微機(jī)原理及單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)-存儲(chǔ)器及其接口

存儲(chǔ)器及其接口一、存儲(chǔ)器的類(lèi)型內(nèi)存（主存）外存（輔存）§4－1存儲(chǔ)器概述1、按與CPU的連接程度分類(lèi)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器磁存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)元件材料分類(lèi)2、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（內(nèi)存）按讀寫(xiě)方式分類(lèi)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）只讀存儲(chǔ)器（ROM）存儲(chǔ)器中任何單元的信息都能隨時(shí)讀寫(xiě)存儲(chǔ)內(nèi)容固定不變，聯(lián)機(jī)工作時(shí)只能讀出不能寫(xiě)入1）隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM雙極型RAMMOS型RAM從制造工藝上可分為由普通的晶體管構(gòu)成，其特點(diǎn)是存取速度快，但集成度低，功耗大，成本高。多用于速度要求較高的微機(jī)系統(tǒng)中。由MOS型場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成，其特點(diǎn)是集成度高，功耗小，價(jià)格便宜，但速度比雙極型RAM要慢（這是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)普遍使用的一種）靜態(tài)RAM：主要特點(diǎn)是用變通的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器存放1位二進(jìn)制信息。只要不切斷電源，信息就可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的保存。優(yōu)點(diǎn)是：存取速度快，不需要對(duì)所存信息進(jìn)行刷新；缺點(diǎn)是：基本存儲(chǔ)電路中包含的管子數(shù)目較多，功耗較大。通常用于微機(jī)的高速緩存。特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能取出，不能改寫(xiě)（存入），斷電后信息不會(huì)丟失，可靠性高。動(dòng)態(tài)RAM：主要特點(diǎn)是用電容上所充的電荷表示1位二進(jìn)制信息。因?yàn)殡娙萆系碾姾蓵?huì)隨著時(shí)間不斷釋放，因此對(duì)動(dòng)態(tài)RAM必須不斷進(jìn)行讀出和寫(xiě)入，以使釋放的電荷得到補(bǔ)充，也就是對(duì)所存信息進(jìn)行刷新。優(yōu)點(diǎn)是：所用元件少，功耗低，集成度高，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是：存取速度較慢并要有刷新電路。通常用于微機(jī)的內(nèi)存。2）只讀存儲(chǔ)器ROM主要用于存放固定不變的、控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序和參數(shù)表，也用于存放常駐內(nèi)存的監(jiān)控程序或者操作系統(tǒng)的常駐內(nèi)存部分，甚至還可以用來(lái)存放字庫(kù)或其他語(yǔ)言的編譯程序及解釋程序。根據(jù)信息的設(shè)置方式分類(lèi)ROMPROMEPROM閃速存儲(chǔ)器一般由生產(chǎn)廠(chǎng)家根據(jù)用戶(hù)的要求定制的。信息在芯片制造時(shí)由廠(chǎng)家寫(xiě)入。內(nèi)容不能再被更改可編程ROM出廠(chǎng)時(shí)沒(méi)有寫(xiě)入信息，允許用戶(hù)采用一定的設(shè)備將編好的程序固化在其中。并且一旦寫(xiě)入也不能再更改?？刹脸齈ROM存放在其中的內(nèi)容可用紫外線(xiàn)照射芯片上的石英窗口而擦除。一般需要30分鐘。然后再用專(zhuān)用設(shè)備寫(xiě)入新內(nèi)容。電可擦除EPROM性能與EPROM類(lèi)似，只是在擦除和改寫(xiě)方面更方便。用電來(lái)進(jìn)行擦除。用戶(hù)用一般微機(jī)即可再行寫(xiě)入新內(nèi)容。FlashMemory是升級(jí)的E2PROM比其整體性能更優(yōu)二、存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)1、存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)二進(jìn)制信息量。存儲(chǔ)容量=字?jǐn)?shù)×字長(zhǎng)（位數(shù)）例：一存儲(chǔ)器可存4096個(gè)字，字長(zhǎng)16位。則：存儲(chǔ)容量=4096×16bit=4k×16bit=8kB2、存取速度存儲(chǔ)器從CPU接收到尋址單元地址到存儲(chǔ)器輸入/輸出有效數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。3、可靠性在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間范圍之內(nèi)，存儲(chǔ)器芯片能夠正確進(jìn)行讀/寫(xiě)操作、不出現(xiàn)讀寫(xiě)錯(cuò)誤的概率。4、其他指標(biāo)功耗、集成度、性?xún)r(jià)比、體積小、使用靈活等三、存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)在§2－1已講CPUcache主存外存圖2.1存儲(chǔ)器三級(jí)結(jié)構(gòu)§4－2常用的存儲(chǔ)器芯片An-1A1A0地址譯碼器存儲(chǔ)矩陣三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄存器...............D0D1Dn-1.....控制邏輯圖4.3半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖一、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的結(jié)構(gòu)1、存儲(chǔ)矩陣大量的存儲(chǔ)元件組成。

N個(gè)存儲(chǔ)元件對(duì)應(yīng)于可記憶N位二進(jìn)制代碼的存儲(chǔ)單元。2、地址譯碼器

存儲(chǔ)矩陣中的所有存儲(chǔ)單元都被賦予唯一的單元地址。

M條地址線(xiàn)可尋址的存儲(chǔ)單元數(shù)為

2M

個(gè)3、三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖寄存器

數(shù)據(jù)線(xiàn)根數(shù)=每個(gè)存儲(chǔ)單元中可記憶二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。

結(jié)合1—3，若共有M條地址線(xiàn)，N條數(shù)據(jù)線(xiàn)，則該存儲(chǔ)體由個(gè)存儲(chǔ)元件構(gòu)成。4、控制邏輯

控制信號(hào)由CPU及其接口電路送出由能存儲(chǔ)1位二進(jìn)制碼的物理器件(觸發(fā)器)構(gòu)成二、只讀存儲(chǔ)器ROM三、隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器RAM§4－1中已講，更詳細(xì)的內(nèi)容可看教材§4－3存儲(chǔ)器與CPU的接口一、存儲(chǔ)器芯片與地址總線(xiàn)的連接本質(zhì)上就是在存儲(chǔ)器地址分配的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)地址譯碼，以保證CPU能對(duì)存儲(chǔ)器中所有存儲(chǔ)單元正確尋址。地址線(xiàn)片選線(xiàn)地址總線(xiàn)從

A0

開(kāi)始依次與存儲(chǔ)器芯片的地址線(xiàn)相連1、線(xiàn)選法：地址的高位直接作為各個(gè)芯片的片選信號(hào)。尋址時(shí)只有一位有效來(lái)使片選信號(hào)有效。適用于存儲(chǔ)芯片較少的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)。不常用看P140例2、譯碼法：用高位地址進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。一般用系統(tǒng)總線(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器地址線(xiàn)連接剩下的若干位高位地址線(xiàn)進(jìn)行譯碼?？碢141例其中X可為0或1，故存在地址重疊區(qū)，則應(yīng)選擇以下方法才可避免地址重疊沖突

-芯片1：xxxxx000000000000000B-xxxxx011111111111111B芯片2：xxxx0x00000000000000B-xxxx0x11111111111111B芯片3：xxx0xx00000000000000B-xxx0xx11111111111111B芯片4：xx0xxx00000000000000B-xx0xxx11111111111111B～～～則4片62128的存儲(chǔ)空間分配理論上分別為：16k╳8有14AB，8DBA13A13A0A0A14A14例:8086連接4片62128構(gòu)成64kB存儲(chǔ)器，62128的地址線(xiàn)A0A13分別連接到地址總線(xiàn)A0A13上，如果采用A14A17分別連接到4片62128的片選信號(hào)上，芯片1：xx11

1000000000000000B–xx111011111111111111B芯片2：xx11

0100000000000000B–xx11

0111111111111111B芯片3：xx101100000000000000B–xx10

1111111111111111B芯片4：xx01

1100000000000000B–xx01

1111111111111111B芯片1被片選中時(shí)假設(shè)A19A18=00芯片1地址范圍：芯片2地址范圍：芯片3地址范圍：芯片4地址范圍：芯片2被片選中時(shí)38000H–3BFFFH34000H–37FFFH2C000H–2FFFFH1C000H–1FFFFH地址空間是斷續(xù)的返回芯片1：00000000000000000000B-00011111111111111111B芯片2：00100000000000000000B-00111111111111111111B芯片3：01000000000000000000B-01011111111111111111B芯片4：01100000000000000000B-01111111111111111111B芯片5：10000000000000000000B-10011111111111111111B芯片6：10100000000000000000B-10111111111111111111B芯片7：11000000000000000000B-11011111111111111111B芯片8：11100000000000000000B-11111111111111111111B例:8086連接8片628128構(gòu)成1MB存儲(chǔ)器，628128的地址線(xiàn)A0A16分別連接到地址總線(xiàn)A0A16上，如果采用A17A19經(jīng)過(guò)3—8譯碼器后的8個(gè)輸出分別接到8片628128的片選信號(hào)上，則存儲(chǔ)空間分配范圍為：～～～有17AB，8DB128k╳8復(fù)習(xí)3—8譯碼器的功能芯片1被選中時(shí)芯片2被選中時(shí)按習(xí)慣換算為16進(jìn)制，則芯片1地址范圍：芯片2地址范圍：芯片3地址范圍：芯片4地址范圍：芯片5地址范圍：芯片6地址范圍：芯片7地址范圍：芯片8地址范圍：00000H–1FFFFH20000H–3FFFFHE0000H–FFFFFH……….……..二、存儲(chǔ)器芯片與數(shù)據(jù)總線(xiàn)的連接

存儲(chǔ)器芯片的位數(shù)不同，那么在與8088CPU的8位數(shù)據(jù)線(xiàn)相連時(shí)，就要采用多片并聯(lián)的方式。例：1位的存儲(chǔ)器芯片，則要用8片

4位的存儲(chǔ)器芯片，則要用2片注意：地址線(xiàn)連接。既然并聯(lián)起來(lái)促成一個(gè)8位的存儲(chǔ)體，則所有并聯(lián)的芯片的地址相同。（但要同時(shí)注意，每個(gè)芯片的容量應(yīng)相等，即每個(gè)芯片的地址線(xiàn)根數(shù)相同）規(guī)則：非字（一個(gè)字長(zhǎng)=8位）結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)芯片多片組合成8位長(zhǎng)度，除數(shù)據(jù)線(xiàn)外所有信號(hào)連接在一起。三、存儲(chǔ)器芯片與控制總線(xiàn)的連接ROM：輸出允許線(xiàn)與CPU的相連RAM：分讀/寫(xiě)控制線(xiàn)