第四章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

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1、第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述一 、 存 儲(chǔ) 器 的 分 類按 存 取 速 度 和 用 途內(nèi) 存外 存 ： 通 過 系 統(tǒng) 總 線 直 接 與 CPU相 連： 通 過 I/O接 口 與 CPU相 連二 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 分 類按 制 造 工 藝雙 極 型CMOS型HMOS型 按 應(yīng) 用 角 度RAM： 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 Random Access MemoryROM： 只 讀 存 儲(chǔ) 器 Read Only Memory 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述一 、 存 儲(chǔ) 器 的 分 類二 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 分 類 第

2、 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述一 、 存 儲(chǔ) 器 的 分 類二 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 分 類三 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 指 標(biāo) 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 指 標(biāo) ： 可 靠 性 、 功 耗 、 價(jià) 格 、 電 源 種類 、 芯 片 的 容 量 和 存 取 速 度 等 等 。(一 ) 容 量 存 儲(chǔ) 器 的 容 量 是 指 每 個(gè) 存 儲(chǔ) 器 芯 片 所 能 存 儲(chǔ) 的 二 進(jìn)制 數(shù) 的 位 數(shù) 。存 儲(chǔ) 器 容 量 表 示 方 法 ： 單 元 數(shù) X 數(shù) 據(jù) 線 位 數(shù)例 如 ： Intel 2114容 量 為 1k 4位 /片 第 四 章 半 導(dǎo) 體

3、存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述一 、 存 儲(chǔ) 器 的 分 類二 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 分 類三 、 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器 的 指 標(biāo)(一 ) 容 量(二 ) 存 取 速 度 存 取 速 度 由 存 取 時(shí) 間 衡 量 。 從 CPU給 出 有 效 的 存 儲(chǔ)器 地 址 到 存 儲(chǔ) 器 給 出 有 效 數(shù) 據(jù) 所 需 要 的 時(shí) 間 。存 取 速 度超 高 速 存 儲(chǔ) 器 300ns 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）靜 態(tài) RAM(SRAM)： 存 儲(chǔ) 單 元 使 用 雙 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 ， 可 帶電 信 息

4、可 長 期 保 存 。動(dòng) 態(tài) RAM(DRAM): 使 用 電 容 作 存 儲(chǔ) 元 件 ， 需 要 刷 新 電路 。 集 成 度 高 ， 反 應(yīng) 快 ， 功 耗 低 ， 但 需 要 刷 新 電 路 。 RAM 按 功 能 可 分 為 靜 態(tài) 、 動(dòng) 態(tài) 兩 類 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM(一 ) 靜 態(tài) RAM的 基 本 存 儲(chǔ) 電 路六 管 靜 態(tài) RAM存 儲(chǔ) 電 路 1. 雙 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器T1、 T2： 放 大 管 T3、 T4： 負(fù) 載 管如 : T1管 截 止 ， A=1， 則 T2管導(dǎo) 通 ，

5、B=0。同 時(shí) 保 證 了 T1管 的 截 止 。 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM(一 ) 靜 態(tài) RAM的 基 本 存 儲(chǔ) 電 路六 管 靜 態(tài) RAM存 儲(chǔ) 電 路 1. 雙 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器2. 寫 數(shù) 據(jù)T5、 T6： 控 制 管(1)選 擇 線 高 電 平(2)I/O=1， I/O=0則 A= B=1 0則 T5、 T6： 導(dǎo) 通 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM(一 ) 靜 態(tài) RAM的 基 本 存 儲(chǔ) 電 路六 管 靜 態(tài) R

6、AM存 儲(chǔ) 電 路 1. 雙 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器2. 寫 數(shù) 據(jù)3. 讀 數(shù) 據(jù)(1)選 擇 線 高 電 平則 T5、 T6： 導(dǎo) 通(2)I/O A， I/O B 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM二 、 動(dòng) 態(tài) RAM(一 ) 動(dòng) 態(tài) RAM存 儲(chǔ) 電 路 單 管 動(dòng) 態(tài) 存 儲(chǔ) 電 路 1.信 息 存 放 ： 電 容 C2.電 容 漏 電 現(xiàn) 象 ： 刷 新3. 寫 數(shù) 據(jù)(1)行 、 列 選 擇 線 高 電 平(2)數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 線 高 電 平電 容 C充 電 ， 為 高 電 平 。(3)數(shù) 據(jù) 輸

7、入 /輸 出 線 低 電 平電 容 C放 電 ， 為 低 電 平 。 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM二 、 動(dòng) 態(tài) RAM(一 ) 動(dòng) 態(tài) RAM存 儲(chǔ) 電 路 單 管 動(dòng) 態(tài) 存 儲(chǔ) 電 路 1.信 息 存 放 ： 電 容 C2.電 容 漏 電 現(xiàn) 象 ： 刷 新3. 寫 數(shù) 據(jù)4. 讀 數(shù) 據(jù)(1)行 、 列 選 擇 線 高 電 平(2)電 容 C上 的 信 息 輸 出 至數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 線 。 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM

8、 二 、 動(dòng) 態(tài) RAM三 、 RAM的 基 本 結(jié) 構(gòu)(一 ) 存 儲(chǔ) 矩 陣 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM 二 、 動(dòng) 態(tài) RAM三 、 RAM的 基 本 結(jié) 構(gòu) 存 儲(chǔ) 器 容 量 表 示 方 法 ： mkXn8kX1 地 址 線 ： ？ 數(shù) 據(jù) 線 ： ？1kX4 ? 單 元 數(shù) ： ？ 單 元 中 的 位 數(shù) ： ？13 18k 1 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM 二 、 動(dòng) 態(tài) RAM三 、 RAM的 基 本 結(jié) 構(gòu) 四 、

9、RAM舉 例 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）一 、 靜 態(tài) RAM 二 、 動(dòng) 態(tài) RAM三 、 RAM的 基 本 結(jié) 構(gòu) 四 、 RAM舉 例 6116 容 量 ： ？2kX8 6264 容 量 ： ？8kX8 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM） 工 作 時(shí) ， ROM中 的 信 息 只 能 讀 出 ， 要 用 特 殊 方 式 寫入 (固 化 信 息 )， 失 電 后 可 保 持 信 息 不 丟 失 。掩 膜 ROM 可 編

10、 程 ROM（ PROM）只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM） 的 發(fā) 展 EPROMEPROM： 光 擦 除 可 編 程 ROM EEPROMEEPROM： 電 擦 除 可 編 程 ROM 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器一 、 掩 膜 ROM第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM） 地 址 內(nèi) 容A1A0 D3D2D1D00 0 1 0 1 00 1 0 1 0 01 0 1 1 0 11 1 1 0 1 1 0101010133 ),( AAAAAAAAFD 01010122 ),( AAAAAAFD 01010111 ),( AAAAAAFD 01010100 ),( AAAAAAF

11、D 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器一 、 掩 膜 ROM第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM）二 、 可 編 程 ROM（ PROM） 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器一 、 掩 膜 ROM第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM）二 、 可 編 程 ROM（ PROM）三 、 EPROM： 光 擦 除 可 編 程 ROM EPROM2716(a)基 本 結(jié) 構(gòu) (b)外 引 線 排 列 圖 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器一 、 掩 膜 ROM第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM）二 、 可 編 程 ROM（ PROM）三 、 EPROM： 光 擦 除 可 編 程 RO

12、M四 、 ROM舉 例 2716、 2816： 2kX8 將 內(nèi) 存 的 數(shù) 據(jù) 段 中 存 放 了 若 干 個(gè) 8位 帶 符 號(hào) 數(shù) ， 數(shù) 據(jù) 塊 的 長度 為 count（ 不 超 過 255） ， 首 地 址 位 table。 試 統(tǒng) 計(jì) 其 中 正數(shù) 、 負(fù) 數(shù) 和 零 的 個(gè) 數(shù) ， 分 別 存 入 plus、 minus 和 zero單 元 。Data segmentTable db 256 dup (?)Count db 1 dup (?)Plus db 1 dup (?)Minusdb 1 dup (?)Zero db 1 dup (?)Data ends Data segm

13、entTable db 256 dup (?)Count db 1 dup (?)Plus db 1 dup (?)Minusdb 1 dup (?)Zero db 1 dup (?)Data endsCode segmentassume cs:code,ds:datamov ax , datamov ds , axstart: xor al , al mov plus,al mov minus,al mov zero,al mov ch , al mov cl , count lea si , table cldcheck: lodsb or al , al js x1 jz x2 inc

14、plus jmp nextx1: inc minus jmp nextx2: inc zeronext: dec cxjcxz over jmp checkover: hltCode ends end start 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 一 節(jié) 概 述第 二 節(jié) 隨 機(jī) 讀 寫 存 儲(chǔ) 器 （ RAM）第 三 節(jié) 只 讀 存 儲(chǔ) 器 （ ROM）第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題(一 ) CPU總 線 的 帶 負(fù) 載 能 力 當(dāng) CPU外 接 芯 片 較 多 ， 超 出 總 線 負(fù) 載 能 力 ， 必 須 加 總線 驅(qū) 動(dòng) 器

15、。簡 單 系 統(tǒng) CPU可 直 接 與 存 儲(chǔ) 器 連 接 。 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題(一 ) CPU總 線 的 帶 負(fù) 載 能 力單 向 驅(qū) 動(dòng) 器 74LS244用 于 地 址 總 線 驅(qū) 動(dòng)雙 向 驅(qū) 動(dòng) 器 74LS245用 于 數(shù) 據(jù) 總 線 驅(qū) 動(dòng) 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題(一 ) CPU總 線 的 帶 負(fù) 載 能 力(二 ) CPU時(shí) 序 與 存 儲(chǔ) 器 存 取速 度 之 間 的 配 合

16、CPU AD0 n ALER/W D0 nA0 nR/W存 儲(chǔ) 器Di Qi G地 址鎖 存 器ALE 地址鎖存 地址鎖存地 址 輸 出 數(shù) 據(jù)有 效 地 址輸 出 數(shù) 據(jù)有 效AD0 n 數(shù)據(jù)采樣 數(shù)據(jù)采樣R/W 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題(三 ) 存 儲(chǔ) 器 組 織 、 地 址 分 配1、 存 儲(chǔ) 容 量 的 擴(kuò) 展6116 2kX8 8kX8需 ？ 片 61164 8kX16需 ？ 片 61168存 儲(chǔ) 器 1kX1 8kX8 需 ？ 片64 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU

17、與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題(三 ) 存 儲(chǔ) 器 組 織 、 地 址 分 配2、 存 儲(chǔ) 地 址 分 配(1)位 數(shù) 的 擴(kuò) 展 如 ： 將 2114（ 1K 4） 構(gòu) 成 1K 8控 制 線 、 地 址 線 并 聯(lián) ， 數(shù) 據(jù) 線 擴(kuò) 展 。 1. 位 數(shù) 的 擴(kuò) 展2. 字 數(shù) 的 擴(kuò) 展 如 ： 用 2114（ 1K 4） 構(gòu) 成 4K 4(1). 訪 問 4096個(gè) 單 元 ， 必 然 有 12根 地 址 線 ；(2). 訪 問 RAM2114， 只 需 10根 地 址 線 ， 尚 余 2根 地 址 線 ；(3). 設(shè) 法 用 剩 余 的 2根

18、地 址 線 去 控 制 4個(gè) 2114的 片 選 端 。 A11 A10 選 中 片 序 號(hào) 對(duì) 應(yīng) 的 存 儲(chǔ) 單 元 0 0 1 1 1 0 0 1 2114(1)2114(2)2114(3)2114(4) 000H 3FFH400H 7FFH800H 0BFFH0C00H 0FFFH 例 三 片 8KB的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 組 成 24KB 容 量 的 存 儲(chǔ) 器 。確 定 各 存 儲(chǔ) 器芯 片 的 地 址 空 間 ： D0 7R/WCEA0 12D0 7R/WCE1A0 12CE2 D0 7R/WCEA 0 12 D0 7R/WCEA0 12CE3 設(shè) CE1、 CE2、 CE3分

19、別 連 接 微 型 機(jī)的 高 位 地 址 總 線AD13、 AD14、 AD15ABi 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0 ： 1100 0000 0000 0000 1101 1111 1111 1111=C000H DFFFH ： 1010 0000 0000 0000 1011 1111 1111 1111=A000H BFFFH ： 0110 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111=6000H 7FFFH 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存

20、儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題二 、 典 型 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接(一 ) 地 址 譯 碼 器 74LS138 例 三 片 8KB的 存 儲(chǔ) 器 芯 片 組 成 24KB 容 量 的 存 儲(chǔ) 器 。D0 7R/WCEA0 12D0 7R/WCE1A0 12CE2 D0 7R/WCEA 0 12 D0 7R/WCEA0 12CE3 ABi 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0 15141312 111098 7 6 5 4 3 2 1 0 ： 0 0000 0000 0000 1 1111 1111 1111= 000H FFF

21、H ： 0 0000 0000 0000 1 1111 1111 1111= 000H FFFH ： 0 0000 0000 0000 1 1111 1111 1111= 000H FFFH AD13AD14AD1510000 000 0 1001 001 2 3010 010 4 5 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題二 、 典 型 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接(一 ) 地 址 譯 碼 器 74LS138(二 ) 8位 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接8位 CPU Z80 8098 80888位 數(shù) 據(jù)

22、 線16位 地 址 線 8位 數(shù) 據(jù) 線20位 地 址 線 如 選 用 6116A（ 2k 8） 組 成 8088CPU的 存 儲(chǔ) 器 系 統(tǒng) ，尋 址 范 圍 為 20000H 20FFFH 1. 首 先 確 定 幾 片 6116A 2片2. 確 定 每 片 芯 片 的 地 址 范 圍 20000H 207FFH 20800H 20FFFH3. 畫 出 系 統(tǒng) 連 接 圖 811 第 四 章 半 導(dǎo) 體 存 儲(chǔ) 器第 四 節(jié) CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接一 、 連 接 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題二 、 典 型 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接(一 ) 地 址 譯 碼 器 74LS138(

23、二 ) 8位 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接(三 )16位 CPU與 存 儲(chǔ) 器 的 連 接8086： 16位 數(shù) 據(jù) 線 、 20位 地 址 線1. 數(shù) 據(jù) 線 16位 ， 每 個(gè) 地 址 對(duì) 應(yīng) 8位 。2. 低 字 節(jié) 放 入 低 地 址 （ 偶 地 址 ） ， 高 字 節(jié) 放 入高 地 址 （ 奇 地 址 ） 。 如 選 用 6116A（ 2k 8） 組 成 8086CPU的 存 儲(chǔ) 器 系 統(tǒng) ，尋 址 范 圍 為 20000H 20FFFH 1. 首 先 確 定 幾 片 6116A 2片2. 確 定 每 片 芯 片 的 地 址 范 圍 20000H 20FFEH 20001H 2

24、0FFFH3. 畫 出 系 統(tǒng) 連 接 圖 8 8 如 選 用 43256（ 32k 8） 組 成 8086CPU的 存 儲(chǔ) 器 系 統(tǒng) ， 尋 址范 圍 為 A0000HBFFFFH， 請(qǐng) 寫 出 需 用 多 少 43256芯 片 ， 每片 芯 片 的 地 址 范 圍 ， 并 畫 出 與 CPU和 譯 碼 器 的 系 統(tǒng) 連 接 圖 。答 :需 用 4個(gè) 43256芯 片 地 址 分 別 為 A0000HAFFFEH， A0001HAFFFFH，B0000HBFFFEH， B0000HBFFFFH。 如 選 用 6116A（ 2k 8） 組 成 8086CPU的 存 儲(chǔ) 器系 統(tǒng) ， 尋 址

25、 范 圍 為 ED000HEEFFFH， 請(qǐng) 寫 出 需 用多 少 6116A芯 片 ， 每 片 芯 片 的 地 址 范 圍 ， 并 畫 出 與CPU和 譯 碼 器 的 系 統(tǒng) 連 接 圖 。 答 ： 需 用 4個(gè) 6116A芯 片 ， 地 址 分 別 為 ED000HEDFFEH， ED001HEDFFFH， EE000H EEFFEH， EE000HEEFFFH。 假 設(shè) 在 數(shù) 據(jù) 段 存 放 了 兩 個(gè) 32位 無 符 號(hào)DATA1和 DATA2， 試 編 寫 一 程 序 計(jì) 算 DATA3=DATA1*DATA2， 并 將 DATA3存 放 至 隨 后 的 單 元 中 。 假 設(shè) 在 數(shù) 據(jù) 段 、 附 加 段 和 堆 棧 段 分 別 定義 了 字 變 量 X、 Y、 Z， 試 編 寫 一 程 序 計(jì)算 X=X+Y+Z。