模式总线信号的形成
5.2 8086最大模式总线信号的形成
⚫ 使用533MHz工作频率的PCI-X 533标准则更是 达到4.2GB/s的高水平。
5.1 总线概述
➢ PCI Express 总线
⚫ 它是2001年以后提出的。它采用串行方式传输数据， 而依靠高频率来获得高性能，因此PCI Express也被人 称为“串行PCI”。
⚫ 由于串行传输信号干扰比较小，总线频率提升比较容 易。其次，PCI Express采用全双工运作模式，发送数 据和接收数据可以同时进行。第三，PCI Express没有 沿用传统的共享式结构，它采用点对点工作模式，可 以避免多个设备争抢带宽的情形发生。由于工作频率 高达2.5GHz，单通道双工的PCI Express总线总带宽可 达到500MB/s。
要妥善解决总线握手和总线仲裁问题。
5.2 8086最大模式总线信号的形成
➢ 8088最大模式下的总线信号是PC总线的主 要组成部分。PC总线是最简单的总线标准。 它也是ISA总线的主要组成部分。了解PC总 线可以了解最基本的总线信号有哪些。
5.2 8086最大模式总线信号的形成
5.2 8086最大模式总线信号的形成
⚫ 使用533MHz工作频率的PCI-X 533标准则更是 达到4.2GB/s的高水平。
5.1 总线概述
➢ PCI Express 总线
⚫ 它是2001年以后提出的。它采用串行方式传输数据， 而依靠高频率来获得高性能，因此PCI Express也被人 称为“串行PCI”。
⚫ 由于串行传输信号干扰比较小，总线频率提升比较容 易。其次，PCI Express采用全双工运作模式，发送数 据和接收数据可以同时进行。第三，PCI Express没有 沿用传统的共享式结构，它采用点对点工作模式，可 以避免多个设备争抢带宽的情形发生。由于工作频率 高达2.5GHz，单通道双工的PCI Express总线总带宽可 达到500MB/s。
微机原理与接口技术课件微接5
5.1 பைடு நூலகம்储器概述
存储器的主要技术指标有： ➢ 存储容量 ➢ 存取速度 ➢ 体积和功耗 ➢ 可靠性
5.1.2存储器的分类
按照存储介质，可分为半导体存储器、磁介质存储器和 光存储器。
按照存储器与CPU的耦合程度，可分为内存和外存。 按存储器的读写功能，分为读写存储器和只读存储器。 按掉电后存储的信息可否保持，分为易失性存储器和非
3) 固态盘应用。
5.3 动 态 RAM 存 储 器
T CS
字选线X
Cd
（寄生 电容）
D（数据线）
图5.10 单管动态RAM的基本存储单元
5.3.2 DRAM的管脚信号与读写操作
A0～A9
RAS CAS
WE DI DO
1M×1 DRAM
图5.11 DRAM的管脚信号
地址线 RAS
行地址 列地址
FFFFFFFC FFFFFFF8
存储体3
(最高字节)
存储体2
(次高字节)
存储体1
(次低字节)
存储体0
(最低字节)
7
6
5
4
3
2
1
0
D31～D24 BE3
D23～D16 BE2
D15～D8 BE1
D7～D0 BE0
5.4 存 储 器 的 接 口 设 计
5.4.1 存储器的接口信号
存储器通过总线与CPU连接。
5.6.2 虚存的地址变换
目前应用的地址变换方法有页式、段式和段页 式虚存地址变换。
5.6.3虚存的替换算法
虚拟存储器的替换算法与cache的替换算法类似，有 FIFO算法、LRU算法、LFU算法等。不同的是虚拟存储的 替换是由操作系统的软件实现的，cache替换是用硬件 实现的，并且虚存缺页对系统性能的影响比cache未命 中要大得多，因为需要访问外存，并且要进行任务切换。
存储器的主要技术指标有： ➢ 存储容量 ➢ 存取速度 ➢ 体积和功耗 ➢ 可靠性
5.1.2存储器的分类
按照存储介质，可分为半导体存储器、磁介质存储器和 光存储器。
按照存储器与CPU的耦合程度，可分为内存和外存。 按存储器的读写功能，分为读写存储器和只读存储器。 按掉电后存储的信息可否保持，分为易失性存储器和非
3) 固态盘应用。
5.3 动 态 RAM 存 储 器
T CS
字选线X
Cd
（寄生 电容）
D（数据线）
图5.10 单管动态RAM的基本存储单元
5.3.2 DRAM的管脚信号与读写操作
A0～A9
RAS CAS
WE DI DO
1M×1 DRAM
图5.11 DRAM的管脚信号
地址线 RAS
行地址 列地址
FFFFFFFC FFFFFFF8
存储体3
(最高字节)
存储体2
(次高字节)
存储体1
(次低字节)
存储体0
(最低字节)
7
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2
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0
D31～D24 BE3
D23～D16 BE2
D15～D8 BE1
D7～D0 BE0
5.4 存 储 器 的 接 口 设 计
5.4.1 存储器的接口信号
存储器通过总线与CPU连接。
5.6.2 虚存的地址变换
目前应用的地址变换方法有页式、段式和段页 式虚存地址变换。
5.6.3虚存的替换算法
虚拟存储器的替换算法与cache的替换算法类似，有 FIFO算法、LRU算法、LFU算法等。不同的是虚拟存储的 替换是由操作系统的软件实现的，cache替换是用硬件 实现的，并且虚存缺页对系统性能的影响比cache未命 中要大得多，因为需要访问外存，并且要进行任务切换。
微机原理及单片机应用技术第5章 输入输出接口与中断
…… …… ……
D7
D7
锁存器
缓冲器
(2)
D0
CS D0
STB
1
D
SET
CLR
Q
Q CLR
STROBE: 选通信号
缓冲器 (1)
CS
CPU DB
DB0
数据口
42H
M / IO 42H RD
M / IO 40H RD
状态口 40H
1) 外设未准备好，STB为高，D触发器无脉冲，CPU读状 态口(40H), 打开缓冲器(1), 读出DB0为低, 表示未准备好。
• 缺点：
– 存储器地址空间↓ – 程序不易阅读，耗时
FFFFF
内存 部分
存储器空间
00000
I/O 部分
5.3.2 输入输出指令
1.输入指令（I/O口→CPU） IN AL/AX, Port ;直接端口寻址 (Port:端口号,取值0～255) IN AL/AX, DX ;间接端口寻址 (DX:内容为端口号,取值0～64K,实1K)
Y7
DMA控制器1（00H~1FH） 中断控制器1 （20H~3FH） 定时计数器（40H~5FH） 并行接口电路（60H~7FH） DMA页面寄存器（80H~9FH） 中断控制器2 （A0H~BFH） DMA控制器2 （C0H~DFH） 接协口处芯理片器内（部E0译H码~FFH）
5.4 8086/8088CPU中断控制功能
19
IR 1
18
IR 0
17
IN T
16 SP /EN
15 CAS2
中断响应输入信号,接收CPU响应中断后的应答信号。
接口
I/O
CPU
电路
微机原理接口技术05_微机的存储系统93页PPT
、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
微机原理及接口技术课件第5章 存储器
引脚号
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引脚号
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1
VPP
VPP
VPP
A15
15
D3
D3
D3
D3
2
A12
A12
A12
A12
16
D4
D4
D4
D4
3
A7
A7
A7
A7
17
D5
D5
D5
D5
4
A6
A6
A6
A6
18
D6
D6
D6
D6
5
A5
A5
A5
A5
19
D7
D7
D7
D7
6
A4
例如：6264静态RAM的容量为8K x 8bit NMC41257的容量为256K x 1bit
某一芯片有多少个存储单元，每个存储单元存储若干位，由于其数值一般 都比较大，存储容量常以字节（Byte）表示。因此常以K表示210，以M表示 220，G表示230。如256KB等于256×210×8bit，32MB等于32×220×8bit。
A4
行 译
存储器阵列
VCC
…
…
码
128x128
GND
A10
WE
I/O1
…
…
…
输入数 据控制
列I/O 列译码
OE
I/O8
CE
…
… …
…
CE
1
WE
0 0
＆ 0
A0A1A2A3
0