微机原理存储器典型芯片

1微型计算机原理及其应用——第五章：存储器及其接口2第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例SRAM芯片HM61166116芯片的容量为2K×8bit，有2048个存储单元，需11根地址线，7根用于行地址译码输入，4根用于列译码地址输入，每条列线控制8位，从而形成了128×128个存储阵列，即16384个存储体。6116的控制线有三条，片选CS、输出允许OE和读写控制WE。A71A62A53A44A35A26A17A08D09D110D211GND12242322212019181716151413VCCA8A9WEOEA10CSD7D6D5D4D3行译码…128×128存储矩阵…A10A4…列I/O列译码输入数据…控制逻辑…D7D0CSWEOE……A3A0…3第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例SRAM芯片HM6116Intel6116存储器芯片的工作过程如下：读出时，地址输入线A10～A0送来的地址信号经地址译码器送到行、列地址译码器，经译码后选中一个存储单元(其中有8个存储位)，由CS、OE、WE构成读出逻辑(CS=0，OE=0，WE=1)，打开右面的8个三态门，被选中单元的8位数据经I/O电路和三态门送到D7～D0输出。写入时，地址选中某一存储单元的方法和读出时相同，不过这时CS=0，OE=1，WE=0，打开左边的三态门，从D7～D0端输入的数据经三态门和输入数据控制电路送到I/O电路，从而写到存储单元的8个存储位中。当没有读写操作时，CS=1，即片选处于无效状态，输入输出三态门至高阻状态，从而使存储器芯片与系统总线“脱离”。6116的存取时间在85～150ns之间。4第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例DRAM芯片2164A7…A0RASCASDINDOUTWE12345678NCDINWERASA0A2A1VDD161514131211109A7A5A4A3A6DOUTCASVSSCASRASWEA7～A0VDDVSS地址输入列地址选通行地址选通写允许＋5V地5第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例DRAM芯片2164DRAM芯片2164A的容量为64K×1bit，即片内有65536个存储单元，每个单元只有1位数据，用8片2164A才能构成64KB的存储器。若想在2164A芯片内寻址64K个单元，必须用16条地址线。但为减少地址线引脚数目，地址线又分为行地址线和列地址线，而且分时工作，这样DRAM对外部只需引出8条地址线。芯片内部有地址锁存器，利用多路开关，由行地址选通信号RAS(RowAddressStrobe)，把先送来的8位地址送至行地址锁存器，由随后出现的列地址选通信号CAS(ColumnAddressStrobe)把后送来的8位地址送至列地址锁存器，这8条地址线也用手刷新，刷新时一次选中一行，2ms内全部刷新一次。Intel2164A的内部结构示意图如图所示。6第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例DRAM芯片2164128×128存储矩阵1/128行译码器128×128存储矩阵128读出放大器1/128列译码128读出放大器128×128存储矩阵1/128行译码器128×128存储矩阵128读出放大器1/128列译码128读出放大器A0A1A2A3A4A5A6A78位地址锁存器行时钟缓冲器列时钟缓冲器写允许时钟缓冲器RASCASWEDIN数据输入缓冲器1/4I/O门输出缓冲器DOUTVDDVSS7第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例DRAM芯片2164图中64K存储体由4个128×128的存储矩阵组成，每个128×128的存储矩阵，由7条行地址线和7条列地址线进行选择，在芯片内部经地址译码后可分别选择128行和128列。锁存在行地址锁存器中的七位行地址RA6～RA0同时加到4个存储矩阵上，在每个存储矩阵中都选中一行，则共有512个存储电路可被选中，它们存放的信息被选通至512个读出放大器，经过鉴别后锁存或重写。锁存在列地址锁存器中的七位列地址CA6～CA0(相当于地址总线的A14～A8)，在每个存储矩阵中选中一列，然后经过4选1的I/O门控电路(由RA7、CA7控制)选中一个单元，对该单元进行读写。2164A数据的读出和写入是分开的，由WE信号控制读写。当WE为高时，实现读出，即所选中单元的内容经过三态输出缓冲器在DOUT脚读出。而WE当为低电平时，实现写入，DIN引脚上的信号经输入三态缓冲器对选中单元进行写入。2164A没有片选信号，实际上用行选RAS、列选CAS信号作为片选信号。8第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例EPROM芯片2732A4K8位存取时间为200ns、250ns；（1）引脚功能：24脚，图5-12（a）地址线：12条，A11~A0数据线：8条，O7~O0控制线：2条，-CE（片选）-OE：输出允许（复用）电气引脚：3条，Vcc（+5V），GND（地）Vpp（+21V），编程高压，与-OE引脚复用。9第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例EPROM芯片2732A（2）工作方式：6种（1）读方式：当地址有效后，-CE和-OE同时有效，读（2）待用方式：-CE无效时，保持状态，输出高阻，-OE不起作用，自动进入低功耗（125mA降到35mA）（3）编程方式：-OE/Vpp引脚加21V高压时，进入编程方式。编程地址送地址引脚，数据引脚输入8位编程数据，地址和数据稳定后，-CE端加1个低有效的50ms~55ms编程脉冲（直流信号不起作用），写入1个单元。然后可换地址、数据写第2个单元。10第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例EPROM芯片2732A（2）工作方式：6种（4）编程禁止方式：-OE/Vpp加21V高压，-CE加高电平，禁止编程，输出高阻。（5）输出禁止方式：-CE有效，-OE加高电平，禁止输出，数据线高阻。（6）Intel标识符方式：A9引脚加高压，-CE、-OE有效时，可从数据线上读出制造厂和器件类型的编码。11第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例例：有一个8086CPU与半导体芯片的接口如图所示，其中存储器芯片#1~#8为SRAM芯片6116(2KB)；#9~#16为EPROM芯片2732(4KB)。试分析该接口电路的工作特性，计算RAM区和ROM区的地址范围(内存为字节编址)。12第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例（1）奇偶体的分配：单号为偶体（由A0=0选择，接D7~D0），双号为奇体（由BHE选择*，接D15~D8）；（8086要求）13第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例（2）地址锁存器的实现：3片74LS373对双重总线上的20位地址和BHE*信号进行锁存。373的G接CPU的ALE，下降沿锁存T1时刻发出的20位地址和BHE*信号373的OE*接地，始终输出14第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例（3）数据收发器的实现：2片74LS245对双重总线上的16位数据进行驱动。245的使能端G*接CPU的DEN*，=0时表示数据允许245的方向端DIR接CPU的DT/R*，=1表示A→B；=0，表示B→A15第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例地址范围（以#1为例）000A14A13A12CBA1111111111100000000000A11~A100××××A0A15A19~A1616第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例地址范围（以#2为例）000A14A13A12CBA1111111111100000000000A11~A110××××A0A15A19~A1617第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例•其它芯片地址范围计算过程同上。#3、#5、#7由#17分析；#4、#6、#8由#18分析。则可得各芯片地址范围为：•#1：00000H～00FFFH中的偶地址区•#2：00000H～00FFFH中的奇地址区•#3：01000H～01FFFH中的偶地址区；•#4：01000H～01FFFH中的奇地址区；•#5：02000H～02FFFH中的偶地址区；•#6：02000H～02FFFH中的奇地址区；•#7：03000H～03FFFH中的偶地址区：•#8：03000H～03FFFH中的奇地址区；18第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例由1片74LS138（#19）实现。译码特点：全译码，片内地址线为12位A11~A0，片外地址为8为A19~A12。地址范围（以#9为例）111A15A14A13CBA1111111111100000000000A12~A101111A0A19~A1619第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例地址范围（以#10为例）111A15A14A13CBA1111111111100000000000A12~A111111A0A19~A1620第五章：存储器及其接口——典型的半导体芯片举例•其它芯片地址范围计算过程同上。则可得各芯片地址范围为：•#9：FE000H～FFFFFH中的偶地址区•#10：FE000H～FFFFFH中的奇地址区•#11：FC000H～FDFFFH中的偶地址区；•#12：FC000H～FDFFFH中的奇地址区；•#13：FA000H～FBFFFH中的偶地址区；•#14：FA000H～FBFFFH中的奇地址区；•#15：F8000H～F9FFFH中的偶地址区：•#16：F8000H～F9FFFH中的奇地址区；21第五章：存储器及其接口——总结1.半导体存储器的基本知识，要求达到“识记”层次。a.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别。b.半导体存储器芯片的主要性能指标。c.半导体存储器的基本结构。d.内存储器中的数据组织。2.存储器接口的基本技术。a.典型的3～8译码器芯片74LS138的应用，要求达到“综合应用”层次。b.采用基本门电路实现内存储器的片选，要求达到“综合应用”层次。c.存储空间的地址分配和片选技术，要求达到“综合应用”层次。3.典型的半导体存储器芯片，要求达到“了解”层次。a.典型的SRAM芯片6116的外特性——各引脚的功能。b.典型的DRAM芯片2164的外特性——各引脚的功能。c.典型的EPROM芯片2732的外特性——各引脚的功能。