半导体存储器及接口
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半导体存储器
从CPU角度来看，Cache-主存存储层次的速度接近于Cache的速度，容量是主存的，每 位价格接近于主存的。因此，解决了主存储器的速度与价格间的矛盾。
2.主存-辅存存储层次
辅助存储器是主存的补充，用来存放暂时不用的程序和数据。主存-辅存层次通过附加的硬 件及存储管理软件来控制，使主存-辅存形成一个整体，称之为虚拟存储器。
6.5 辅助存储器
1. 辅助存储器的特点 2．磁表面存储器的主要技术指标
(1)记录密度。 (2)存储容量。 (3)平均寻址时间。 (4)数据传输率。 (5)误码率。
6.5.2 磁记录原理和记录方式
6.5.2 磁记录原理和记录方式 1．磁记录原理
磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成读写操作。写入时，记录介质在磁头下 方匀速通过，根据写入代码的要求，对写入线圈输入一定方向和大小的电流，使磁头导磁体 磁化，产生一定方向和强度的磁场。由于磁头与磁层表面间距非常小，磁力线直接穿透到磁 层表面，将对应磁头下方的微小区域磁化(叫作磁化单元)。可以根据写入驱动电流的不同方 向，使磁层表面被磁化的极性方向不同，以区别记录“0”或“1”。
(2)磁表面存储器。磁表面存储器是在金属或塑料基体的表面上涂一层磁性材料作为记录介质，工作 时磁层随载磁体高速移动，用磁头在磁层上进行读写操作，为磁表面存储器。
(3)光盘存储器。光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储器，具有非易失性 的特点。光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等。
半导体存储器
6.1 存 储 器 的 基 本 概 念 6.2 半 导 体 存 储 器 6.3 主 存 储 器 与 CPU 的 连 接 6.4 提 高 存 储 器 性 能 的 方 法 6.5 辅 助 存 储 器
2.主存-辅存存储层次
辅助存储器是主存的补充，用来存放暂时不用的程序和数据。主存-辅存层次通过附加的硬 件及存储管理软件来控制，使主存-辅存形成一个整体，称之为虚拟存储器。
6.5 辅助存储器
1. 辅助存储器的特点 2．磁表面存储器的主要技术指标
(1)记录密度。 (2)存储容量。 (3)平均寻址时间。 (4)数据传输率。 (5)误码率。
6.5.2 磁记录原理和记录方式
6.5.2 磁记录原理和记录方式 1．磁记录原理
磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成读写操作。写入时，记录介质在磁头下 方匀速通过，根据写入代码的要求，对写入线圈输入一定方向和大小的电流，使磁头导磁体 磁化，产生一定方向和强度的磁场。由于磁头与磁层表面间距非常小，磁力线直接穿透到磁 层表面，将对应磁头下方的微小区域磁化(叫作磁化单元)。可以根据写入驱动电流的不同方 向，使磁层表面被磁化的极性方向不同，以区别记录“0”或“1”。
(2)磁表面存储器。磁表面存储器是在金属或塑料基体的表面上涂一层磁性材料作为记录介质，工作 时磁层随载磁体高速移动，用磁头在磁层上进行读写操作，为磁表面存储器。
(3)光盘存储器。光盘存储器是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写的存储器，具有非易失性 的特点。光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等。
半导体存储器
6.1 存 储 器 的 基 本 概 念 6.2 半 导 体 存 储 器 6.3 主 存 储 器 与 CPU 的 连 接 6.4 提 高 存 储 器 性 能 的 方 法 6.5 辅 助 存 储 器
微机原理复习题_第5、6章_半导体存储器、IO接口技术
第五章半导体存储器一．填空题1.某CPU 有20条地址总线，则寻址主存最大空间为________。
若其中128K×8存储空间全部由8K×8的EPROM 答案：1024K；162.对于SRAM，容量位16Ｋ×８的芯片共有________条地址线和________条数据线。
答案：14；83.采用局部片选译码片选法，如果有３条地址线不参加译码，将会产生________倍空间重叠。
答案：8二．选择题1.对于SRAM，容量为32KB 的芯片需（）根地址线。
CA.12B.14C.15D.162.在CACHE-主存层次中的替换法是由（）实现的；对虚拟存储器的控制是由（）完成的。
A;CA.硬件B.软件C.软硬件D.外部设备3.主存和CPU 之间增加高速缓存的目的是（）。
CA.扩大主存容量、提高速度B.解决主存和外存之间的速度匹配C.解决CPU 和主存之间的速度匹配D.解决CPU 和外存之间的速度匹配4.某计算机字长16位、存储容量64KB，若按字编址，则它的寻址范围是（）。
BA.0～64KB.0～32KC.0～64KBD.0～32KB5.某一容量为512×8位的RAM 芯片，除电源端和接地端外，该芯片引出线的最小数目应为（）个。
DA.9B.12C.17D.196.一EPROM 芯片的地址范围为30800H～30FFFH 无地址重叠，则该芯片的存储容量为（）。
BA.1KBB.2KBC.4KBD.8KB1.一台微机具有4KB 的连续存储区，其存储空间首地址为4000H，则末地址为（）。
AA.4FFFHB.5000HC.7FFFHD.8000H三．分析题1.有一2732EPROM 芯片的译码电路如图8所示，请计算该芯片的地址范围及存储容量A 11A 12A 13A 14A 15A 19地址范围：FF000H～FFFFFH存储容量：4KB第六章I/O接口技术一．填空题1.CPU通过一个外设接口同外设之间交换的信息包括数据信息、状态信息和______，这三个信息通常都是通过CPU的______总线来传送到。
微型计算机系统原理及应用 第4章 半导体存储器
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4．3 半导体只读存储器（ROM）
4.3.1 掩膜式只读存储器ROM ROM制造厂家按用户提供的数据，在芯片制造时
写定。用户无法修改。
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4.3.2 可编程的只读存储器PROM 只能写入一次。
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4.3.3 可编程、可擦除的只读存储器EPROM
1. 紫外线擦除的EPROM 进行照射10～20min，擦除原存信息，成为全1状态。
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2．静态RAM的结构 将多个存储单元按一定方式排列起来，就组成了一个静 态RAM存储器。
9
典型的SRAM 6116：2KB，A0~A10，D0~D7形成 128*16*8（每8列组成看作一个整体操作）的阵列
片选CS# 输出允许 OE#
读写控制 WE#
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典型的SRAM芯片6264 (8KB)
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存储器芯片的选用
RAM、ROM区别：
–ROM：ROM用来存放程序，为调试方便，多采用EPROM
–RAM：存储器容量不大，功耗较小时，可采用静态RAM；
系统较大，存储器容量很大，功能和价格成为主要矛盾， 要选择动态RAM，这时要考虑刷新问题。
组成存储器模块时，需要考虑的因素主要有：容
量、速度、负载等：
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2. 双端口RAM举例
CY7C130/131/140/141 1K*8bit高速双端口SRAM A0~A9：地址线 I/O0~I/O7：数据线 CE#：片选 OE#：输出允许线 R/W#：读写控制 BUSY#： INT#：
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存储器的基本组成 半导体存储器的内部结构为例
译码电路： 重合译码方式 存储体：核心。一个 基本存储电路可存入 一个二进制数码
A12 A7 A6 A5 A4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Vcc WE CS 2 A8 A9 A 11 OE A 10 CS 1 D7 D6 D5 D4 D3
第七章 半导体存储器 半导体存储器的分类
第七章 半导体存储器数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。
存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。
半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。
目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。
存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。
半导体存储器的分类根据使用功能的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。
按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。
存储器的容量存储器的容量=字长（n ）×字数（m ）7.1随机存取存储器（RAM ）随机存取存储器简称RAM ，也叫做读/写存储器，既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。
RAM 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。
一． RAM 的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。
存储矩阵读/写控制器地址译码器地址码输片选读/写控制输入/输出入图7.1—1 RAM 的结构示意框图1. 存储矩阵RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。
图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。
属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。
为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。
这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。
11113131131********列 译 码 器行译码器...........位线位线位线位线位线位线.......X X X Y Y Y 0131131A A A A A A A A A A 地 址 输 入地址输入0123456789D D数据线....图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵2． 址译码器址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。
存储器接口 (2)
地把双端口RAM看作是本地RAM一样进行访问，不 仅方便了软件设计,还大大地提高了系统的工作 效率。
二、半导体存储器的主要性能指标 主要从一下几方面考察： 1、存储容量 2、速度 3、功耗 4、集成度 5、可靠性
三、存储芯片的组成
1、地址译码器：接收来自CPU的N位地址信息， 经译码后产生2的N次方个地址选择信号对片内 寻址。
/CS=0,/OE=0时为读; /CS=0,/WE=0时为写。 /WE和/OE分别接CPU的/WR和/RD信号。
2、存储器与CPU数据总线的连接 根据存储器结构选择连接CPU的数据总线。
6.3 主存储器接口
主存储器的类型不同，则接口不同。以 EPROM、SRAM、DRAM为例分别介绍。
一、EPROM与CPU的接口 目前广泛使用的典型EPROM芯片有Intel公
（1）Tc=总容量/N×8/M＝128K/8K×8/8 ＝16片
（2）Tc＝128K/8K×16/8＝32片
6.2存储器接口技术
一、存储器接口中应考虑的问题
1、存储器与CPU的时序配合
几个问题： （1）什么是总线周期？（2）什么 是时钟周期？（3）什么是T状态？（4）如何实 现二者之间的时序配合？（5）设计产生等待信 号电路应注意那些问题？（见图6－3）
2、如何完成寻址功能？
要完成寻址功能必须具备两种选择：
（1）片选：即首先要从众多存储器中，选中要 进行数据传输的某一存储器芯片，称为片选。一 般由接口电路中的端口译码产生。
（2）字选：然后从该芯片内选择出某一存储单 元，称为字选。由存储器内部的译码电路完成。
3、片选控制的译码方法
常用方法有：线选法、全译码法、部分译码法、 混合译码法等。
或列出地址分配表； ③根据地址分配图或分配表确定译码方法并画出
第6章半导体存储器
（a）
图6-8
（b）
3．快闪存储器(Flash Memory)
而且浮置栅一源区间的电容要比浮置栅一控制栅间的电容小得多 。 当控制栅和源极间加上电压时,大部分电压都将降在浮置栅与源极 之间的电容上。 快闪存储器的存储单元就是用这样一只单管组成的，如图6-8(b)所 示。
（a）
图6-8
（b）
半导体存储器的技术指标
存取容量：表示存储器存放二进制信息的多少。二值 信息以字的形式出现。一个字包含若干位。一个字的 位数称做字长。
例如，16位构成一个字，那么该字的字长为16位。一个存储 单元只能存放一个一位二值代码，即只能存一个0或者一个1。 这样，要存储字长为16的一个字，就需要16个存储单元。若 存储器能够存储1024个字，就得有1024×16个存储单元。 通常，用存储器的存储单元个数表示存储器的存储容量，即 存储容量表示存储器存放二进制信息的多少。存储容量应表 示为字数乘以位数。 例如，某存储器能存储1024个字 ，每个字4位，那它的存储容 量就为1024×4=4096，即该存储器有4096个存储单元。 存储器写入（存）或者读出（取）时，每次只能写入或读出 一个字。若字长为8位，每次必须选中8个存储单元。 选中哪些存储单元，由地址译码器的输出来决定。即由地址 码来决定。地址码的位数n与字数之间存在2n=字数的关系。 如果某存储器有十个地址输入端，那它就能存210=1024个字。
[例6-1]
[例6-1]
根据表6-2可以写出Y的表达式： Y7=∑（12，13，14，15） Y6=∑（8，9，10，11，14，15） Y5=∑（6，7，10，11，13，15） Y4=∑（4，5，7，9，11，12） Y3=∑（3，5，11，13） Y2=∑（2，6，10，14） Y1=0 Y0=∑（1，3，5，7，9，11，13，15 ） 根据上述表达式可画出ROM存储点阵如图6-9所示。
微机原理与接口技术_05半导体存储器
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5.5 微机内存空间的形成
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5.5.1 8位微机内存空间的形成
• 例 ： 要 求 用 2732 和 6116 形 成 16KB 的 ROM 和 8KB 的 RAM，共24KB内存空间，试画出采用全译码法的硬件 连接图并计算每个芯片的地址范围。（详解见课本第 5.5.1节例3） • 解： • （1）总体分析。 • （2）数据线的连接。 • （3）地址线的连接。 • （4）控制线的连接。
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5.3.4 电擦写EPROM （E2PROM）
• E2PROM的工作原理与EPROM类似，当浮空栅上没有 电荷时，管子的漏极和源极之间不导电，若设法使浮空 栅带上电荷，则管子就导通。在E2PROM中，使浮空栅 带上电荷和消去电荷的方法与EPROM中是不同的。在 E2PROM中漏极上面增加了一个隧道二极管，它在第二 栅与漏极之间的电压UG作用下（在电场的作用下），可 以使电荷通过它流向浮空栅（即起编程作用）；若UG的 极性相反也可以使电荷从浮空栅流向漏极（起擦除作用 ）。而编程与擦除所用的电流是极小的，可用极普通的 电源供给UG。
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• （5）读写控制电路：用来提供片选和读/ 写控制等信 号，用来完成对被选中单元中各位的读/写操作。 • （ 6 ）数据寄存器：用来暂存 CPU 与内存之间进行交 换的数据信息，目的是为了协调CPU与存储器速度上 的差异。 • （ 7 ）数据总线：数据总线用来在 CPU 与内存之间传 送数据信息。
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5.1.2 存储器的层次结构
• • • • 1）CPU内部寄存器 包括通用寄存器和专用寄存器。 2）Cache 为了提高CPU读写程序和数据的速度，在内存和CPU之间增加了两 级高速缓存（Cache）。 3）内存（主存） 内存和CPU直接进行信息交换，存放当前正在运行的程序及数据。 4）外存（辅存） 外存用于存放当前未运行的程序及数据。 5）虚拟内存 它是指在内存不足的情况下，用硬盘的一部分空间模拟内存的一种虚 设内存，并不是真正的内存。
微型计算机原理与接口技术课后习题参考答案
《微型计算机原理与接口技术》习题与思考答案第１章微型计算机概论1.1 A B C 1.2 B 1.3 B 1.4 C 1.5 A B C 1.6 B D1.7 00000111B=7D=07H 11010100B=212D=D4H01101010B=106D=6AH 10110.101B=22.625D=16.AH11001.011B=25.375D=19.6H1.8 127D=11111111B=FFH 12.625D=1100.101B=C.AH225.9375D=11100001.1111B=E1.FH 18.3l25D=10010.0101B=12.5H206.125=11001110.001B=CE.2H1.9 10H=10000B=16D 0.A8H=0.10101B=0.65625D28.9H=101000.1001B=40.5625D 4B.2AH=1001011.0010101B=75.6762D20E.4H=1000001110.01B=526.25D1.10 [+37]原=00100101B [+37]反=00100101B [+37]补=00100101B [+37]过余=10100101B[+94]原=01011110B [+94]反=01011110B [+94]补=01011110B [+94]过余=11011110B[-11]原=10001011B [-11]反=11110100B [-11]补=11110101B [-11]过余=01110101B[-125]原=11111101B [-125]反=10000010B [-125]补=10000011B [-125]过余=00000011B 1.11补码00010101B的真值为+21D 补码41H的真值为+65D补码9BH的真值为-101D 补码FFH的真值为-1D补码11110101B的真值为-11D1.12 A的ASCII码为41H a的ASCII码为61Hg的ASCII码为67H z的ASCII码为7AH0的ASCII码为30H 9的ASCII码为39H*的ASCII码为2AH +的ASCII码为2BHCR的ASCII码为0DH ％的ASCII码为25H1.12一个16×16字形点阵占用存储空间32B一个24×24字形点阵占用存储空间72B一个32×32字形点阵占用存储空间128B1.14 （以8位补码为例）[X]补+[Y]补=[+38]补+[+100]补=0001010B，溢出[X]补+[Z]补=[+38]补+[-20]补=00010010B，未溢出[Y]补- [Z]补=[+100]补- [-20]补=01111000B，未溢出[Z]补- [X]补=[-20]补- [+38]补=11000110B，未溢出1.15 X与Y=0100B X或Z=1111B Y异或Z=1101B 非Y=1001B1.16微型计算机具有体积小、重量轻、功耗低；功能强；可靠性高；价格低廉；结构灵活、适应性强；使用方便、维护容易等特点。
存储器及其与CPU的接口课件
•存储器及其与CPU的接口
•17
• 2764工作方式：
• 读方式：这是EPROM的主要工作方式。此时， VCC=VPP，CE=0，OE=0。数据线为输出。
• 维持方式（未选中）：此时，CE=1，VCC=VPP，OE任 意，EPROM数据线为高阻态。
• 编程方式（写入方式）：VPP加规定电压，CE=OE=1， EPROM数据线为输入。
• 由于存储单元的熔丝一旦被烧断就不能恢复，因此 PROM存储的信息只能写入一次，不能擦除和改写。
•存储器及其与CPU的接口
•4
• ③ EPROM
• EPROM是一种紫外线可擦除可编程ROM。
• 写入信息是在专用编程器上实现的，具有能多次改写的 功能。
• EPROM芯片的上方有一个石英玻璃窗口，当需要改写时， 将它放在紫外线灯光下照射约15～20分钟便可擦除信息， 使所有的擦除单元恢复到初始状态“1”，又可以编程写 入新的内容。
• 其特点是集成度高，功耗低，价格便宜，但由于电容存 在漏电现象，电容电荷会因为漏电而逐渐丢失，因此必 须定时对DRAM进行充电（称为刷新）。
•存储器及其与CPU的接口
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• ③ NVRAM
• NVRAM是一种非易失性随机存储器。
• 它的存储电路由SRAM和EEPROM共同构成，在正常运 行时和SRAM的功能相同，既可以随时写入，又可以随 时读出。但在掉电或电源发生故障的瞬间，它可以立即 把SRAM中的信息保存到EEPROM中，使信息得到自动 保护。
A2
A2
A2
A2 8
A1
A1
A1
A1
A1 9
A0
A0
A0
A0
A0 10
D0
微型计算机及接口技术考核知识点
微型计算机及接口技术考核学问点依据高等教育自学考试教材《微型计算机及接口技术》杨全胜2022 版和微型计算机及接口技术〔课程代码04732〕考试大纲编写。
1.考核学问点1.1.微型计算系统概述1.1.1.微型计算机系统的组成局部微型计算机系统主要由硬件系统和软件系统组成。
其中，硬件系统包括主机和外设，软件系统包含系统软件和应用软件。
硬件系统在冯·诺依曼体系构造由运算器、掌握器、存储器、输入设备、输出设备5局部组成。
系统软件包括BIOS、操作系统和支撑软件。
1.1.2.总线在微型计算机中的作用微型计算机中各部件之间及微型计算机与设备之间通过总线相连，它是微型计算机系统中各部件或设备之间传送信息的公共导线，一般由地址总线、数据总线和掌握总线 3 组组成。
地址总线：一般是单向总线，传送CPU 发出的地址信息。
数据总线：是双向总线，既可以从 CPU 传送数据信息到外设和主存，也可以从主存和外设向 CPU 传送数据。
掌握总线：每根的方向是肯定的，它们分别传送掌握信息、时序信息和状态信息，这些信息掌握数据总线、地址总线的使用。
1.1.3.微型计算机系统主要性能指标通常承受下面一些常见的性能指标来衡量一台微型计算机的好坏。
字长：是指微型计算机系统中CPU 一次能处理的二进制数。
主频：CPU 工作时的节拍由计算机主时钟掌握。
主频就是主时钟不断产生的时钟脉冲的固定频率。
速度：每秒所能执行的指令条数。
主存容量和存取时间：主存容量是指微型计算机中内部存储器能存放数据的最大字节数。
32 根地址总线，最大主存容量是2 的32 次方=4GB。
微型计算机内主存完成一次读写所需要的时间称为存取时间。
兼容性：通常是指同一个软件不加修改就可在两台机器上运行。
1.1.4.程序如何转换成最终的电子信号一个高级语言描述的程序，需要经过编译、连接、执行，才能最终变成一个个电子的数据信号、地址信号或掌握信号，完成所需的工作。
无论是高级语言的程序还是汇编程序，最终都要转换成机器能识别的机器指令，这些机器指令再在CPU 的工作下转换成各类电子信号。
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地址
传送列地址，CAS*相当于片选信号 TASC DOUT 读写信号WE*读有效 TCAC WE 数据从DOUT引脚输出
TRAC
行地址
列地址
DRAM 4116的写周期
TRAS 存储地址需要分两批传送
TRC
RAS
CAS
地址
DIN WE
行地址选通信号 TRCD RAS* 有效，开始传 TCAS 送行地址 TASR TRAH TASC TCAH 随后，列地址选通信号 CAS* 有效， 列地址 行地址 传送列地址 TDS TDH 读写信号WE*写有效 数据从DIN引脚进入存储单元 TWR
+5V WE* CS2 A8 A9 A11 OE* A10 CS1* D7 D6 D5 D4 D3
功能
5.2.2 动态RAM
DRAM 的基本存储单元是单个场效应管 及其极间电容 必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体：
TWCS
DRAM 4116的刷新
采用“仅行地址有效”方法刷新 T
RAS
TRC
列地址选通CAS*无效，没有列地址 CAS T 芯片内部实现一行存储单元的刷新 TRAH ASR 行地址 没有数据输入输出 地址 高阻 DIN 存储系统中所有芯片同时进行刷新 DRAM必须每隔固定时间就刷新
I/O2
I/O3 I/O4
CS*
GND
8
9
WE*
功能
SRAM 2114的读周期
TA读取时间
TA
TRC
地址 从读取命令发出到数据稳定出现的时间
给出地址到数据出现在外部总线上 TCO
CS
TRC读取周期
两次读取存储器所允许的最小时间间隔 数据 DOUT 有效地址维持的时间 T
OHA
TCX
TODT
WE
SRAM 2114的写周期
地址
TW写入时间
TAW
TWC
从写入命令发出到数据进入存储单元的时间 CS 写信号有效时间 TWR
WE 两次写入存储器所允许的最小时间间隔 TDTW TDW TDH
TWC写入周期
DOUT
TW
有效地址维持的时间
数据
DIN
SRAM芯片6264
存储容量为8K×8 28个引脚：
外存：用来存放相对来说不经常使用 的程序或者 数据或者需要长期保存的 信息。 CPU 需要使用这些信息时，必须 要通过专门的设备（如磁盘，磁带控制 器等）把信息成批的传送至内存来（或 相反） ―― 外存只与内存交换信息，而 不能被 CPU直接访问。外存由顺序编址 的 “块”所组成。 外存的容量大（海量存储器）， 但由于它多数是机－电装置所构成，所 以工作速度较慢。
NVRAM 带微型电池
慢
低
小容量非易失
只读存储器ROM
片中，不可更改 PROM：允许一次编程，此后不可更改 EPROM ：用紫外光擦除，擦除后可编程； 并允许用户多次擦除和编程 EEPROM （ E2PROM ）：采用加电方法在 线进行擦除和编程，也可多次擦写 Flash Memory （闪存）：能够快速擦写的 EEPROM，但只能按块（Block）擦除
5.1.2 半导体存储器芯片的结构
读 数 址存储器芯片的主要部分，用来存储信息 址 写 据 存储体 寄 译 电 寄 ② 地址译码电路 码 路 存 DB AB 存
①地 存储体 地
根据输入的地址编码来选中芯片内某个特 定的存储单元 选中存储芯片，控制读写操作
OE WE CS
控制电路 ③ 片选和读写控制逻辑
RAS 行地址选通RAS*有效，传送行地址 TCRP
DRAM芯片2164
存储容量为64K×1 16个引脚：
8根地址线A7～A0 1根数据输入线DIN 1根数据输出线DOUT 行地址选通RAS* 列地址选通CAS* 读写控制WE*
NC DIN WE* RAS* A0 A2 A1 GND
① 存储体
每个存储单元具有一个唯一的地址， 可存储1位（位片结构）或多位（字片 结构）二进制数据 存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量＝2M×N 示例 ＝存储单元数×存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
② 地址译码电路
0 A5 A4 A3 A2 A1 A0
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DO0 DO1 DO2 Vss
第5章
第5章 半导体存储器及其接口
教学重点
芯片SRAM 2114和DRAM 4116 芯片EPROM 2764和EEPROM 2817A SRAM、EPROM与CPU的连接
5.1 半导体存储器概述
除采用磁、光原 理的辅存外，其 它存储器主要都 是采用半导体存 储器 本章介绍采用半 导体存储器及其 组成主存的方法
每个存储单元存放多位（4、8、16等） 每个存储单元具有一个地址
SRAM芯片2114
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2
1 2 3 4 5 6 7
18 17 16 15 14 13 12 11 10
Vcc A7
存储容量为1024×4 18个引脚：
A8
A9 I/O1
10根地址线A9～A0 4根数据线I/O4～I/O1 片选CS* 读写WE*
2、按存储介质分类： 磁芯存储器； 半导体存储器； 磁表面存储器 （如磁带，磁盘，磁鼓，磁卡 等）； 光盘存储器（CD－ROM）； 磁光式存储器（用磁光材料）；
* 只 读 型 光 盘 （ CD － ROM ： Compact Disk－Read Only Memory）
* 磁光盘（用磁光材料――非结晶稀土材料作光盘 片，在200C加一点磁外力，即可改变磁极性），例如 IMATION公司的3M牌：230MB的磁光盘。
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0 片选CS1*、CS2 读写WE*、OE*
NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
顶部开有一个圆形的石英窗口，用 于紫外线透过擦除原有信息 一般使用专门的编程器（烧写器） 进行编程 编程后，应该贴上不透光封条 出厂未编程前，每个基本存储单元 都是信息1 编程就是将某些单元写入信息0
EPROM芯片2716
存储容量为2K×8 24个引脚：
11根地址线A10～A0 8根数据线DO7～DO0 片选/编程CE*/PGM 读写OE* 编程电压VPP
每个存储单元存放一位 需要8个存储芯片构成一个字节单元 每个字节存储单元具有一个地址
单管存储电路
DRAM芯片4116
存储容量为16K×1 16个引脚：
7根地址线A6～A0 1根数据输入线DIN 1根数据输出线DOUT 行地址选通RAS* 列地址选通CAS* 读写控制WE*
输出OE*
写WE*
5.2 随机存取存储器
静态RAM SRAM 2114 SRAM 6264 动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164
5.2.1 静态RAM
SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
1 译 码 器 63
0
存储单元
7 双译码可简化芯片设计 64个单元 主要采用的译码结构 0 1
单译码结构 A2 行 A1 译 双译码结构 A 码
0
1
64个单元
7
列译码
A3A4A5
单译码
双译码
③ 片选和读写控制逻辑
片选端CS*或CE*
有效时，可以对该芯片进行读写操作 控制读操作。有效时，芯片内数据输出 该控制端对应系统的读控制线 控制写操作。有效时，数据进入芯片中 该控制端对应系统的写控制线
VBB DIN WE* RAS* A0 A2 A1 VDD
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
VSS CAS* DOUT A6 A3 A4 A5 VCC
DRAM 4116的读周期
TRC 存储地址需要分两批传送 TRAS RAS 行地址选通信号 RAS* 有效，开始传 TRCD TCAS 送行地址 CAS T TRAH ASR T CAH 随后，列地址选通信号 CAS* 有效，
内存：CPU可以通过系统总线直接访问 的存储器，用以存储计算机当前正在使 用的程序或数据。内存要有与 CPU尽量 匹配的工作速度，容量较小，价格较高。 内存由顺序编址的存储单元构成，开 始 的 地 址 为 0 ； 内 存 一 般 又 由 ROM 和 RAM两部分组成。 ROM－常驻软件（如BIOS）内存 区； RAM－其余的内存区。
非易失RAM（NVRAM）
掩膜式ROM
只读存储器 （ROM）
一次性可编程ROM（PROM）
紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM）
详细展开，注意对比
读写存储器RAM
组成单元 触发器 极间电容 速度 集成度 快 低 慢 高 应用 小容量系统 大容量系统
传送列地址，CAS*相当于片选信号 TASC DOUT 读写信号WE*读有效 TCAC WE 数据从DOUT引脚输出
TRAC
行地址
列地址
DRAM 4116的写周期
TRAS 存储地址需要分两批传送
TRC
RAS
CAS
地址
DIN WE
行地址选通信号 TRCD RAS* 有效，开始传 TCAS 送行地址 TASR TRAH TASC TCAH 随后，列地址选通信号 CAS* 有效， 列地址 行地址 传送列地址 TDS TDH 读写信号WE*写有效 数据从DIN引脚进入存储单元 TWR
+5V WE* CS2 A8 A9 A11 OE* A10 CS1* D7 D6 D5 D4 D3
功能
5.2.2 动态RAM
DRAM 的基本存储单元是单个场效应管 及其极间电容 必须配备“读出再生放大电路”进行刷新 每次同时对一行的存储单元进行刷新 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 DRAM一般采用“位结构”存储体：
TWCS
DRAM 4116的刷新
采用“仅行地址有效”方法刷新 T
RAS
TRC
列地址选通CAS*无效，没有列地址 CAS T 芯片内部实现一行存储单元的刷新 TRAH ASR 行地址 没有数据输入输出 地址 高阻 DIN 存储系统中所有芯片同时进行刷新 DRAM必须每隔固定时间就刷新
I/O2
I/O3 I/O4
CS*
GND
8
9
WE*
功能
SRAM 2114的读周期
TA读取时间
TA
TRC
地址 从读取命令发出到数据稳定出现的时间
给出地址到数据出现在外部总线上 TCO
CS
TRC读取周期
两次读取存储器所允许的最小时间间隔 数据 DOUT 有效地址维持的时间 T
OHA
TCX
TODT
WE
SRAM 2114的写周期
地址
TW写入时间
TAW
TWC
从写入命令发出到数据进入存储单元的时间 CS 写信号有效时间 TWR
WE 两次写入存储器所允许的最小时间间隔 TDTW TDW TDH
TWC写入周期
DOUT
TW
有效地址维持的时间
数据
DIN
SRAM芯片6264
存储容量为8K×8 28个引脚：
外存：用来存放相对来说不经常使用 的程序或者 数据或者需要长期保存的 信息。 CPU 需要使用这些信息时，必须 要通过专门的设备（如磁盘，磁带控制 器等）把信息成批的传送至内存来（或 相反） ―― 外存只与内存交换信息，而 不能被 CPU直接访问。外存由顺序编址 的 “块”所组成。 外存的容量大（海量存储器）， 但由于它多数是机－电装置所构成，所 以工作速度较慢。
NVRAM 带微型电池
慢
低
小容量非易失
只读存储器ROM
片中，不可更改 PROM：允许一次编程，此后不可更改 EPROM ：用紫外光擦除，擦除后可编程； 并允许用户多次擦除和编程 EEPROM （ E2PROM ）：采用加电方法在 线进行擦除和编程，也可多次擦写 Flash Memory （闪存）：能够快速擦写的 EEPROM，但只能按块（Block）擦除
5.1.2 半导体存储器芯片的结构
读 数 址存储器芯片的主要部分，用来存储信息 址 写 据 存储体 寄 译 电 寄 ② 地址译码电路 码 路 存 DB AB 存
①地 存储体 地
根据输入的地址编码来选中芯片内某个特 定的存储单元 选中存储芯片，控制读写操作
OE WE CS
控制电路 ③ 片选和读写控制逻辑
RAS 行地址选通RAS*有效，传送行地址 TCRP
DRAM芯片2164
存储容量为64K×1 16个引脚：
8根地址线A7～A0 1根数据输入线DIN 1根数据输出线DOUT 行地址选通RAS* 列地址选通CAS* 读写控制WE*
NC DIN WE* RAS* A0 A2 A1 GND
① 存储体
每个存储单元具有一个唯一的地址， 可存储1位（位片结构）或多位（字片 结构）二进制数据 存储容量与地址、数据线个数有关： 芯片的存储容量＝2M×N 示例 ＝存储单元数×存储单元的位数 M：芯片的地址线根数 N：芯片的数据线根数
② 地址译码电路
0 A5 A4 A3 A2 A1 A0
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DO0 DO1 DO2 Vss
第5章
第5章 半导体存储器及其接口
教学重点
芯片SRAM 2114和DRAM 4116 芯片EPROM 2764和EEPROM 2817A SRAM、EPROM与CPU的连接
5.1 半导体存储器概述
除采用磁、光原 理的辅存外，其 它存储器主要都 是采用半导体存 储器 本章介绍采用半 导体存储器及其 组成主存的方法
每个存储单元存放多位（4、8、16等） 每个存储单元具有一个地址
SRAM芯片2114
A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2
1 2 3 4 5 6 7
18 17 16 15 14 13 12 11 10
Vcc A7
存储容量为1024×4 18个引脚：
A8
A9 I/O1
10根地址线A9～A0 4根数据线I/O4～I/O1 片选CS* 读写WE*
2、按存储介质分类： 磁芯存储器； 半导体存储器； 磁表面存储器 （如磁带，磁盘，磁鼓，磁卡 等）； 光盘存储器（CD－ROM）； 磁光式存储器（用磁光材料）；
* 只 读 型 光 盘 （ CD － ROM ： Compact Disk－Read Only Memory）
* 磁光盘（用磁光材料――非结晶稀土材料作光盘 片，在200C加一点磁外力，即可改变磁极性），例如 IMATION公司的3M牌：230MB的磁光盘。
13根地址线A12～A0 8根数据线D7～D0 片选CS1*、CS2 读写WE*、OE*
NC A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
顶部开有一个圆形的石英窗口，用 于紫外线透过擦除原有信息 一般使用专门的编程器（烧写器） 进行编程 编程后，应该贴上不透光封条 出厂未编程前，每个基本存储单元 都是信息1 编程就是将某些单元写入信息0
EPROM芯片2716
存储容量为2K×8 24个引脚：
11根地址线A10～A0 8根数据线DO7～DO0 片选/编程CE*/PGM 读写OE* 编程电压VPP
每个存储单元存放一位 需要8个存储芯片构成一个字节单元 每个字节存储单元具有一个地址
单管存储电路
DRAM芯片4116
存储容量为16K×1 16个引脚：
7根地址线A6～A0 1根数据输入线DIN 1根数据输出线DOUT 行地址选通RAS* 列地址选通CAS* 读写控制WE*
输出OE*
写WE*
5.2 随机存取存储器
静态RAM SRAM 2114 SRAM 6264 动态RAM DRAM 4116 DRAM 2164
5.2.1 静态RAM
SRAM的基本存储单元是触发器电路 每个基本存储单元存储二进制数一位 许多个基本存储单元形成行列存储矩阵 SRAM一般采用“字结构”存储矩阵：
1 译 码 器 63
0
存储单元
7 双译码可简化芯片设计 64个单元 主要采用的译码结构 0 1
单译码结构 A2 行 A1 译 双译码结构 A 码
0
1
64个单元
7
列译码
A3A4A5
单译码
双译码
③ 片选和读写控制逻辑
片选端CS*或CE*
有效时，可以对该芯片进行读写操作 控制读操作。有效时，芯片内数据输出 该控制端对应系统的读控制线 控制写操作。有效时，数据进入芯片中 该控制端对应系统的写控制线
VBB DIN WE* RAS* A0 A2 A1 VDD
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
VSS CAS* DOUT A6 A3 A4 A5 VCC
DRAM 4116的读周期
TRC 存储地址需要分两批传送 TRAS RAS 行地址选通信号 RAS* 有效，开始传 TRCD TCAS 送行地址 CAS T TRAH ASR T CAH 随后，列地址选通信号 CAS* 有效，
内存：CPU可以通过系统总线直接访问 的存储器，用以存储计算机当前正在使 用的程序或数据。内存要有与 CPU尽量 匹配的工作速度，容量较小，价格较高。 内存由顺序编址的存储单元构成，开 始 的 地 址 为 0 ； 内 存 一 般 又 由 ROM 和 RAM两部分组成。 ROM－常驻软件（如BIOS）内存 区； RAM－其余的内存区。
非易失RAM（NVRAM）
掩膜式ROM
只读存储器 （ROM）
一次性可编程ROM（PROM）
紫外线擦除可编程ROM（EPROM） 电擦除可编程ROM（EEPROM）
详细展开，注意对比
读写存储器RAM
组成单元 触发器 极间电容 速度 集成度 快 低 慢 高 应用 小容量系统 大容量系统