微機(jī)技術(shù)與儀器系統(tǒng)設(shè)計ch

1、1微機(jī)技術(shù)與儀器系統(tǒng)設(shè)計微機(jī)技術(shù)與儀器系統(tǒng)設(shè)計20092第四章第四章半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器34.1 4.1 概述概述存儲器存儲器 定義：存儲大量二值信息（或稱為二值數(shù)據(jù)）定義：存儲大量二值信息（或稱為二值數(shù)據(jù)）的半導(dǎo)體器件。的半導(dǎo)體器件。 用途：在計算機(jī)或數(shù)字系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù)用途：在計算機(jī)或數(shù)字系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù) 。 與寄存器的區(qū)別：以字為單位存取，每字包與寄存器的區(qū)別：以字為單位存取，每字包含若干位。各個字的相同位通過同一引腳與外含若干位。各個字的相同位通過同一引腳與外界聯(lián)系。每個字分配一個地址，因此內(nèi)部有地界聯(lián)系。每個字分配一個地址，因此內(nèi)部有地址譯碼器。址譯碼器。4高高低低小小大大快快慢慢輔

2、存輔存寄存器寄存器緩存緩存主存主存磁盤磁盤光盤光盤磁帶磁帶光盤光盤磁帶磁帶速度速度容量容量價格價格/位位存儲器的層次結(jié)構(gòu)存儲器的層次結(jié)構(gòu)CPUCPU主機(jī)主機(jī)5一、存儲器分類一、存儲器分類67隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器RAM （Random Access Memory）按按功功能能只讀存儲器只讀存儲器ROM（Read- Only Memory）二、內(nèi)存儲器的分類二、內(nèi)存儲器的分類計算機(jī)中的主存儲器通常由計算機(jī)中的主存儲器通常由RAM和和ROM組成組成 ROM 在工作時在工作時只能讀出只能讀出信息而不能寫入信息。信息而不能寫入信息。它用于它用于存放固定不變的信息，存放固定不變的信息，斷電后斷電后其數(shù)據(jù)不

3、會丟失其數(shù)據(jù)不會丟失。常用于存放。常用于存放程序、常數(shù)、表格等。程序、常數(shù)、表格等。 RAM 既能讀出既能讀出信息信息又能又能寫入寫入信息。信息。它用于存放需經(jīng)它用于存放需經(jīng)常改變的信息，常改變的信息，斷電后其數(shù)斷電后其數(shù)據(jù)將丟失據(jù)將丟失。常用于存放臨時。常用于存放臨時性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。性數(shù)據(jù)或中間結(jié)果。8掩模掩模ROM可編程可編程ROM（PROM）(Programmable ROM)ROMUVEPROMEEPROMFlash Memory電可擦除電可擦除(Electrically)紫外線擦除紫外線擦除(Ultra-Violet)快閃存儲器快閃存儲器9MOSRAM靜態(tài)靜態(tài) RAM( (即即 S

4、tatic RAM，簡稱，簡稱 SRAM) )動態(tài)動態(tài) RAM( (即即 Dynamic RAM，簡稱，簡稱 DRAM) )DRAM 存儲單元結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，存儲單元結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，價格便宜，廣泛地用于計算機(jī)中，但速度較價格便宜，廣泛地用于計算機(jī)中，但速度較慢，且需要慢，且需要刷新刷新及讀出放大器等外圍電路。及讀出放大器等外圍電路。 DRAM 的存儲單元是利用的存儲單元是利用 MOS 管具有極高的輸入電阻，管具有極高的輸入電阻，在柵極電容上可暫存電荷的特點來存儲信息的。由于柵極電容在柵極電容上可暫存電荷的特點來存儲信息的。由于柵極電容存在漏電，因此工作時需要周期性地對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。

5、存在漏電，因此工作時需要周期性地對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。SRAM 存儲單元結(jié)構(gòu)較復(fù)存儲單元結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，集成度較低，但速度快。雜，集成度較低，但速度快。 RAM可以按制造工藝分為雙極型和可以按制造工藝分為雙極型和MOS型兩種。型兩種。10三、內(nèi)存儲器的指標(biāo)三、內(nèi)存儲器的指標(biāo) 主要指標(biāo)：主要指標(biāo)：存儲容量、存取速度。存儲容量、存取速度。 存儲容量存儲容量:存儲容量是指存儲器可以儲存的二進(jìn)制數(shù)的存儲容量是指存儲器可以儲存的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)（位數(shù)（bit），通常是以存儲器能存儲的字?jǐn)?shù)乘以字長表示，），通常是以存儲器能存儲的字?jǐn)?shù)乘以字長表示，即：存儲容量即：存儲容量=字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字長。字長。例如，一個例如，一個

6、32 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 32 個字，個字， 字長為字長為 8 位，存儲容量是位，存儲容量是 32 8 = 256。 對于大容量的對于大容量的 ROM常用常用“K”表示表示“1024”，即，即 1 K = 1024 = 210 ；例如，一個例如，一個 64 K 8 的的 ROM，表示它有，表示它有 64 K 個字，個字， 字長為字長為 8 位，存儲容量是位，存儲容量是 64 K 8 = 512 K。 114 4 存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意圖存儲矩陣結(jié)構(gòu)示意圖 W3W2W1W0D3D2D1D0字字線線位線位線字線與位線的交叉字線與位線的交叉點即為點即為存儲體存儲體。 每個存儲每個存儲體體

7、可以存可以存儲儲 1 1 位二進(jìn)制數(shù)。位二進(jìn)制數(shù)。 交叉處的圓點交叉處的圓點 表示存儲表示存儲 “ “1”1”；交叉；交叉處無圓點表示存儲處無圓點表示存儲 “0”0”。 當(dāng)某字線被選中時，當(dāng)某字線被選中時，相應(yīng)存儲相應(yīng)存儲體體數(shù)據(jù)從位線數(shù)據(jù)從位線 D D3 3 D D0 0 輸出。輸出。單擊鼠標(biāo)請看演示單擊鼠標(biāo)請看演示 10 1 110 1 1從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個字。一個從位線輸出的每組二進(jìn)制代碼稱為一個字。一個字中含有的存儲體數(shù)稱為字長，即字長字中含有的存儲體數(shù)稱為字長，即字長 = 位數(shù)。位數(shù)。 W3存儲矩陣存儲矩陣12 由于微型機(jī)中的存儲器幾乎都是以字節(jié)（由于微型機(jī)中的存儲器

8、幾乎都是以字節(jié)（Byte）進(jìn)行編址，進(jìn)行編址，CPU對存儲器的訪問主要也是按字節(jié)對存儲器的訪問主要也是按字節(jié)（多位同時）進(jìn)行的，因此字節(jié)（多位同時）進(jìn)行的，因此字節(jié)B是最常用的容是最常用的容量單位。對于大容量存儲器，則用量單位。對于大容量存儲器，則用KB（210字字節(jié)）、節(jié)）、MB（220字節(jié)）、字節(jié)）、GB（230字節(jié)）、字節(jié)）、TB（240字節(jié)）表示。字節(jié)）表示。13存取速度存取速度是反映存儲器工作速度的指標(biāo)，它直接影響計算是反映存儲器工作速度的指標(biāo)，它直接影響計算機(jī)主機(jī)的運行速度。存取速度常用存儲器存取時間和存儲機(jī)主機(jī)的運行速度。存取速度常用存儲器存取時間和存儲周期來表示。周期來表示。

9、存取時間存取時間是指從啟動一次存儲器讀寫操作到完成該是指從啟動一次存儲器讀寫操作到完成該操作所經(jīng)歷的時間。操作所經(jīng)歷的時間。高速存儲器的存取時間僅有高速存儲器的存取時間僅有10ns左右。左右。 存儲周期存儲周期是指啟動兩次獨立的存儲器操作之間所需是指啟動兩次獨立的存儲器操作之間所需的最小時間間隔。通常存儲周期略大于存取時間，這取決的最小時間間隔。通常存儲周期略大于存取時間，這取決于存儲器的具體結(jié)構(gòu)及工作機(jī)制。于存儲器的具體結(jié)構(gòu)及工作機(jī)制。 14VV8T7T6T5TT線4位據(jù)（列選擇線）D3線1TiY（行選擇線）jB數(shù)TXTD DG2D線位B數(shù)線據(jù)例：例： NMOS靜態(tài)存儲單元靜態(tài)存儲單元存儲存

10、儲單元單元寫入過程：寫入過程： 例如寫入例如寫入“1”1”T1、T2為為NMOS非門，非門，T3、T4也為也為NMOS非門，非門，兩個非門交叉連接組成兩個非門交叉連接組成基本觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)?；居|發(fā)器存儲數(shù)據(jù)。T5、T6為門控管。為門控管。T7、T8是每一列共用的是每一列共用的門控管門控管。11000101104.2 4.2 隨機(jī)讀寫存儲器隨機(jī)讀寫存儲器15 1. 存儲矩陣存儲矩陣圖中，圖中，1024個字排個字排列成列成3232的矩的矩陣。陣。為了存取方便，給為了存取方便，給它們編上號。它們編上號。32行編號為行編號為X0、X1、X31，32列編號為列編號為Y0、Y1、Y31。這樣每一個存儲單

11、這樣每一個存儲單元都有了一個固元都有了一個固定的編號，稱為定的編號，稱為地址。地址。 000001111313113131310131列 譯 碼 器行譯碼器. .位線位線位線位線位線位線.X XX XX XY YY YY Y01310131AAAAA地 址 輸 入地址輸入56789DD數(shù)據(jù)線.2AA3A01A4A162地址譯碼器地址譯碼器將寄將寄存器地址對應(yīng)的二進(jìn)制存器地址對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)譯成有效的行選信號數(shù)譯成有效的行選信號和列選信號，從而選中和列選信號，從而選中該存儲單元。該存儲單元。 采用雙譯碼結(jié)構(gòu)。采用雙譯碼結(jié)構(gòu)。 行地址譯碼器：行地址譯碼器：5輸入輸入32輸出，輸出，輸入為輸入為A0、

12、A1 、A4， 輸出為輸出為X0、X1、X31； 列地址譯碼器：列地址譯碼器：5輸入輸入32輸出，輸出，輸入為輸入為A5、A6 、A9，輸出為輸出為Y0、Y1、Y31， 這樣共有這樣共有10條地址線。條地址線。000001111313113131310131列 譯 碼 器行譯碼器. .位線位線位線位線位線位線.X XX XX XY YY YY Y01310131AAAAA地 址 輸 入地址輸入56789DD數(shù)據(jù)線.2AA3A01A4A例如，輸入地址碼例如，輸入地址碼A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0=0000000001，則行選線，則行選線 X11、列選線、列選線Y01，選中第，選中第X

13、1行第行第Y0列的那個存儲單元。列的那個存儲單元。17SRAM芯片簡介芯片簡介(6116)(6116)1234567891011121314151617181920212223246116765432112AAAAAAADD00ADVAAWEOECSDDDDDADD891076543GND61166116為為2K2K8 8位的靜態(tài)位的靜態(tài)CMOSRAMCMOSRAM100CS片選片選0OE輸出使能輸出使能10WE讀讀/寫控制寫控制穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定A0 A10地址碼輸入地址碼輸入高高 阻阻 態(tài)態(tài)輸輸 出出輸輸 入入D0 D7輸輸 出出工作模式工作模式低功耗維持低功耗維持讀讀寫寫61166116的

14、功能表的功能表A0A10是地址碼輸入端，是地址碼輸入端，D0D7是數(shù)據(jù)輸出端，是數(shù)據(jù)輸出端， CS是選片端，是選片端，OE是輸出使能端，是輸出使能端， WE是讀寫控制端。是讀寫控制端。18RAMRAM的容量擴(kuò)展的容量擴(kuò)展1位擴(kuò)展位擴(kuò)展用用8片片1024（1K）1位位RAM構(gòu)成的構(gòu)成的10248位位RAM系統(tǒng)。系統(tǒng)。10241RA MA AAR/W CS01.I/OI/O.10241RA MA AAR/W CS01.I/OI/O10241RA MA AAR/W CS019.I/OI/O.AA01017999ACSR/W192字?jǐn)U展字?jǐn)U展.ACYYGG0BG17.Y174LS138+5VA122A

15、2B10248R A MA AAR/W CS01.I/O.10248R A MA AAR/W CS01.I/O10248R A MA AAR/W CS019.I/OAA01R/W017999A0I/O0I/O0I/OI/O1I/O1I/O17I/O7I/O7I/O.A11A10例：例：用用8片片1K8位位RAM構(gòu)成的構(gòu)成的8K8位位RAM。20存儲器的擴(kuò)展存儲器的擴(kuò)展存儲芯片片選線的作用存儲芯片片選線的作用用用 16K 1位位 的存儲芯片組成的存儲芯片組成 64K 8位位 的存儲器的存儲器 32片片當(dāng)?shù)刂窞楫?dāng)?shù)刂窞?65 535 時，此時，此 8 片的片選有效片的片選有效 8片片16K 1位位

16、 8片片16K 1位位 8片片16K 1位位 8片片16K 1位位21動態(tài)動態(tài) RAM 基本單元電路基本單元電路 二、動態(tài)二、動態(tài) RAM ( DRAM )RAM ( DRAM )讀出時數(shù)據(jù)線有電流讀出時數(shù)據(jù)線有電流 為為 “1”數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線CsT字線字線0 1寫入時寫入時CS充電充電 為為 “1” 放電放電 為為 “0”T無電流無電流有電流有電流22 3. 動態(tài)動態(tài) RAM 和靜態(tài)和靜態(tài) RAM 的比較的比較DRAMSRAM存儲原理存儲原理集成度集成度芯片引腳芯片引腳功耗功耗價格價格速度速度刷新刷新電容電容觸發(fā)器觸發(fā)器高高低低少少多多小小大大低低高高慢慢快快有有無無主存主存緩存緩存23高集成

17、度高集成度DRAM SDRAMSDRAM：（Synchronous Dynamic Random Access Synchronous Dynamic Random Access MemoryMemory）同步動態(tài)隨機(jī)存儲器）同步動態(tài)隨機(jī)存儲器, SDRAM, SDRAM將將CPUCPU與與RAMRAM通過一個相同的時鐘鎖在一起，使通過一個相同的時鐘鎖在一起，使RAMRAM和和CPUCPU能能夠共享一個時鐘周期，以相同的速度同步工作。夠共享一個時鐘周期，以相同的速度同步工作。DDR SDRAMDDR SDRAM：（Dual Data RateDual Data Rate），雙倍速率，），雙倍速

18、率，上下同時讀寫，相當(dāng)于上下同時讀寫，相當(dāng)于SDRAMSDRAM的頻率的頻率X2X2，所以現(xiàn)在，所以現(xiàn)在DDR400DDR400的實際頻率只有的實際頻率只有200MHz200MHz，但是等效，但是等效400MHz400MHz。 244.3 4.3 只讀存儲器只讀存儲器一、掩模只讀存儲器一、掩模只讀存儲器 又稱為固定又稱為固定ROM。工廠按用戶要求生產(chǎn)出來后，用戶不。工廠按用戶要求生產(chǎn)出來后，用戶不能改動。能改動。存儲矩陣：存儲矩陣：由若干存儲單元排列成矩陣形式。由若干存儲單元排列成矩陣形式。儲存單元：可由二極管、雙極性三極管或儲存單元：可由二極管、雙極性三極管或MOS管構(gòu)成。管構(gòu)成。地址譯碼器

19、：地址譯碼器：根據(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的根據(jù)地址輸入，在存儲矩陣中選出指定的字對應(yīng)的單元，把數(shù)據(jù)送往輸出緩沖器。字對應(yīng)的單元，把數(shù)據(jù)送往輸出緩沖器。25二、可擦可編程只讀存儲器二、可擦可編程只讀存儲器VCC行線行線列線列線熔絲熔絲熔絲斷熔絲斷為為 “0”為為 “1”熔絲未斷熔絲未斷26可擦除的可編程只讀存儲器可擦除的可編程只讀存儲器紫外線擦除的只讀存儲器（紫外線擦除的只讀存儲器（UVEPROM）最早出現(xiàn)的最早出現(xiàn)的EPROM。通常說的。通常說的EPROM就是指這種。就是指這種。 使用使用FAMOS管（管（Floating-gate Avalanche-Injuction MOS，浮柵

20、雪崩注入浮柵雪崩注入MOS管）管） 寫入：管子原來不導(dǎo)寫入：管子原來不導(dǎo)通。在漏源之間加上較通。在漏源之間加上較高電壓后（如高電壓后（如-20V），），漏極漏極PN結(jié)雪崩擊穿，部結(jié)雪崩擊穿，部分高速電子積累在浮柵分高速電子積累在浮柵上，使上，使MOS管導(dǎo)通。管導(dǎo)通。27 擦除：用紫外線或擦除：用紫外線或X射線擦射線擦除。需除。需2030分鐘。分鐘。 缺點：需要兩個缺點：需要兩個MOS管；管；編程電壓偏高；編程電壓偏高；P溝道管的溝道管的開關(guān)速度低。開關(guān)速度低。 浮柵上電荷可長期保存浮柵上電荷可長期保存在在125環(huán)境溫度下，環(huán)境溫度下，70%的電荷能保存的電荷能保存10年以上。年以上。存儲單元圖

21、存儲單元圖28 頂部開有一個圓形的石英窗口，用于紫外線透過頂部開有一個圓形的石英窗口，用于紫外線透過擦除原有信息擦除原有信息 一般使用專門的編程器（燒寫器）編程一般使用專門的編程器（燒寫器）編程 編程后，應(yīng)該貼上不透光封條編程后，應(yīng)該貼上不透光封條 出廠未編程前，每個基本存儲單元都是信息出廠未編程前，每個基本存儲單元都是信息 “ “1”1” 編程就是將某些單元寫入信息編程就是將某些單元寫入信息0 029集成集成 EPROM 芯片芯片 27 系列系列 EPROM 是最常用的是最常用的 EPROM，型，型號從號從 2716、2732、2764 一直到一直到 27C040。存儲容。存儲容量分別為量分

22、別為 2K 8、4K 8一直到一直到 512K 8。下面。下面以以 Intel 2764 為例，介紹其功能及使用方法。為例，介紹其功能及使用方法。30VVppccCEPGMAADD12007地2764AAAAAAAAAAA012345678910AA1112OOOOO0O12O345O6722321242534567898kB8276410VPP127PGM(PGM)VCCVIH20CSOECSOE221112131415161718地址輸入數(shù)據(jù)據(jù)輸出AA120DD7CE0PGMVppccV引腳功能地址輸入芯片使能編程脈沖電壓輸入數(shù) 據(jù)31ROMROM容量的擴(kuò)展容量的擴(kuò)展（1）字長的擴(kuò)展（位擴(kuò)

23、展）字長的擴(kuò)展（位擴(kuò)展）現(xiàn)有型號的現(xiàn)有型號的EPROM，輸出多為，輸出多為8位。位。下圖是將兩片下圖是將兩片2764擴(kuò)展成擴(kuò)展成8k16位位EPROM的連線圖。的連線圖。. .AAOO OCSOE00127.AAOO OCSOE00127CSOEA0A1270DD815DD13131388地址總線數(shù)據(jù)總線8kB88kB827642764UU1232例：例：用用8片片2764擴(kuò)展成擴(kuò)展成64k8位的位的EPROM：（2）字?jǐn)?shù)擴(kuò)展（地址碼擴(kuò)展）字?jǐn)?shù)擴(kuò)展（地址碼擴(kuò)展）. .AAOO OCSOE00127OE0AA12DD70O.0.120A7OOEACSOO.0.120A7OOEACSO.AAYYG

24、G00A12G17.Y127642764276474LS138U1U2U8+5VAAA1314152A2B131313138888地址總線數(shù)據(jù)總線33電可擦除電可擦除EPROM(EEPROMEPROM(EEPROM或或E E2 2ROM)ROM) 用紫外線擦除操作復(fù)雜，速度很慢。必須尋找新的存用紫外線擦除操作復(fù)雜，速度很慢。必須尋找新的存儲器件，使得可以用電信號進(jìn)行擦除。儲器件，使得可以用電信號進(jìn)行擦除。 使用浮柵隧道氧化層使用浮柵隧道氧化層MOS管管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide)GCGf漏極漏極34寫入（寫寫入（寫0）擦除（寫擦除（寫1）讀出讀出 特點：

25、浮柵與漏區(qū)間的氧化物層極?。ㄌ攸c：浮柵與漏區(qū)間的氧化物層極?。?0納米以下），納米以下），稱為隧道區(qū)。當(dāng)隧道區(qū)電場大于稱為隧道區(qū)。當(dāng)隧道區(qū)電場大于107V/cm時隧道區(qū)雙向?qū)r隧道區(qū)雙向?qū)?。通?當(dāng)隧道區(qū)的等效電容極小時，加在控制柵和漏極間的當(dāng)隧道區(qū)的等效電容極小時，加在控制柵和漏極間的電壓大部分降在隧道區(qū)，有利于隧道區(qū)導(dǎo)通。電壓大部分降在隧道區(qū)，有利于隧道區(qū)導(dǎo)通。存儲單元：存儲單元：擦除和寫入均擦除和寫入均利用隧道效應(yīng)利用隧道效應(yīng)35EEPROMEEPROM芯片芯片28162816 存儲容量為存儲容量為2K8 24個個引腳：引腳： 11根地址線根地址線A10A0 8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線DO7D

26、O0 片選片選/編程編程CE*/PGM 輸出開放輸出開放OE* 編程電壓編程電壓VPPVDDA8A9VPPOE*A10CE*/PGMDO7DO6DO5DO4DO3123456789101112242322212019181716151413A7A6A5A4A3A2A1A0DO0DO1DO2Vss36 EEPROM的缺點：擦寫需要高電壓脈沖；擦寫時間的缺點：擦寫需要高電壓脈沖；擦寫時間長；存儲單元需兩只長；存儲單元需兩只MOS管。管?？扉W存儲器快閃存儲器(Flash Memory)采用新型隧道氧化層采用新型隧道氧化層MOS管。管。 隧道層在源區(qū)；隧道層在源區(qū)； 隧道層更薄隧道層更薄(1015nm

27、)。在控制柵和。在控制柵和源極間加源極間加12V電壓即電壓即可使隧道導(dǎo)通。可使隧道導(dǎo)通。 特點：特點：37閃存閃存 一種新型存儲器，是從一種新型存儲器，是從EPROMEPROM演化而來的。屬于可更新的演化而來的。屬于可更新的非易失性存儲器，且是主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)可在線重寫的非易失性非易失性存儲器，且是主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)可在線重寫的非易失性存儲器存儲器 與與EEPROMEEPROM區(qū)別：區(qū)別：EEPROMEEPROM可按字節(jié)擦除和更新，而可按字節(jié)擦除和更新，而FlashFlash只只能按分塊進(jìn)行能按分塊進(jìn)行 兼具有兼具有EEPROMEEPROM和和SRAMSRAM的優(yōu)點。其集成度與位價格己接近的優(yōu)點。其集成度與

28、位價格己接近EPROMEPROM，是代替，是代替EPROMEPROM和和EEPROMEEPROM的理想器件，也是未來小型的理想器件，也是未來小型磁盤的替代品（電子盤），將廣泛應(yīng)用于筆記本計算機(jī)和磁盤的替代品（電子盤），將廣泛應(yīng)用于筆記本計算機(jī)和便攜式電子與通信設(shè)備中。便攜式電子與通信設(shè)備中。 主要用途主要用途作為可更新的代碼存儲器作為可更新的代碼存儲器作為固態(tài)大容量存儲器作為固態(tài)大容量存儲器用作固態(tài)盤用作固態(tài)盤384.44.4CPUCPU與存儲器的連接與存儲器的連接 這是本章的重點內(nèi)容這是本章的重點內(nèi)容 SRAM、EPROM與與CPU的連接的連接 譯碼方法同樣適合譯碼方法同樣適合I/O端口端口

29、39連接時需考慮的問題連接時需考慮的問題(1) 地址線的連接地址線的連接(2) 數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接(3) 讀讀/寫線的連接寫線的連接(4) 片選線的連接片選線的連接(5) 合理選用芯片合理選用芯片(6) 與與CPU的時序、負(fù)載的配合的時序、負(fù)載的配合401. 存儲芯片數(shù)據(jù)線的處理存儲芯片數(shù)據(jù)線的處理 若芯片的數(shù)據(jù)線正好若芯片的數(shù)據(jù)線正好8根：根： 一次可從芯片中訪問到一次可從芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) 全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線相連位數(shù)據(jù)總線相連 若芯片的數(shù)據(jù)線不足若芯片的數(shù)據(jù)線不足8根：根： 一次不能從一個芯片中訪問到一次不能從一個芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) 利用

30、多個芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位利用多個芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位 這個擴(kuò)充方式簡稱這個擴(kuò)充方式簡稱“位擴(kuò)充位擴(kuò)充”412114（1）A9A0I/O4I/O1片選片選D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CECE 多個位擴(kuò)充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù) 其它連接都一樣 這些芯片應(yīng)被看作是一個整體 常被稱為“芯片組”位擴(kuò)充演示422. 存儲芯片地址線的連接存儲芯片地址線的連接 芯片的地址線通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位芯片的地址線通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線相連地址總線相連 尋址時，這部分地址的譯碼是在存儲芯尋址時，這部分地址的譯碼是在存儲芯片內(nèi)完成的，我們稱為片內(nèi)完成的，我們稱為“片

31、內(nèi)譯碼片內(nèi)譯碼”43片內(nèi)譯碼片內(nèi)譯碼A9A0存儲芯片存儲芯片000H001H002H3FDH3FEH3FFH全0全1000000000000000000010000000010111111110111111111101111111111范圍（16進(jìn)制)A9 A0443. 存儲芯片片選端的譯碼存儲芯片片選端的譯碼 存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴(kuò)充容量，也就存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴(kuò)充容量，也就是擴(kuò)充了主存儲器是擴(kuò)充了主存儲器地址地址范圍范圍 這種擴(kuò)充簡稱為這種擴(kuò)充簡稱為“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”或或“字?jǐn)U充字?jǐn)U充” 進(jìn)行進(jìn)行“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”，需要利用存儲芯片的片選端，需要利用存儲芯片的片選端對

32、多個存儲芯片（組）進(jìn)行對多個存儲芯片（組）進(jìn)行尋址尋址 這個尋址方法，主要通過將存儲芯片的片選端與這個尋址方法，主要通過將存儲芯片的片選端與系統(tǒng)的系統(tǒng)的高位地址線高位地址線相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)45地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）地址擴(kuò)充（字?jǐn)U充）片選端片選端D7D0A19A10A9A0A9A0D7D0CE1K8（1）A9A0D7D0CE譯碼器000000000100000000001K8（2）演示46譯碼和譯碼器譯碼和譯碼器 譯碼：將某個特定的譯碼：將某個特定的“編碼輸入編碼輸入”翻譯為唯一翻譯為唯一“有效輸出有效輸出”的過程的過程 譯碼電路可以使用門電路組合邏輯譯碼電路可以使用門電路組合邏輯 譯碼電路

33、更多的是采用集成譯碼器譯碼電路更多的是采用集成譯碼器 常用的常用的2:4譯碼器：譯碼器： 74LS139 常用的常用的3:8譯碼器：譯碼器： 74LS138 常用的常用的4:16譯碼器：譯碼器：74LS15447全譯碼全譯碼 全譯碼：全譯碼：所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的譯碼尋址，包括譯碼尋址，包括 片內(nèi)譯碼：片內(nèi)譯碼：低位地址線對芯片內(nèi)各存儲單元的低位地址線對芯片內(nèi)各存儲單元的譯碼尋址譯碼尋址 片選譯碼：片選譯碼：高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址 采用全譯碼，采用全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的，每個存儲單元的地址都是唯一

34、的，不存在地址重復(fù)不存在地址重復(fù) 譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線也較多譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線也較多48部分譯碼部分譯碼 部分譯碼：部分譯碼：只有部分（一般是高位）地址線參與只有部分（一般是高位）地址線參與對存儲芯片的譯碼對存儲芯片的譯碼 每個存儲單元將對應(yīng)多個地址每個存儲單元將對應(yīng)多個地址（地址重復(fù)），需（地址重復(fù)），需要選取一個可用地址要選取一個可用地址 可簡化譯碼電路的設(shè)計可簡化譯碼電路的設(shè)計 但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費但系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費49線選譯碼線選譯碼 線選譯碼：線選譯碼：只用少數(shù)幾根高位地址線進(jìn)行芯片的只用少數(shù)幾根高位地址線進(jìn)行芯片的譯碼，且每根負(fù)責(zé)選中一個芯片（組）譯

35、碼，且每根負(fù)責(zé)選中一個芯片（組） 雖構(gòu)成簡單，但地址空間嚴(yán)重浪費雖構(gòu)成簡單，但地址空間嚴(yán)重浪費 必然會出現(xiàn)地址重復(fù)（一個存儲單元對應(yīng)多個存必然會出現(xiàn)地址重復(fù)（一個存儲單元對應(yīng)多個存儲地址）儲地址） 一個存儲地址會對應(yīng)多個存儲單元一個存儲地址會對應(yīng)多個存儲單元 多個存儲單元共用的存儲地址不應(yīng)使用多個存儲單元共用的存儲地址不應(yīng)使用50片選端譯碼小結(jié)片選端譯碼小結(jié) 存儲芯片的片選控制端可以被看作是一根最高位存儲芯片的片選控制端可以被看作是一根最高位地址線地址線 在系統(tǒng)中，主要與地址發(fā)生聯(lián)系：包括在系統(tǒng)中，主要與地址發(fā)生聯(lián)系：包括地址空間地址空間的選擇的選擇（例如接系統(tǒng)的（例如接系統(tǒng)的IO/M*信號）

36、和信號）和高位地址的高位地址的譯碼選擇譯碼選擇（與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)）（與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)） 對一些存儲芯片通過片選無效可關(guān)閉內(nèi)部的輸出對一些存儲芯片通過片選無效可關(guān)閉內(nèi)部的輸出驅(qū)動機(jī)制，起到降低功耗的作用驅(qū)動機(jī)制，起到降低功耗的作用514. 4. 存儲芯片的讀寫控制存儲芯片的讀寫控制 芯片芯片OEOE* *與系統(tǒng)的讀命令線相連與系統(tǒng)的讀命令線相連當(dāng)芯片被選中、且讀命令有效時，當(dāng)芯片被選中、且讀命令有效時，存儲芯片將開放并驅(qū)動數(shù)據(jù)到總線存儲芯片將開放并驅(qū)動數(shù)據(jù)到總線 芯片芯片WEWE* *與系統(tǒng)的寫命令線相連與系統(tǒng)的寫命令線相連當(dāng)芯片被選中、且寫命令有效時，當(dāng)芯片被選中、且寫命令有效

37、時，允許總線數(shù)據(jù)寫入存儲芯片允許總線數(shù)據(jù)寫入存儲芯片52存儲芯片與存儲芯片與CPUCPU的配合的配合 存儲芯片與存儲芯片與CPU總線的連接，還有兩總線的連接，還有兩個很重要的問題：個很重要的問題： CPU的總線負(fù)載能力的總線負(fù)載能力 CPU能否帶動總線上包括存儲器在內(nèi)的能否帶動總線上包括存儲器在內(nèi)的連接器件？連接器件？ 存儲芯片與存儲芯片與CPU總線時序的配合總線時序的配合 CPU能否與存儲器的存取速度相配合？能否與存儲器的存取速度相配合？531. 總線驅(qū)動總線驅(qū)動 CPUCPU的總線驅(qū)動能力有限的總線驅(qū)動能力有限 單向傳送的地址和控制總線，可采用三態(tài)鎖存單向傳送的地址和控制總線，可采用三態(tài)鎖

38、存器和三態(tài)單向驅(qū)動器等來加以鎖存和驅(qū)動器和三態(tài)單向驅(qū)動器等來加以鎖存和驅(qū)動 雙向傳送的數(shù)據(jù)總線，可以采用三態(tài)雙向驅(qū)動雙向傳送的數(shù)據(jù)總線，可以采用三態(tài)雙向驅(qū)動器來加以驅(qū)動器來加以驅(qū)動542. 2. 時序配合時序配合 分析存儲器的存取速度是否滿足分析存儲器的存取速度是否滿足CPUCPU總總線時序的要求線時序的要求 如果不能滿足：如果不能滿足：考慮更換存儲芯片考慮更換存儲芯片總線周期中插入等待狀態(tài)總線周期中插入等待狀態(tài)T TW W55例題例題 要給地址總線為要給地址總線為1616位的某位的某8 8位微機(jī)設(shè)計一個位微機(jī)設(shè)計一個容量為容量為12KB12KB的存儲器，要求的存儲器，要求ROMROM區(qū)為區(qū)為8KB8KB，從從0000H0000H開始，采用開始，采用27162716芯片（芯片（2KB2KB* *8 8）；）；RAMRAM區(qū)為區(qū)為4KB4KB，從，從2000H2000H開始，采用開始，采用61166116芯片芯片（2KB2KB* *