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微机系统原理与接口技术存储器存储器的分类及特点半导体存储器存储器系统设计存储器系统的层次结构微机系统原理与接口技术存储器应用回顾计算机存储系统（第一章）内存储系统CPU经三总线直接访问，由半导体器件组成外存储系统CPU经I/O接口访问，由磁性材料组成微机系统原理与接口技术存储器应用回顾系统结构中的存储器（第二章）CPURAMROM程序存储、程序控制微机系统原理与接口技术存储器应用回顾程序设计中的存储器寻址（第三章）MOVAX，[2000H]MOVAX，[BX]MOVAX，[BX+20H]MOVAX，[BX+SI]MOVAX，[BX+SI+20H]微机系统原理与接口技术2007诺贝尔物理学奖获奖的原因是先后独立发现了“巨磁电阻”效应。指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。阿尔贝·费尔德国彼得·格林贝格尔法国微机系统原理与接口技术存储器的发展历史磁性材料存储器的发展史磁环存储器早期计算机系统，尺寸大容量低软磁盘存储器前期计算机系统，5英寸（360KB、1.2MB）3英寸（1.44MB、2.88MB）硬磁盘存储器近期计算机系统8英寸10MB，3000元5英寸160GB，500元微机系统原理与接口技术存储器的发展历史半导体材料存储器的发展史双极性晶体管场效应晶体管新型半导体材料微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按存储（记忆）材料分类•纸存储器•磁、光存储器•半导体存储器按存储器在计算机中的位置分类•内存储器——半导体存储器•外存储器——磁、光存储器微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按存储器与CPU的关系分类•控制存储器•主存储器•高速缓冲存储器•外存储器注：在CPU内部，存放微控制程序。注：CPU经地址访问，存放指令和数据。注：CPU经I/O访问，以文件形式存放信息。微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按存储器的读写功能分类•读写存储器——RWM（Read/WriteMemory）•只读存储器——ROM（ReadOnlyMemory）按存储原理分类•随机存取存储器——RAM（RandomAcessMemory）•仅读存储器——ROM（ReadOnlyMemory）注：易失性存储器，掉电丢失数据注：非易失性存储器，掉电保持数据微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按存储单元的寻址方式分类•随机存取存储器——RAM（RandomAcessMemory）•顺序存取存储器——SAM（SequentialAccessMemory）•直接存取存储器——DAM（DirectAccessMemory）微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按半导体器件原理分类•晶体管-晶体管逻辑存储器——TTL器件•发射极耦合存储器ECL——器件•场效应晶体管存储器MOS——器件注：相对速度快、功耗大、集成度低、价格高。注：相对速度低、功耗小、集成度高、价格低。微机系统原理与接口技术存储器的分类及特点按存储数据传送方式分类•并行存储器•串行存储器注：多位并行处理，相对传送速度快。注：一位一位串行处理，相对传送速度慢。微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标存储容量存储容量=N×MN：半导体存储器芯片有多少个存储单元，单元寻址与地址线有关。M：每个存储单元中能存放多少个二进制位，二进制数位的传送与数据线有关。微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标存储容量的表示1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB存储容量的常用单位常用单位的换算bit——用二进制位定义存储容量Byte——用二进制字节定义存储容量字节——B（Byte）千字节——KB（KiloByte）兆字节——MB（MegaByte）吉字节——GB（GigaByte）微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标存取时间•存取时间的定义•存取时间的单位•存取时间的特点向存储器单元写数据所需时间，从存储器单元读数据所需时间。ns（纳秒）存储器存取时间短仅用基本周期，存储器存取时间长插入等待周期。微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标功耗•功耗的定义•功耗的单位•功耗的应用存储器单元的功耗，存储器芯片的功耗。存储器单元的功耗——μW/单元存储器芯片的功耗——mW/芯片台式机可用高功耗的存储器，便携机必用低功耗的存储器。微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标工作电源TTL器件，工作电源为+5VMOS器件，工作电源为+1.5V~+18V•与存储器芯片类型有关•与应用系统有关一般应用系统——+5V特殊应用系统——+3.3V、1.5V微机系统原理与接口技术半导体存储器的性能指标价格•价格公式——（C＋E）/S元/位•性价比C——存储器芯片价格E——所需外围电路价格S——存储器芯片字节容量单片容量大的存储器芯片相对成本低存取时间长的存储器芯片相对成本低无外围电路的存储器芯片相对成本低微机系统原理与接口技术半导体存储器的结构特点RAM的结构特点•双极型RAM•MOS型RAM•不挥发型RAM常用：TTL逻辑、ECL逻辑、I2L逻辑特点：速度快、功耗大、相对价格高常用：静态SRAM、动态DRAM特点：集成度高、功耗小、相对价格低常用：电池保持型、电写入型特点：掉电不丢失数据微机系统原理与接口技术半导体存储器的结构特点ROM的结构特点•掩膜型ROM•可编程型PROM•光擦除型EPROM•电擦除型EEPROM芯片制造时编好程，低成本大批量。应用时可一次编程，中成本小批量。可多次光擦除多次编程，高成本研发用。可多次电擦除多次编程，目前广泛应用。微机系统原理与接口技术半导体存储器的位结构TTL存储器的位结构电路静态MOS存储器的位结构电路动态MOS存储器的位结构电路基本存储单元电路用来存储1位二进制信息。•由两个反向交叉耦合的晶体管加两个电阻组成•两发射极相连引出字线W•另两发射极分别引出位线D和/D•由六个场效应晶体管组成•T0、T1构成基本触发器；T4、T5为负载管•T2、T3的栅极相连引出字线W、源极分别引出位线D和/D•由1个场效应晶体管加1个电容组成•电容充电为高电平、放电为低电平静态MOS存储器的位结构电路T2T4VCCT3ADDWT5T0T1动态MOS存储器的位结构电路刷新放大器CT列选择信号D行选择信号微机系统原理与接口技术RAM——随机存取存储器RAM类型的特点•静态SRAM（StaticRAM）•动态DRAM（DynamicRAM）相对集成度低外围控制电路简单多用于单板机的数据存储相对集成度高外围控制电路复杂多用于系统机中的程序、数据存储RAM具有读写功能，在计算机中大量使用。微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM芯片内部原理图微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM常用芯片及存储量•SRAM——2147存储量=4096*1=4096bit=0.5KB•SRAM——2114存储量=1024*4=4096bit=0.5KB•SRAM——6116存储量=2048*8=18Kbit=2KB•SRAM——6264存储量=8K*8=64Kbit=8KB微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM芯片的引脚特点•地址线An接CPU的地址总线AB（字线W有关）•数据线Dn接CPU的数据总线DB（位线D有关）•片选线/CE（/CS）由CPU的AB线译码产生•读写线/OE、/WE由CPU的控制线/RD、/WR控制ABDBVCCGND/RD/WR/OE/WE/CSA0~AnD0~Dn译码电路微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM芯片6264的逻辑图DIP28封装•地址线——A0~A12•数据线——D0~D7（I/O0~I/O7）•控制线——/OE、/WE/CS1（/CE1）CS2（CE2）•电源线——VCC、GND注：D0~D7对应于I/O0~I/O7CSn对应于CEn微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM芯片6264引脚功能•存储量•片选线•读写线地址线=13条、213=8KA0–A12数据线=8条、D0–D7存储量=8K*8=64Kbit=8KB/CE1（/CS1）=L且CE2（CS2）=H读有效/WE=H且/OE=L写有效/WE=L且/OE=HORL微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器SRAM芯片6264控制线与工作方式/CE1CE2/OE/WED0~D7HHXX高阻LHLH数据输出（读有效）LHHL数据输入（写有效）LHLL数据输入（写有效）问题：为什么要两条片选线/CE1、CE2为什么写有效时/WE=L、/OE=X微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器6264中片选线/CE1、CE2的应用提供两条片选线是为了应用时控制方式多样/CE1CE2/CE1CE2GNDVCC/CE1接低、CE2控制CE1接高、/CE1控制62646264微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器6264中读写线/WE、/OE的应用•读写线为两条是为不同CPU服务•Intel的80系列CPU的读写线为二条/RD、/WR•8086CPU与6264SRAM的接线图如下/WE/OE8086CPU6264SRAM读：/RD=L、/WR=H/WE=H、/OE=L写：/RD=H、/WR=L/WE=L、/OE=H80866264/WR/RD微机系统原理与接口技术SRAM——随机存取存储器6264中读写线/WE、/OE的应用•读写线为两条是为不同型号CPU服务•MOTOROLA的68系列CPU的读写线为一条R/W•6805CPU与6264SRAM的接线图如下R//W/WE/OEGND6805CPU6264SRAM读：R//W=H/WE=H、/OE=L写：R//W=L/WE=L、/OE=L68056264微机系统原理与接口技术DRAM——随机存取存储器DRAM存储器的特殊性•在读取数据时，电容电荷量减少由于电容漏电，电容电荷量减少•为保持电容电荷量，应定时充电DRAM需要外围刷新控制器注：DRAM刷新控制器一般由专用刷新控制器芯片或者DMA可编程芯片构成微机系统原理与接口技术DRAM——随机存取存储器DRAM芯片2164介绍•存储量64K*1地址线=8A0–A7采用地址线复用技术解决寻址所需16条地址线数据线=2Din、Dout读写数据使用不同的数据口•控制线列地址选通控制线/CAS行地址选通控制线/RAS写数据控制线/WE读数据控制由外围芯片产生A0~A7/RAS/CAS/WEDinDout微机系统原理与接口技术DRAM——随机存取存储器CPU与2164的连接CPU控制器DRAM6164DRAM/RAS/CASR/WR/WA0~A15A0~A15注：未画出数据总线DB微机系统原理与接口技术ROM——只读存储器ROM的类型•固定掩膜ROM生产厂家编程，不能修改，用于大批量定型产品•一次编程PROM仅能写入一次编程，不能修改，用于小批量产品•多次编程EPROM能多次编程写入，可以修改用于产品开发微机系统原理与接口技术ROM——只读存储器固定掩膜ROM由单个金属化MOS管构成•基本存储单元•位存储原理MOS管栅极有金属化接入时位存储“0”MOS管栅极无金属化接入时位存储“1”236页图5-10（a）注：存储位金属化后不能更改微机系统原理与接口技术ROM——只读存储器一次编程PROM236页图5-10（b）•基本存储单元•位存储原理由单个双极型NPN晶体管构成初始发射极熔断丝完好，位存储“0”编程使某位熔断丝熔断，位存储“1”注：熔断丝一但熔断不能修复微机系统原理与接口技术ROM——只读存储器多次编程ROM的类型•光擦除只读存储器EPROM先用紫外线照射擦除，再用电编程写入•电擦写只读存储器EEPROM先用电擦除，再用电编程写入•闪烁存储器FlashEEPROM其基本原理同EEPROM