存儲(chǔ)系統(tǒng)及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)系統(tǒng)及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器第1頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存取存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器CPU與存儲(chǔ)器的連接微機(jī)中存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存取存儲(chǔ)器雙極性半導(dǎo)體RAM動(dòng)態(tài)金屬氧化物（MOS)RAM讀寫存儲(chǔ)器掩膜式ROM可編程ROM(PROM,ProgrammableROM)可擦除的PROM（EPROM，ErasableProgrammableROM）

電可擦除的PROM（E2PROM，ElectricallyErasableProgrammableROM）第3頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)存取存儲(chǔ)器靜態(tài)RAM（SRAM)基本的存儲(chǔ)電路典型的靜態(tài)RAM芯片

6116（2KB×8位）、6264（8KB×8位）、62256（32KB×8位）、628128（128KB×8位）等。

第4頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)單管動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)RAM的刷新

為保持電容中的電荷不丟失，必須對(duì)動(dòng)態(tài)RAM不斷進(jìn)行讀出和再寫入

第5頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)存取存儲(chǔ)器動(dòng)態(tài)RAM（DRAM)64K位動(dòng)態(tài)RAM存儲(chǔ)器

芯片2164A的容量為64K×1位，即片內(nèi)共有64K（65536）個(gè)地址單元，每個(gè)地址單元存放一位數(shù)據(jù)。需要16條地址線，地址線分為兩部分：行地址與列地址。芯片的地址引線只要8條，內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，利用多路開關(guān)，由行地址選通信號(hào)變低（RowAddressStrobe），把先出現(xiàn)的8位地址，送至行地址鎖存器；由隨后出現(xiàn)的列地址選通信號(hào)（ColumnAddressStrobe）把后出現(xiàn)的8位地址送至列地址鎖存器。這8條地址線也用于刷新（刷新時(shí)地址計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一行行刷新）。第6頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

64K存儲(chǔ)體由4個(gè)128×128的存儲(chǔ)矩陣構(gòu)成。每個(gè)128×128的存儲(chǔ)矩陣，有7條行地址和7條列地址線進(jìn)行選擇。7條行地址經(jīng)過譯碼產(chǎn)生128條選擇線，分別選擇128行；7條列地址線經(jīng)過譯碼也產(chǎn)生128條選擇線，分別選擇128列。

第7頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

鎖存在行地址鎖存器中的7位行地址RA6～RA0同時(shí)加到4個(gè)存儲(chǔ)矩陣上，在每個(gè)矩陣中都選中一行，則共有512個(gè)存儲(chǔ)電路被選中，它們存放的信息被選通至512個(gè)讀出放大器，經(jīng)過鑒別、鎖存和重寫。鎖存在列地址鎖存器中的7位列地址CA6～CA0（地址總線上的A14～A8），在每個(gè)存儲(chǔ)矩陣中選中一列，則共有4個(gè)存儲(chǔ)單元被選中。最后經(jīng)過1/4I/O門電路（由RA7與CA7控制）選中一個(gè)單元，可以對(duì)這個(gè)單元進(jìn)行讀寫。第8頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器

只讀存儲(chǔ)器ROM，是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。其中所存放的信息可長(zhǎng)期保存，掉電也不會(huì)丟失，常被用來保存固定的程序和數(shù)據(jù)。在一般工作狀態(tài)下，ROM中的信息只能讀出，不能寫入。對(duì)可編程的ROM芯片，可用特殊方法將信息寫入，該過程被稱為“編程”。對(duì)可擦除的ROM芯片，可采用特殊方法將原來信息擦除，以便再次編程。第9頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器掩膜式ROM

掩膜式ROM一般由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的要求定制的。第10頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可編程的ROM

出廠時(shí)，所有存儲(chǔ)單元的熔絲都是完好的。編程時(shí)，通過字線選中某個(gè)晶體管。若準(zhǔn)備寫入1，則向位線送高電平，此時(shí)管子截止，熔絲將被保留；若準(zhǔn)備寫入0，則向位線送低電平，此時(shí)管子導(dǎo)通，控制電流使熔絲燒斷。換句話說，所有存儲(chǔ)單元出廠時(shí)均存放信息1，一旦寫入0使熔絲燒斷，就不可能再恢復(fù)。第11頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

特點(diǎn)：芯片的上方有一個(gè)石英玻璃的窗口，通過紫外線照射，芯片電路中的浮空晶柵上的電荷會(huì)形成光電流泄漏走，使電路恢復(fù)起始狀態(tài)，從而將寫入的信號(hào)擦去。

第12頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

原理：在N型的基片上安置了兩個(gè)高濃度的P型區(qū)，它們通過歐姆接觸，分別引出源極（S）和漏極（D），在S和D之間有一個(gè)由多晶硅構(gòu)成的柵極，但它是浮空的，被絕緣物SiO2所包圍。第13頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

出廠時(shí)，硅柵上沒有電荷，則管子內(nèi)沒有導(dǎo)電溝道，D和S之間是不導(dǎo)電的。當(dāng)把EPROM管子用于存儲(chǔ)矩陣時(shí)，它輸出為全1（或0）。要寫入時(shí)，則在D和S之間加上25V的高壓，另外加上編程脈沖（其寬度約為50ms），所選中的單元在這個(gè)電源作用下，D和S之間被瞬時(shí)擊穿，就會(huì)有電子通過絕緣層注入到硅柵，當(dāng)高壓電源去除后，因?yàn)楣钖疟唤^緣層包圍，故注入的電子無處泄漏走，硅柵就為負(fù)，于是就形成了導(dǎo)電溝道，從而使EPROM單元導(dǎo)通，輸出為“0“（或”1“）。

第14頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

典型芯片：

Intel27512

特性：64K×8的EPROM芯片，

28腳雙列直插式封裝，地址線為16條A15～A0，數(shù)據(jù)線8條O7～O0，帶有三態(tài)輸出緩沖，讀出時(shí)只需單一的＋5V電源。

第15頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器可擦除可編程的ROM（EPROM）

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

27512有五種工作方式讀方式維持方式編程方式校驗(yàn)方式編程禁止方式

第16頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器電可擦除可編程的ROM（E2PROM）

應(yīng)用特性：（1）對(duì)硬件電路沒有特殊要求，編程簡(jiǎn)單。（2）采用＋5V電源擦寫的E2PROM，通常不需要設(shè)置單獨(dú)的擦除操作，可在寫入過程中自動(dòng)擦除。（3）E2PROM器件大多是并行總線傳輸?shù)?/p>

第17頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只讀存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器（FlashMemory）

FlashMemory芯片借用了EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又吸收了E2PROM電擦除的特點(diǎn)；不但具備RAM的高速性，而且還兼有ROM的非揮發(fā)性。同時(shí)它還具有可以整塊芯片電擦除、耗電低、集成度高、體積小、可靠性高、無需后備電池支持、可重新改寫、重復(fù)使用性好（至少可反復(fù)使用10萬次以上）等優(yōu)點(diǎn)。平均寫入速度低于0.1秒。使用它不僅能有效解決外部存儲(chǔ)器和內(nèi)存之間速度上存在的瓶頸問題，而且能保證有極高的讀出速度。

FlashMemory芯片抗干擾能力很強(qiáng)。

第18頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器地址分配和譯碼地址譯碼器74LS138

74LS138有三條控制線G1，，，只有當(dāng)G1等于1，等于0，等于0時(shí)，三－八譯碼器才能工作，否則譯碼器輸出全為高電平。輸出信號(hào)Y0Y7是低電平有效的信號(hào)，對(duì)應(yīng)于ＣＢＡ的任何一種組合輸入，其８?jìng)€(gè)輸出端中只有一個(gè)是０，其他７個(gè)輸出均為１。

第19頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充技術(shù)位擴(kuò)充當(dāng)實(shí)際存儲(chǔ)芯片每個(gè)單元的位數(shù)和系統(tǒng)需要內(nèi)存單元字長(zhǎng)不等時(shí)采用的方法。字?jǐn)U充當(dāng)存儲(chǔ)芯片上每個(gè)存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)已滿足要求，但存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)不夠，需要增加的是存儲(chǔ)單元的數(shù)量，就稱為字?jǐn)U展。字位擴(kuò)充需要同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)充和字?jǐn)U充才能滿足系統(tǒng)存儲(chǔ)容量需求的方法稱為字位擴(kuò)充。第20頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CPU與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器芯片片選端的處理線選法地址的高位直接作為各個(gè)芯片的片選信號(hào)，在尋址時(shí)只有一位有效來使片選信號(hào)有效的方法稱為線選法。部分譯碼法用部分高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。完全譯碼法

全部高位地址譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。第21頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)系統(tǒng)IBMPC/XT的存儲(chǔ)系統(tǒng)

IBMPC/XT采用Intel8086/8088微處理器，其地址為20位，尋址范圍為1MB，其物理地址范圍為00000H～FFFFFH。通常1MB空間分為3個(gè)區(qū)，即RAM區(qū)、保留區(qū)和ROM區(qū)。

80x86擴(kuò)展存儲(chǔ)器

高端內(nèi)存區(qū)（HMA－HighMemoryArea）。它是1024KB至1088KB之間的64KB內(nèi)存，稱為高端內(nèi)存區(qū)，其地址為100000H～10FFEFH或以上

第22頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)展內(nèi)存塊（EMB－ExtendedMemoryBlock）是指lMB以上的內(nèi)存空間，其地址是從100000H開始，連續(xù)不斷向上擴(kuò)展的內(nèi)存，所以把這種內(nèi)存稱為EMB（ExtendedMemoryBlock）

擴(kuò)充內(nèi)存（EMS－ExpandedMemorySpecification）擴(kuò)充內(nèi)存是利用1MB內(nèi)存中64KB的內(nèi)存區(qū)，此內(nèi)存區(qū)為連續(xù)的4頁(yè)，每頁(yè)為16KB的實(shí)際頁(yè)內(nèi)存，它們映