微機(jī)系統(tǒng)與接口教學(xué)資料 第5章存儲器ppt課件

1、2022-4-1812022-4-182 存儲器及其擴(kuò)展技術(shù)存儲器及其擴(kuò)展技術(shù)n 存儲器分類存儲器分類n 存儲器接口存儲器接口n 尋址技術(shù)：地址譯碼尋址技術(shù)：地址譯碼n 存儲器擴(kuò)展存儲器擴(kuò)展 2022-4-183 計算機(jī)的根本概念計算機(jī)的根本概念 生物反射弧：感應(yīng)器、傳入神經(jīng)、生物反射?。焊袘?yīng)器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、神經(jīng)中樞、 傳出神經(jīng)、效應(yīng)器傳出神經(jīng)、效應(yīng)器 2022-4-184系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程2022-4-185微機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)造 2022-4-1868086/80888086/8088微處置器微處置器n 2022-4-187 微型計算機(jī)存儲器n 微型機(jī)的存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器。微型機(jī)的

2、存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器。n內(nèi)存儲器與內(nèi)存儲器與CPU以及各種接口電路組成微型機(jī)以及各種接口電路組成微型機(jī)的主機(jī)。內(nèi)存儲器在主機(jī)內(nèi)部，的主機(jī)。內(nèi)存儲器在主機(jī)內(nèi)部，CPU經(jīng)過其經(jīng)過其3總線地址、數(shù)據(jù)、控制直接對它進(jìn)展訪問總線地址、數(shù)據(jù)、控制直接對它進(jìn)展訪問。 2022-4-188 微型計算機(jī)存儲器-內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器存放內(nèi)存儲器存放CPU當(dāng)時正要處當(dāng)時正要處置的程序和數(shù)據(jù)，因此，它置的程序和數(shù)據(jù)，因此，它的存取速度要求和的存取速度要求和CPU的處的處置速度相匹配，但存儲容量置速度相匹配，但存儲容量相對于外存儲器可以小一些相對于外存儲器可以小一些。常用的內(nèi)存儲器：磁芯存儲器常用的內(nèi)存儲器：磁芯存

3、儲器和半導(dǎo)體存儲器，目前微型和半導(dǎo)體存儲器，目前微型機(jī)都用半導(dǎo)體存儲器機(jī)都用半導(dǎo)體存儲器.2022-4-189微型計算機(jī)存儲器-外存儲器n外存儲器屬于計算機(jī)的外部設(shè)備外存儲器屬于計算機(jī)的外部設(shè)備(I/O)，它存，它存儲的信息要經(jīng)過接口電路輸入到內(nèi)存儲器后才儲的信息要經(jīng)過接口電路輸入到內(nèi)存儲器后才干供干供CPU處置。處置。n通常用來存儲通常用來存儲CPU當(dāng)前操作暫時用不著的信息當(dāng)前操作暫時用不著的信息因此，它的速度可以要求低一些，但存儲容量因此，它的速度可以要求低一些，但存儲容量相對于內(nèi)存儲器要大得多，所以又稱它為海量相對于內(nèi)存儲器要大得多，所以又稱它為海量存儲器，或稱為虛擬存儲存儲器，或稱為虛

4、擬存儲Virtual Memory。n外存儲器有磁帶、磁盤硬盤和軟盤，光盤，外存儲器有磁帶、磁盤硬盤和軟盤，光盤，F(xiàn)lash存儲器優(yōu)盤等。存儲器優(yōu)盤等。 2022-4-1810 半導(dǎo)體存儲器的分類半導(dǎo)體存儲器的分類 n n 雙極型雙極型RAMn 隨機(jī)存儲器隨機(jī)存儲器RAM n MOS型型 靜態(tài)靜態(tài)RAMn半導(dǎo)體半導(dǎo)體 RAM 動態(tài)動態(tài)RAMn存儲器存儲器 n 掩膜式掩膜式ROMn 可編程可編程PROMn 只讀存儲器只讀存儲器ROM 可擦式可擦式EPROMn 電可擦式電可擦式EEPROM2022-4-1811習(xí)習(xí) 題題 為為8086 CPU擴(kuò)展：擴(kuò)展： 程序存儲區(qū)程序存儲區(qū) A000：0000H

5、07FFH. 數(shù)據(jù)存儲區(qū)數(shù)據(jù)存儲區(qū) A000：0800H 0FFFH 可用可用EPROM 2716: 2K 8，RAM: 2K 8, 譯碼器可選譯碼器可選74LS。0000,0111,1111,1111B07FFH-0000H+1 =1000,0000,0000B=2K0FFFH-0800H+1=2k16位位2022-4-1812半導(dǎo)體存儲器的性能目的n1容量容量 n2存取時間存取時間:是指存數(shù)的寫操作和取數(shù)的是指存數(shù)的寫操作和取數(shù)的讀操作所占用的時間，普通以讀操作所占用的時間，普通以ns為單位。存為單位。存儲器芯片的手冊中普通要給出典型的存取時儲器芯片的手冊中普通要給出典型的存取時間或最大存

6、取時間。在芯片外殼上標(biāo)注的型間或最大存取時間。在芯片外殼上標(biāo)注的型號后往往也給出了時間參數(shù)，例如：號后往往也給出了時間參數(shù)，例如：2732A20，表示該芯片的存取時間為，表示該芯片的存取時間為200ns。n3功耗功耗 n4電源電源 2022-4-1813 存儲器地址分配及譯碼器n 首先要確定內(nèi)存容量首先要確定內(nèi)存容量(存儲區(qū)大小，尋址范圍、存儲區(qū)大小，尋址范圍、并選擇存儲器芯片的容量大小。并選擇存儲器芯片的容量大小。n在設(shè)計微機(jī)內(nèi)存時，要選擇假設(shè)干存儲器芯片才在設(shè)計微機(jī)內(nèi)存時，要選擇假設(shè)干存儲器芯片才干到達(dá)內(nèi)存容量的要求。這些選擇好的存儲器芯干到達(dá)內(nèi)存容量的要求。這些選擇好的存儲器芯片如何同片

7、如何同CPU有效地銜接并能有效地尋址，就存有效地銜接并能有效地尋址，就存在一個存儲器的地址分配問題在一個存儲器的地址分配問題.n在進(jìn)展地址分配時，一定要將在進(jìn)展地址分配時，一定要將ROM和和RAM分區(qū)分區(qū)域安排。域安排。nIBM PCXT 將將ROM安排在高端，而把安排在高端，而把RAM安安排在低端排在低端 。2022-4-1814 存儲器地址分配及譯碼器存儲器地址分配及譯碼器n 存儲器系統(tǒng)設(shè)計是將所選芯片與所確定的地址空間聯(lián)絡(luò)存儲器系統(tǒng)設(shè)計是將所選芯片與所確定的地址空間聯(lián)絡(luò)起來，即將芯片中的存儲單元與實(shí)踐地址一一對應(yīng)，這起來，即將芯片中的存儲單元與實(shí)踐地址一一對應(yīng)，這樣才干經(jīng)過尋址對存儲單元

8、進(jìn)展讀寫。樣才干經(jīng)過尋址對存儲單元進(jìn)展讀寫。n每一個存儲器芯片都有一定數(shù)量的地址輸入端每一個存儲器芯片都有一定數(shù)量的地址輸入端AB，信，信息輸入，用來接納息輸入，用來接納CPU的地址輸出信號。的地址輸出信號。nCPU的地址輸出信號，原那么上每次只能尋址到一個存的地址輸出信號，原那么上每次只能尋址到一個存儲單元。儲單元。n究竟一個地址信號實(shí)踐上可以尋址到哪個芯片或幾個究竟一個地址信號實(shí)踐上可以尋址到哪個芯片或幾個芯片共同組成一個芯片共同組成一個8位位/的單元或的單元或16位的字上的哪一位的字上的哪一個單元，這就要由地址譯碼器來確定。個單元，這就要由地址譯碼器來確定。2022-4-1815存儲器芯

9、片與存儲器芯片與CPU的銜接的銜接nCPU對存儲器的讀寫操作過程：首先是向其地址線發(fā)地對存儲器的讀寫操作過程：首先是向其地址線發(fā)地址信號，然后向控制線發(fā)讀寫控制信號，最后再在數(shù)據(jù)址信號，然后向控制線發(fā)讀寫控制信號，最后再在數(shù)據(jù)線上傳送數(shù)據(jù)信息。每一塊存儲器芯片，其地址線、數(shù)線上傳送數(shù)據(jù)信息。每一塊存儲器芯片，其地址線、數(shù)據(jù)線和控制線都必需和據(jù)線和控制線都必需和CPU建立正確的銜接，才干進(jìn)展建立正確的銜接，才干進(jìn)展正確的讀寫操作。正確的讀寫操作。P50 圖圖2-18；2-18nCPU與存儲器的銜接就是指地址線的銜接、數(shù)據(jù)線的銜與存儲器的銜接就是指地址線的銜接、數(shù)據(jù)線的銜接和控制線的銜接。銜接時，

10、應(yīng)思索以以下幾個問題：接和控制線的銜接。銜接時，應(yīng)思索以以下幾個問題：n1CPU總線的負(fù)載才干總線的負(fù)載才干 n2存儲器與存儲器與CPU的速度匹配問題的速度匹配問題 n3存儲器的尋址方法存儲器的尋址方法2022-4-1816存儲器的尋址方法n存儲器芯片與CPU地址總線的銜接方式，必需滿足對這些芯片所分配的地址范圍的要求。n片選：CPU發(fā)出的地址信號必需實(shí)現(xiàn)兩種選擇：首先對存儲器芯片的選擇，使相關(guān)芯片的片選端CS為有效。n字選：在選中的芯片內(nèi)部再選擇某一存儲單元。片選信號和字選信號均由CPU發(fā)出的地址信號經(jīng)譯碼產(chǎn)生。n片選信號由存儲器芯片的外部譯碼電路產(chǎn)生，這需求自行設(shè)計；而字選信號由存儲器芯片

11、的內(nèi)部譯碼電路產(chǎn)生，不需求用戶設(shè)計。 外部譯碼電路的兩種譯碼方法：n1線性選擇法n2全地址譯碼法 2022-4-18171線性選擇法線性選擇法n線選法：直接用線選法：直接用CPU地址總線中某一高位線作為存儲地址總線中某一高位線作為存儲器芯片的片選信號。器芯片的片選信號。n線選法的優(yōu)點(diǎn)是銜接簡單，片選信號的產(chǎn)生不需求復(fù)線選法的優(yōu)點(diǎn)是銜接簡單，片選信號的產(chǎn)生不需求復(fù)雜的邏輯電路，只用一條地址線與雜的邏輯電路，只用一條地址線與MREQ的簡單組合的簡單組合就可產(chǎn)生有效的就可產(chǎn)生有效的CS。n缺陷：缺陷：n1地址的不延續(xù)性和多義性當(dāng)采用線選法時，假設(shè)低地址的不延續(xù)性和多義性當(dāng)采用線選法時，假設(shè)低位地址線

12、用于字選，高位地址線用作線選，當(dāng)高位地位地址線用于字選，高位地址線用作線選，當(dāng)高位地址未全部用完、而又沒有對其控制址未全部用完、而又沒有對其控制 n2即使一切高位地址線都用作線選，其能尋址的存儲即使一切高位地址線都用作線選，其能尋址的存儲空間非常有限?？臻g非常有限。 2022-4-18182全譯碼法全譯碼法n全譯碼法將高位地址線全部作為譯碼器的輸入，用譯碼器的輸出作片選信號 ；低位地址線用作字選，與芯片的地址輸入端直接相連 。n一切的地址線均參與片內(nèi)或片外的地址譯碼，不會產(chǎn)生地址的多義性和不延續(xù)性。n在全譯碼方式中，譯碼電路的中心常用一塊譯碼器充任，例如前面引見的74LS等。 2022-4-1

13、819所需芯片數(shù)：EPROM: 片 RAM : 片 程序存儲器的地址范圍：1010,00 00,0 000,0000,00001010,00 00,0 111,1111,1111數(shù)據(jù)存儲器的地址范圍：1010,00 00,1 000,0000,00001010,00 00,1 111,1111,11112K 1622K 82K 1622K 82K = 211 2022-4-1820接線 CPU CPU 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線地址地址線線M/IM/IORORDWDWR R 74LS 74LS G G端子端子(3(3個個) )輸輸入端子入端子(ABC) (ABC) 輸輸出端子出端子(Y0Y7)(Y0Y7)E

14、PROMEPROM數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線OEOECECERAMRAM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線線地址地址線線OEOECSCSWEWE2022-4-1821存儲器擴(kuò)展技術(shù)存儲器擴(kuò)展技術(shù)n存儲芯片稱號存儲芯片稱號 RAM 、ROMn規(guī)格、型號與引腳規(guī)格、型號與引腳n存儲空間容量大小、存儲空間容量大小、尋址范圍尋址范圍n“頁的概念頁的概念n片選、字選單元選擇片選、字選單元選擇nCPU引腳引腳P39n存儲器與存儲器與CPU接口：存儲接口：存儲器的擴(kuò)展技術(shù)器的擴(kuò)展技術(shù)2022-4-1822 IBM PCXT系統(tǒng)板上系統(tǒng)板上RAM n PCXT系統(tǒng)板上共有256KB的RAM，由4個體BANK0BANK3組成，每個體內(nèi)由

15、9片4164組成64KB9的存儲空間，第9位用于奇偶校驗(yàn)。圖513給出了銜接框圖。n地址信號: 4164需求16條片內(nèi)地址線字選線，因此，每片4164均與CPU的地址線A0A15相連，中間加了2個地址鎖存器74LS158，分別鎖存A0A7和A8A1516位地址。地址線的高端A16A19，均接入了譯碼系統(tǒng)。譯碼系統(tǒng)由兩片74LS和部分門電路組成，產(chǎn)生了4組行、列地址選擇信號RAS0RAS3和CAS0CAS3，進(jìn)展行、列地址的選通。 (參見P1532022-4-1823IBM PCXT系統(tǒng)板上系統(tǒng)板上RAMn控制信號: 一切4164的WE端連在一同，與系統(tǒng)總線上的寫控制端XMEMW銜接，XMEMW

16、是由CPU的WR控制的，當(dāng)XMEMW有效時，一切芯片處于等待寫入形狀；否那么，處于讀出形狀。n刷新: 4164是動態(tài)RAM芯片。刷新控制由系統(tǒng)板上的82375DMA控制器的通道0來完成。8237送出的DACKOBRQ信號有效時，意味著刷新操作的開場。 2022-4-1824 8086 808680888088的存儲器組織的存儲器組織存儲器的規(guī)范構(gòu)造8086CPU有20位地址線， 可尋址1MB的存儲空間。存儲器通常按字節(jié)組織陳列成一個個單元，每個單元用一個獨(dú)一的地址碼表示，這稱為存儲器的規(guī)范構(gòu)造。假設(shè)存放的數(shù)據(jù)為8位，那么將它們按順序進(jìn)展存放；假設(shè)存入的數(shù)據(jù)為一個16位的字，那么將字的最高字節(jié)存

17、于高地址單元，低位字節(jié)存于低地址單元；假設(shè)存放的數(shù)據(jù)為32位的雙字 ，那么將地址指針的偏移量字存于低地址的字單元中，將地址指針的段基址字存于高地址的字單元中。2022-4-18258086CPU存儲區(qū)的實(shí)踐構(gòu)造存儲區(qū)的實(shí)踐構(gòu)造n存儲空間實(shí)踐上被分成兩個512KB的存儲體或稱為存儲庫，分別叫做高位庫和低位庫。n高位庫與8086數(shù)據(jù)總線中的D15D8相連，庫中每個單元的地址均為奇數(shù)；低位庫與數(shù)據(jù)總線中的D7D0相連，庫中每個單元的地址均為偶數(shù)。n地址線A0和控制線BHE用于庫的選擇，分別接到每個庫的選擇端SEL，其他地址線A19A1同時接到兩個庫的存儲芯片上，以尋址每個存儲單元。存儲器高低位庫與總

18、線的銜接如圖514所示。當(dāng)BHE0時，選中奇數(shù)地址的高位庫；當(dāng)A00，選中偶數(shù)地址的低位庫。 2022-4-1826CPU8088的內(nèi)存儲器n8088外部數(shù)據(jù)總線為8位，因此，它所對應(yīng)的1MB的存儲空間是一個不分高位庫和低位庫的單一存儲體。這樣，無論是對16位的字?jǐn)?shù)據(jù)，還是對8位的字節(jié)數(shù)據(jù)；也無論是對規(guī)那么字，還是對非規(guī)那么字的操作，其每一個總線周期都只能完成一個字節(jié)的存取操作。n對16位數(shù)據(jù)操作所構(gòu)成的延續(xù)兩個總線周期是由CPU執(zhí)行這類指令自動完成的，不需求再用軟件進(jìn)展干涉。n這樣，8088的存儲器和總線銜接時，地址線中的A0和其他各位A19A1都具有同樣的作用，參與對單元的尋址，而不像在8086中公用它作為低字節(jié)庫的選擇信號SEL。8088存儲器與總線的銜接。 2022-4-18272存儲器分段n8086用20位地址信號，尋址1MB