第三章存储器与其和CPU接口
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数字逻辑与计算机组成原理：第三章 存储器系统(1)
A3 0
字线
地0 A2 0 址
译
A1
0码 器
A0 0
15
读 / 写选通
… …
…
0,0 … 0,7
16×8矩阵
15,0 … 15,7
0
…
7 位线
读/写控制电路
D0
… D7
(2) 重合法（双译码方式）
0 A4
0,00
…
0 A3
阵
A2
译
0码
31,0
…
A1
器 X 31
0 A0
… …
或低表示存储的是1或0。 T5和T6是两个门控管，读写操作时，两管需导通。
六管存储单元
保持
字驱动线处于低电位时，T5、T6 截止， 切断了两根位线与触发器之间的 联系。
六管存储单元
单译码方式
读出时: 字线接通 1)位线1和位线2上加高电平; 2)若存储元原存0，A点为低电
平，B点为高电平，位线2无电 流，读出0。
3)若存储元原存1，A点为高电 平，B点为低电平，位线2有电
流，读出1。
静态 RAM 基本电路的 读 操作（双译码方式）
位线A1
A T1 ~ T4 B
位线2
T5
行地址选择
T6
行选
T5、T6 开
列选
T7、T8 开
T7
T8
读选择有效
列地址选择 写放大器
写放大器
VA
T6
读放
读放
DOUT
T8 DOUT
DIN
1．主存与CPU的连接
是由总线支持的; 总线包括数据总线、地址总线和控制总线; CPU通过使用MAR（存储器地址寄存器）和MDR（存储
微计算机原理及应用第三版答案
微计算机原理及应用第三版答案第一章：计算机系统概论1.1 计算机系统概述1.1.1 计算机硬件系统计算机硬件系统是计算机的重要组成部分，主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
其中，CPU是计算机的核心部件，负责执行各种指令和控制计算机的运行。
存储器用于存储数据和指令，分为主存储器和辅助存储器两种形式。
输入输出设备用于与计算机进行信息的输入和输出。
1.1.2 计算机软件系统计算机软件系统是由多个软件模块组成的，可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件包括操作系统、编译系统等，用于管理计算机的硬件资源和提供基本的服务。
应用软件是为了满足用户的具体需求而开发的，包括办公软件、图像处理软件等。
1.2 计算机的存储系统1.2.1 存储器的分类存储器按照存储介质的不同可以分为半导体存储器和磁性存储器两类。
半导体存储器是现代计算机中最常见的存储器类型，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。
1.2.2 主存储器与辅助存储器主存储器是计算机中用于存储数据和指令的重要组成部分，以字节为单位进行寻址。
辅助存储器一般用于扩展主存储器的容量，具有存储容量大、价格低廉等优点。
1.3 计算机的运算与控制1.3.1 计算机的运算方法计算机的运算方法包括定点运算和浮点运算两种形式。
其中，定点运算适用于整数运算，浮点运算适用于实数运算。
1.3.2 计算机的指令系统计算机的指令系统由指令集和寻址方式组成，指令集包括操作码和操作数等。
寻址方式用于确定操作数的地址。
第二章：微处理器体系结构2.1 单总线计算机结构2.1.1 单总线结构的特点单总线结构是一种简单且成本低的计算机结构，它可以减少计算机系统中多个总线的复杂性。
然而，单总线结构的缺点是数据和指令的传输速度较慢。
2.1.2 单总线结构中的通信流程在单总线结构中，计算机的存储器、I/O设备和CPU通过共享同一根总线进行通信。
传输的数据和指令通过总线进行传输，并且只能有一个设备驱动总线进行传输。
03-2存储器与CPU的连接(课件PPT)
11
74139译码器
1G 1
16
VCC 1G
1Y0
1A 2
15
2G
1A
1Y1
1B 3
14
2A
1B
1Y2
1Y0
4 74LS139 13
2B
1Y1
5
12
2Y0
74LS139
1Y3 2Y0
1Y2
6
11
2Y1 2G
2Y1
1Y3
7
10
2Y2 2A
2Y2
GND 8
9
2Y3 2B
2Y3
12
74139的函数表
13
21
连接图
22
例题3
某 机 器 中 ， 已 知 配 有 一 个 地 址 空 间 为 0000H ～ 3FFFH 的 ROM 区 域 。 现 在 再 用 一 个 RAM 芯 片 （ 8K×8 ） 形 成 40K×16位的RAM区域，起始地为6000H。假设RAM芯片 有和信号控制端。CPU的地址总线为A15～A0，数据总线 为D15～D0 ，控制信号为 WR （读/写）、 MREQ （访存）， 要求： (1)画出地址译码方案。 (2)将ROM与RAM同CPU连接。
20
选择存储芯片
由 6000H ～ 67FFH 系 统 程 序 区 的 范 围 ， 应 选 1 片 2K×8 位 的 ROM ， 无 需 选 4K×8 位 和 8K×8 位 的 ROM，否则就浪费了。 由6800H～6BFFH用户程序区的范围，应选2片 1K×4位的RAM芯片，选其他芯片也必然浪费。
DOUT DIN
CAS RAS WE
64K×1 DRAM
3
EPROM芯片-2716
74139译码器
1G 1
16
VCC 1G
1Y0
1A 2
15
2G
1A
1Y1
1B 3
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2A
1B
1Y2
1Y0
4 74LS139 13
2B
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2Y0
74LS139
1Y3 2Y0
1Y2
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2Y1 2G
2Y1
1Y3
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2Y2 2A
2Y2
GND 8
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2Y3 2B
2Y3
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74139的函数表
13
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连接图
22
例题3
某 机 器 中 ， 已 知 配 有 一 个 地 址 空 间 为 0000H ～ 3FFFH 的 ROM 区 域 。 现 在 再 用 一 个 RAM 芯 片 （ 8K×8 ） 形 成 40K×16位的RAM区域，起始地为6000H。假设RAM芯片 有和信号控制端。CPU的地址总线为A15～A0，数据总线 为D15～D0 ，控制信号为 WR （读/写）、 MREQ （访存）， 要求： (1)画出地址译码方案。 (2)将ROM与RAM同CPU连接。
20
选择存储芯片
由 6000H ～ 67FFH 系 统 程 序 区 的 范 围 ， 应 选 1 片 2K×8 位 的 ROM ， 无 需 选 4K×8 位 和 8K×8 位 的 ROM，否则就浪费了。 由6800H～6BFFH用户程序区的范围，应选2片 1K×4位的RAM芯片，选其他芯片也必然浪费。
DOUT DIN
CAS RAS WE
64K×1 DRAM
3
EPROM芯片-2716
CPU与存储器的连接
全译码法
除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外，将剩余的地址总线全部
送入“片外地址译码器”中进行译码的方法就称为全译码法。 其特点是物理地址与实际存储单元一一对应，但译码电路复杂。
A0~A12
8KB (1) CS 8KB (2) CS 8KB (8) CS
A13~A15
3-8 译码器
Y0 Y1
Y7
字扩展(扩大地址) A14 译 码 器 CS 1
A15
A0
2 CS
3
CS
CS
…
…
…
A13
WE D0 D1 D2 D3
D0 ~ D 3
WE
WE
D0 ~ D3
WE
…
16K×4
16K×4
16K×4
16K×4
D0 ~ D3
WE
D0 ~ D 3
2. CPU总线的负载能力 在设计CPU芯片时，一般考虑其输出线的直流负载能力为带一个TTL 负载。现在的存储器一般都为MOS电路，直流负载很小，主要的 负载是电容负载，故在小型系统中，CPU是可以直接与存储器相 连的，而较大的系统中，若CPU的负载能力不能满足要求，可以 （就要考虑CPU能否带得动，需要时就要加上缓冲器，）由缓冲 器的输出再带负载。
1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
地 址范围 ×7FFFH ×B800H ×BFFFH ×C800H ×CFFFH ×E800H ×EFFFH ×F000H ×F7FFH ×7800H
ROM的分配也类似，所以内存的地址分配是一个重要的问题。
《存储器及其接口 》课件
存储容量的计算公式为：存储容量 = 存储单元数 × 每个存储单元的位数。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
数据传输速率
定义与单位
数据传输速率是指存储器在单位时间内可以传输的数据量，通常以MB/s 或GB/s为单位。
数据传输速率的计算公式为：数据传输速率 = 数据总线宽度 × 数据总线 频率。
存取时间
01
定义与分类
02
存取时间是指存储器从接收到读/写命令到完成数据传输所 需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。
CHAPTER 03
存储器接口
IDE接口
总结词
IDE接口是一种并行接口标准，主要用于连接硬盘驱动器和计 算机主板。
详细描述
IDE接口采用40根或80根的扁平电缆连接硬盘和主板，传输 速率较慢，但兼容性好，广泛应用于个人电脑中。
SATA接口
总结词
SATA接口是一种串行接口标准，相比IDE接口，它具有更高的传输速率和更小的 线缆尺寸。
详细描述
SATA接口采用较细的线缆连接硬盘和主板，支持热插拔和本机命令队列等功能 ，广泛应用于现代个人电脑和企业服务器中。
SCSI接口
总结词
SCSI接口是一种并行接口标准，主要 用于连接高端存储设备和计算机主板 。
详细描述
SCSI接口具有高带宽和高速传输的特 点，但线缆长度较短，且连接设备数 量有限，常用于服务器和工作站等高 端应用场景。
存储器市场主要厂商
存储器市场应用领域
智能手机、平板电脑、笔记本电脑、 服务器等是存储器市场的主要应用领 域。
三星、SK海力士、美光、铠侠等是全 球存储器市场的主要供应商。
存储器技术发展趋势
1 2
存储器技术进步
随着制程工艺的不断进步，存储器的容量和速度 不断提升。
大学计算机基础第三章-微型计算机硬件组成
外部设备
大学计算机基础
大学计算机基础
3.2 微型计算机硬件系统
3.2.1 CPU 3.2.2 主板 3.2.3 存储器 3.2.4 总线与接口 3.2.5 输入/输出设备
大学计算机基础
3.2.1 CPU
1. CPU分类 CPU组成：运算器、控制器和寄存器组，通过内部数 据总线传送信息。 CPU有通用CPU和嵌入式CPU。其区别主要在于应 用模式的不同。
- ④ 外存储器容量 指硬盘容量
- ⑤ 配置的外部设备
大学计算机基础
3. 微型计算机的发展方向
–① 高速化 处理器主频 –② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA
的流行。 –③ 多媒体化 全新的多、虚拟现实技术 和发展多媒体通信等。 –④ 网络化 网络计算机、具有联网功能的 PDA以及各种类型的个人计算机等正在飞速发展。 –⑤ 隐形化 今后将摆脱显示屏、键盘加主机 的传统形象，电视计算机、影音计算机等将大量 出现。
• 通用CPU追求高性能，功能比较强，能运行复杂的 操作系统和大型应用软件；
• 嵌入式CPU则强调处理特定应用问题的高性能，主 要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操 作系统，在功能和性能上有很大的变化范围。
大学计算机基础
2.衡量CPU性能的主要技术指标
1. CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传送的数据位。即同一时间能一次处理的 二进制数的位数。下一步的主流CPU是64位。
大学计算机基础
微机主板结构图 CPU插槽
内存插槽
芯片组 电池 总线插槽
鼠标插口 键盘插口
大学计算机基础
图3-2.2 微机主板图
并行接口
USB接口
串行接口
1. CPU插槽
大学计算机基础第三章习题答案
第三章微型计算机硬件组成1.微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪些部件？答：微机的硬件主要由主机和外设两部分构成。
主机主要包括了主机板（主要有CPU和内存）、各类驱动器、电源、各类适配器等。
2．微机的发展方向是什么？答：以下五个方向高速化；超小型化；多媒体化；网络化；隐形化。
3．系统主板主要包括了哪些部件？答：CPU、内存、接口等。
4．衡量CPU性能的主要技术指标有哪些？答：字长：即内部数据总线的位数位宽：即外部数据总线的位数外频：即CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。
主频：即CPU内核电路的实际运行频率，也称内频。
生产工艺技术：即集成电路的集成化程序。
5．微机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什么区别？答：三类即RAM、ROM、CACHERAM：存放操作系统、系统软件及用户程序等；可读写；关机内容将全部消失。
ROM：存放BIOS；只可读；关机内容仍然存在。
CACHE：暂存RAM向CPU传送的数据；速度快；容量小；价格贵。
6．外存上的数据能否被CPU直接处理？答：不能。
7．高速缓冲存储器的作用是什么？答：暂存RAM向CPU传送的数据。
8．常用的外存储器有哪些？各有什么特点？答：有磁介质存储器、光介质存储器和移动存储产品。
磁介质存储器：以磁性物质为其制作材料，运用磁的物理特性实现二进制数据的存取。
光介质存储器：利用激光在介质上二进制数据的存取。
移动存储产品。
不固定于计算机上，可方便移动、携带的新型存储设备。
9．什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？各自的功能是什么？答：所谓总线是指计算机内部数据传输的通道即连线。
按总线传输的信息特征可将总线分类为数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线：用于CPU与内存或I/O接口之间的数据传递。
地址总线：用于存储单元或I/O接口地址信息的传递。
控制总线：用于控制器所发出的控制信号的传递。
10．什么是接口？计算机上常见的接口有哪些？答：接口主要是指外部设备接口，是外部设备与计算机连接的端口。
存储器及其接口课件
单位表示。
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
PART 03
常见存储器类型及其特点
REPORTING
DRAM（动态随机存取存储器）
特点
DRAM是计算机中最常用的存储器 类型，它具有容量大、价格低廉等优 点。但是，DRAM需要定期刷新以 保持数据存储，因此功耗相对较高。
应用
计算机的内存条（RAM）就是由 DRAM芯片组成的。
SRAM（静态随机存取存储器）
CPU通过地址总线向存储器发送地址信号，指定 需要访问的存储单元的位置。
CPU通过控制总线访问存储器
CPU通过控制总线向存储器发送控制信号，如读 /写信号，以指导要执行的操作。
3
CPU通过数据总线访问存储器
CPU通过数据总线从存储器读取数据或向存储器 写入数据。
存储器对CPU的响应过程
存储器接收到CPU的访问要求 后，根据地址信号找到相应的 存储单元。
随着半导体技术的发展，出现了 基于晶体管的随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ROM） 。这些存储器具有更高的速度和
更小的体积。
现代存储器
随着集成电路技术的发展，出现 了更小、更快、更可靠的存储器
，如动态随机访问存储器（ DRAM）、静态随机访问存储器
（SRAM）和闪存等。
存储器的应用领域
计算机系统
特点
SRAM的读写速度非常快，但是 它的功耗也相对较高。由于 SRAM的制造工艺复杂，因此价 格也相对较高。
应用
计算机的CPU缓存（Cache）就 是由SRAM芯片组成的。
ROM（只读存储器）
特点
ROM可以存储大量数据，但是一旦写入，就不能修改或只能以困难的方式修改 。因此，ROM通常用于存储固件或其他不需要更改的数据。
数据传输与CPU的时钟 信号不同步，适用于较
第3章(1)微机原理与接口技术(第三版)(王忠民)
1. 主频从8086的4.77MHz到80586的166MHz， PentiumⅡⅣ更高，可达3GHz。主频是指芯片所使用 的主时钟频率，它直接影响计算机的运行速度。
第三章 80x86微处理器
第三章 80x86微处理器
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。数据 总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共 通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数 越多，数据交换的速度越快。
微机原理与接口技术
——第三章 80x86微处理器
西安邮电大学 计算机学院
范琳
第三章 80x86微处理器
1
80x86 微处理器简介
2
8086 微处理器
3
8086 寄存器
4
8086 引脚功能
5
8086 存储器组织
第三章 80x86微处理器
3.1 80x86微处理器简介
80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处 理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器： 8086（8088）、80286、80386、80486和80586 （Pentium、Pentium ⅡⅣ）。其主要发展特点是：
近的数据可能很快就会被使用。
所以，层次结构的存储器系统，可以将最近访问 过的内容放入Cache，将近期访问过内容所属的整 个块放入Cache。
第三章 80x86微处理器
80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也 发生了较大变化。
8086/8088CPU：分段实方式 80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚 拟存储管理和多任务管理机制）。 8038680586CPU：分段实方式、保护方式、虚 拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。
第三章 80x86微处理器
第三章 80x86微处理器
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。数据 总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共 通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数 越多，数据交换的速度越快。
微机原理与接口技术
——第三章 80x86微处理器
西安邮电大学 计算机学院
范琳
第三章 80x86微处理器
1
80x86 微处理器简介
2
8086 微处理器
3
8086 寄存器
4
8086 引脚功能
5
8086 存储器组织
第三章 80x86微处理器
3.1 80x86微处理器简介
80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处 理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器： 8086（8088）、80286、80386、80486和80586 （Pentium、Pentium ⅡⅣ）。其主要发展特点是：
近的数据可能很快就会被使用。
所以，层次结构的存储器系统，可以将最近访问 过的内容放入Cache，将近期访问过内容所属的整 个块放入Cache。
第三章 80x86微处理器
80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也 发生了较大变化。
8086/8088CPU：分段实方式 80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚 拟存储管理和多任务管理机制）。 8038680586CPU：分段实方式、保护方式、虚 拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。
存储器的工作原理PPT课件
数据输出
OE
允许输出和片
...
CE
选逻辑
输出缓冲
·
A0~A12
·
·
Y译码 X译码
…
Y门
8K8位
· 存储矩阵 · ·
2-764结构框图
37
封装及引脚
VPP
A0～A12 地址输入，213=8192=8K A12 A7
D0～D7 双向数据线
A6 A5
A4
CE 片选信号
A3
A2
OE 输出允许信号
A1 A0
多路开关，先由行选通信号RAS选通8位行地址并锁存。 随后由列选通信号CAS选通8位列地址并锁存，16位地址 可选中64K存储单元中的任何一个单元。
-
22
NC Din WE
RAS A0 A1 A2
GND
2164
1 16
8
9
VCC
CAS Dout A6 A3 A4 A5
A7
A0~A7：地址输入 CAS：列地址选通
Image (2) 内部管子较多，功耗大，集成度低。
-
16
典型的静态RAM芯片
No 不同的静态RAM的内部结构基本相同，只是在不同容量
时其存储体的矩阵排列结构不同。典型的静态RAM芯片如 Intel 6116（2K×8位），6264（8K×8位），62128（16K×8 位）和62256（32K×8位）等。
掩膜ROM
一次性编程 PROM
紫外光擦除 UREPROM
可编程ROM
可擦除
EPROM
电擦除
EEPROM
图5.2 半导体存储器分类
-
10
二、半导体存储器芯片的主要技术指标
微机原理第三章习题及答案
第 三 章 存 储 器习题答案一、填空题1、某存储器模块的容量为64K 字节，若采用2164（64K ×1位）组成，则需要2164 8 片，若改用2764（8K ×8位），则需 8 片。
解答：容量单个存储器芯片的存储存储器系统的存储容量=片个数构成存储器系统所需芯所以：64*82164=864*1K bitK bit=所需芯片个数片64*82764=88*8K bitK bit=所需芯片个数片2、1K ⅹ8位的RAM 芯片有 10 条地址线， 8 条数据线，若用其组成16K ⅹ8位存储器需要 16 片。
解答：存储单元的个数（字长）通常与地址线的位数相关，每个存储单元存储的二进制位数（位数）与数据线的位数相关。
存储容量为1K*8bit （8K*8位），表示每片RAM 有1K 个存储单元（K 1210=），每个存储单元存储8位二进制数，也可以写为1KB （B 表示8位二进制数，即1个字节Byte ），因此该RAM 芯片有10根地址线（A 0-A 9），8根数据线（D 0-D 7）。
3、现要用6116SRAM 芯片构成8K ×32位的存储器，共需此种芯片 16 片。
解答：8*326116=162*8K bitK bit=所需芯片个数片二、选择题1、SRAM 芯片6116的３个信号CE 、OE 、WE 电平分别为 时，6116的工作方式为读出。
（ D ）Ａ．1，0，0 Ｂ．0，0，0 Ｃ．0，1，1 Ｄ．0，0，1解答：３个信号CE 、OE 、WE 为6116的控制信号，CE （书中用CS 表示）：片选信号，低电平有效，CE 为低电平时，芯片被选中，此时可以进行读写操作，WE ：写允许信号，低电平有效时允许将数据写入芯片，OE ：输出允许信号，低电平有效时为读操作。
因此当6116处于读工作方式时CE 为0，OE 为0，WE 为1；处于写工作方式时CE 为0，OE 为1，WE 为0。
南京邮电大学微型计算机原理与接口技术 第3章简 孙力娟
地 址 输 入 缓 冲
An /CS /OE /WE 控 制 逻 辑
I/O1
列 地 址 译 码
存储体
数 据 缓 冲
I/Ox
存储器内部框图
存储器的基本组织 (1) 与CPU的连接
主要是 地址线、控制线、数据线 的连接。
(2) 多个芯片连接 设计的存储器容量与实际提供的存储器多有不符。实际 使用时，需进行字和位扩展(多个芯片连接），组成所需要的 实际的存储器 总容量
0 0 0 0
（3）
0 0 0 0
（4）
0 1, 0 0 1 0 , 0 0
0 0
1
0,
0 0
1 1, 1 1 1 1, 1 1 1 1
23FFH
线选法连线简单，但地址会有重叠.（如A15-A14取不同值时，各芯片对应不同地址）
（2）全译码法
全译码法除了将地址总线的低位地址直接与芯片的地址线相连之外，其 余高位地址全部接入译码器，由译码器的输出作为各芯片的片选信号。 例：某微机地址线16位，存储容量为64KB，由8KB的芯片构成（片内地 址为13位）。 D7-D0 A12-A0 (1) 8KB CS 0000H-1FFFH A15-A13
片SRAM？该存储器需要多少
12 根地址线？参与片选的地址位至少需要 2 位？ （2）有若干片128KB SRAM芯片，如要构成512KB存储器 ，问:需要 4 片SRAM？如该512KB存储器的起始地址
是10000H，最后一个单元的地址是 8FFFF H 。 （3）如内存按字节编址，用存储容量为32K×8的存储芯片 构成地址为A0000H至EFFFFH的存储空间，则需要多少片 ？（ 10 ）
（4）已知如下电路，问第6个芯片的寻址范围从 A000H 到
CPU的主要功能是执行存放在主存储器中的程序即机器指令...
cpu主存接口接口io设备io设备常见计算机硬件系统结构总线地址总线数据总线控制总线cpu通过mar向地址总线提供访问主存单元或io接口的地址cpu通过mdr向数据总线发送或接收数据以完成与主存单元或io接口之间的数据传cpu通过控制总线向主存或io设备发出或接收有关控制信号
第3章 CPU原理
CPU的主要功能是执行存放在主存储器 中的程序即机器指令。CPU是由控制器 和运算器。
（3）串行进位的延迟时间较长。 （4）串行进位的逻辑表达式：见教材 P61。
3. 并行进位（先行进位，同时进位） （1）定义：同时形成各级进位信号的方 法，称为~。 （2）采用并行进位的加法器的运算速度 较快，但是以增加硬件逻辑线路为代 价的。
§ 3.1.3 ALU举例
1. 2. 3. 4.
§ 3.2.2 移 位
移位操作的分类： 按性质分：逻辑~、循环~、算术~ 按被移位数据长度分：字节、半字节、 多倍字节 按每次移位的位数分：移1位、移n位 （n ≤被移位数据长度）
1. 逻辑移位： 定义：将一组无数值意义的二进制代码 进行移位。 移位规则：左移时低位补0,右补移时高 位补0。 2.循环移位： 定义：在闭合移位环路中，在被子移位 数据的最高位与最低位之间有移位通路。 移位规则：
学习目标：
• 理解全加器的逻辑式和结构，并行加法器
及所采用的进位链、多功能算术逻辑运算 部件SN74181的功能。 • 掌握初码定点加减运算、移位操作，理解 浮点加减运算、十进制加法运算，掌握无 符号整数一位乘法并了解其逻辑实现，掌 握无符号整数一位除法，了解浮点乘除运 算。
学习目标：
• 掌握模型机的基本组成、数据通路及数据
第3章 CPU原理
CPU的主要功能是执行存放在主存储器 中的程序即机器指令。CPU是由控制器 和运算器。
（3）串行进位的延迟时间较长。 （4）串行进位的逻辑表达式：见教材 P61。
3. 并行进位（先行进位，同时进位） （1）定义：同时形成各级进位信号的方 法，称为~。 （2）采用并行进位的加法器的运算速度 较快，但是以增加硬件逻辑线路为代 价的。
§ 3.1.3 ALU举例
1. 2. 3. 4.
§ 3.2.2 移 位
移位操作的分类： 按性质分：逻辑~、循环~、算术~ 按被移位数据长度分：字节、半字节、 多倍字节 按每次移位的位数分：移1位、移n位 （n ≤被移位数据长度）
1. 逻辑移位： 定义：将一组无数值意义的二进制代码 进行移位。 移位规则：左移时低位补0,右补移时高 位补0。 2.循环移位： 定义：在闭合移位环路中，在被子移位 数据的最高位与最低位之间有移位通路。 移位规则：
学习目标：
• 理解全加器的逻辑式和结构，并行加法器
及所采用的进位链、多功能算术逻辑运算 部件SN74181的功能。 • 掌握初码定点加减运算、移位操作，理解 浮点加减运算、十进制加法运算，掌握无 符号整数一位乘法并了解其逻辑实现，掌 握无符号整数一位除法，了解浮点乘除运 算。
学习目标：
• 掌握模型机的基本组成、数据通路及数据
第3章 存储器及其与CPU的接口
• 硬件连接之后便可确定存储单元的地址，即A9～A0的编 码状态000H～3FFH就是1KB存储单元的地址。
• 2．字扩展 • 字扩展是指增加存储器字的数量，字扩展可利用芯片地 址串联的方式实现。 • 例5 用两片2K×8b的RAM芯片6116组成4K×8b的存储 器。
• 两片6116的片内信号线A10～A0、D7～D0、/OE、/WE 分别与系统的地址线A10～A0、数据线D7～D0和读/写 控制线/RD、/WR连接。 • 1#芯片的片选信号线与A11连接，2#芯片的片选信号线 与A11反相之后连接。
• 2．存取速度 • 存取速度通常用存取时间来衡量。 • 存取时间又称为访问时间或读/写时间，它是指从启动一 次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 • 内存的存取时间通常用ns（纳秒）表示。
• 3．可靠性 • 可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读/写的概率。 通常用平均无故障时间MTBF来衡量可靠性。 • MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔，越长说 明存储器的性能越好。 • 4．功耗 • 功耗反映存储器件耗电的多少，同时也反映了其发热的 程度。 • 功耗越小，存储器件的工作稳定性越好。 • 大多数半导体存储器的维持功耗小于工作功耗。
3.6 存储器的扩展
• 1．位扩展 • 位扩展是指增加存储字长。 • 位扩展可利用芯片地址并联的方式实现，即将各 芯片的数据线分别接到数据总线的各位，而各芯 片的地址线、读/写信号线和片选信号线对应地并 联在一起。
• 例4 用两片1K×4b的SRAM芯片2114，组成1K×8b的存 储器。
• 两片2114的地址线和各控制线分别并联在一起，而其中 1# 芯片的数据线接数据总线的低4位，2# 芯片的数据线 接数据总线的高4位。
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生产过程中采用掩膜工艺一次性直接写入的。 • 掩膜ROM一旦制成后，其内容不能再改写，因此它只适
合于存储永久性保存的程序和数据。
第三章存储器与其和CPU接口
• ② PROM • PROM为一次编程ROM。 • 它的编程逻辑器件靠存储单元中熔丝的断开与接通来表示
存储的信息：当熔丝被烧断时，表示信息“0”；当熔丝接 通时，表示信息“1”。 • 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。
第三章存储器与其和CPU接口
• （2）RAM的类型 • ① SRAM • SRAM是一种静态随机存储器。 • 它的存储电路由MOS管触发器构成，用触发器的导通和
截止状态来表示信息“0”或“1”。 • 其特点是速度快，工作稳定，且不需要刷新电路，使用方
便灵活，但由于它所用MOS管较多，致使集成度低，功 耗较大，成本也高。
第三章存储器与其和CPU接口
• 2764引脚定义： • A0~A11/A12为地址线信号 • D0~D7为数据线信号 • OE为允许数据输出选通信号，低电平有效。 • CE为片选信号，低电平有效。该信号有效时，芯片工作；
第三章存储器与其和CPU接口
• 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。 • 由于EPROM在紫外线照射下信息易丢失，故在使用时应 在玻璃窗口处用不透明的纸封严，以免信息丢失。
第3章 存储器及其与CPU的接口
第三章存储器与其和CPU接口
本章学习目标
• 掌握各种半导体存储器芯片的外部特性。 • 掌握常用半导体存储器芯片与总线的连接。 • 了解高速缓冲存储器的基本工作原理。 • 了解存储器分类及常用性能指标。
第三章存储器与其和CPU接口
•3.1半导体存储器的分类
• 半导体存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存取存 储器（RAM）两大类。
第三章存储器与其和CPU接口
• ⑤ 闪速存储器 • 闪速存储器（flash memory），简称Flash或闪存。它
与EEPROM类似，也是一种电擦写型ROM。 • 与EEPROM的主要区别是：EEPROM是按字节擦写，速
度慢；而闪存是按块擦写，速度快，一般在65～170ns之 间。 • Flash芯片从结构上分为串行传输和并行传输两大类：串 行Flash能节约空间和成本，但存储容量小，速度慢；而 并行Flash存储容量大，速度快。
容量的基本单位。 • 存储器容量常用的单位还有KB, MB, GB和TB。
第三章存储器与其和CPU接口
• 2．存取速度 • 存取速度通常用存取时间来衡量。 • 存取时间又称为访问时间或读/写时间，它是指从启动一
次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 • 内存的存取时间通常用ns（纳秒）表示。
第三章存储器与其和CPU接口
第三章存储器与其和C• 1.EPROM芯片 • EPROM芯片有多种型号，市场上常见的Intel公司的产品
有： • 2716容量为2K×8bit • 2732容量为4K×8bit • 2764容量为8K×8bit • 27128容量为16K×8bit • 27256容量为32K×8bit • 27512容量为64K×8bit
第三章存储器与其和CPU接口
• 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。
• 3．可靠性 • 可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读/写的概率。
通常用平均无故障时间MTBF来衡量可靠性。 • MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔，越长说
明存储器的性能越好。 • 4．功耗 • 功耗反映存储器件耗电的多少，同时也反映了其发热的程
度。 • 功耗越小，存储器件的工作稳定性越好。 • 大多数半导体存储器的维持功耗小于工作功耗。
第三章存储器与其和CPU接口
• ② DRAM • DRAM是一种动态随机存储器。 • 它的存储电路是利用MOS管的栅极分布电容的充放电来
保存信息，充电后表示“1”，放电后表示“0”。 • 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）。
第三章存储器与其和CPU接口
• ④ EEPROM • EEPROM是一种电可擦除可编程ROM。 • 它是一种在线（或称在系统，即不用拔下来）可擦除可编
程只读存储器。 • 它能像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉
电的情况下使所保存的信息不丢失，即E2PROM兼有 RAM和ROM的双重功能特点。 • 又因为它的改写不需要使用专用编程设备，只需在指定的 引脚加上合适的电压（如＋5V）即可进行在线擦除和改 写，使用起来更加方便灵活。
第三章存储器与其和CPU接口
• 微型计算机中半导体存储器的分类如图：
第三章存储器与其和CPU接口
3.2 半导体存储器的性能指标
• 1．存储容量 • 存储容量是指存储器所能容纳二进制信息的总量。 • 一位二进制数为最小单位（bit），8位二进制数为一个字
节（Byte），单位用B表示。 • 由于微机中都是按字节编址的，因此字节（B）是存储器
• ROM是一种非易失性存储器，其特点是信息一旦写入， 就固定不变，掉电后，信息也不会丢失。
• RAM是一种易失性存储器，其特点是在使用过程中，信 息可以随机写入或读出，使用灵活，但信息不能永久保存， 一旦掉电，信息就会自动丢失。
第三章存储器与其和CPU接口
• （1）ROM的类型 • ① 掩膜ROM • 掩膜ROM存储的信息是由生产厂家根据用户的要求，在
合于存储永久性保存的程序和数据。
第三章存储器与其和CPU接口
• ② PROM • PROM为一次编程ROM。 • 它的编程逻辑器件靠存储单元中熔丝的断开与接通来表示
存储的信息：当熔丝被烧断时，表示信息“0”；当熔丝接 通时，表示信息“1”。 • 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。
第三章存储器与其和CPU接口
• （2）RAM的类型 • ① SRAM • SRAM是一种静态随机存储器。 • 它的存储电路由MOS管触发器构成，用触发器的导通和
截止状态来表示信息“0”或“1”。 • 其特点是速度快，工作稳定，且不需要刷新电路，使用方
便灵活，但由于它所用MOS管较多，致使集成度低，功 耗较大，成本也高。
第三章存储器与其和CPU接口
• 2764引脚定义： • A0~A11/A12为地址线信号 • D0~D7为数据线信号 • OE为允许数据输出选通信号，低电平有效。 • CE为片选信号，低电平有效。该信号有效时，芯片工作；
第三章存储器与其和CPU接口
• 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。 • 由于EPROM在紫外线照射下信息易丢失，故在使用时应 在玻璃窗口处用不透明的纸封严，以免信息丢失。
第3章 存储器及其与CPU的接口
第三章存储器与其和CPU接口
本章学习目标
• 掌握各种半导体存储器芯片的外部特性。 • 掌握常用半导体存储器芯片与总线的连接。 • 了解高速缓冲存储器的基本工作原理。 • 了解存储器分类及常用性能指标。
第三章存储器与其和CPU接口
•3.1半导体存储器的分类
• 半导体存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存取存 储器（RAM）两大类。
第三章存储器与其和CPU接口
• ⑤ 闪速存储器 • 闪速存储器（flash memory），简称Flash或闪存。它
与EEPROM类似，也是一种电擦写型ROM。 • 与EEPROM的主要区别是：EEPROM是按字节擦写，速
度慢；而闪存是按块擦写，速度快，一般在65～170ns之 间。 • Flash芯片从结构上分为串行传输和并行传输两大类：串 行Flash能节约空间和成本，但存储容量小，速度慢；而 并行Flash存储容量大，速度快。
容量的基本单位。 • 存储器容量常用的单位还有KB, MB, GB和TB。
第三章存储器与其和CPU接口
• 2．存取速度 • 存取速度通常用存取时间来衡量。 • 存取时间又称为访问时间或读/写时间，它是指从启动一
次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 • 内存的存取时间通常用ns（纳秒）表示。
第三章存储器与其和CPU接口
第三章存储器与其和C• 1.EPROM芯片 • EPROM芯片有多种型号，市场上常见的Intel公司的产品
有： • 2716容量为2K×8bit • 2732容量为4K×8bit • 2764容量为8K×8bit • 27128容量为16K×8bit • 27256容量为32K×8bit • 27512容量为64K×8bit
第三章存储器与其和CPU接口
• 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。
• 3．可靠性 • 可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读/写的概率。
通常用平均无故障时间MTBF来衡量可靠性。 • MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔，越长说
明存储器的性能越好。 • 4．功耗 • 功耗反映存储器件耗电的多少，同时也反映了其发热的程
度。 • 功耗越小，存储器件的工作稳定性越好。 • 大多数半导体存储器的维持功耗小于工作功耗。
第三章存储器与其和CPU接口
• ② DRAM • DRAM是一种动态随机存储器。 • 它的存储电路是利用MOS管的栅极分布电容的充放电来
保存信息，充电后表示“1”，放电后表示“0”。 • 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）。
第三章存储器与其和CPU接口
• ④ EEPROM • EEPROM是一种电可擦除可编程ROM。 • 它是一种在线（或称在系统，即不用拔下来）可擦除可编
程只读存储器。 • 它能像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉
电的情况下使所保存的信息不丢失，即E2PROM兼有 RAM和ROM的双重功能特点。 • 又因为它的改写不需要使用专用编程设备，只需在指定的 引脚加上合适的电压（如＋5V）即可进行在线擦除和改 写，使用起来更加方便灵活。
第三章存储器与其和CPU接口
• 微型计算机中半导体存储器的分类如图：
第三章存储器与其和CPU接口
3.2 半导体存储器的性能指标
• 1．存储容量 • 存储容量是指存储器所能容纳二进制信息的总量。 • 一位二进制数为最小单位（bit），8位二进制数为一个字
节（Byte），单位用B表示。 • 由于微机中都是按字节编址的，因此字节（B）是存储器
• ROM是一种非易失性存储器，其特点是信息一旦写入， 就固定不变，掉电后，信息也不会丢失。
• RAM是一种易失性存储器，其特点是在使用过程中，信 息可以随机写入或读出，使用灵活，但信息不能永久保存， 一旦掉电，信息就会自动丢失。
第三章存储器与其和CPU接口
• （1）ROM的类型 • ① 掩膜ROM • 掩膜ROM存储的信息是由生产厂家根据用户的要求，在