存储器技术5.1内存储器概述5.1.1内存储器的基本结构存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存
储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它
可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。5.1内存储器概述5.1.1
内存储器的基本结构5.1.2内存储器的数据组织字节地址、字地址、大端（BigEndian）和小端（LittleEnd
ian）存储方式、字对齐和字不对齐。例如，32位存储字12345678H存放在内存地址为0004中，如图5-2所示。5
.1.3内存储器的主要技术指标存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储字位数的乘
积表示。一般一个半导体芯片有M位地址线，N位数据线，则该半导体芯片的存储容量为2M×N位。5.1内存储器概述5.1.3
内存储器的主要技术指标存取速度：“存取时间”（AccessTime）TA：从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间；
“存储周期”（MemoryCycle）TMC：连续启动两次独立的存储器操作之间的最小时间间隔。通常存储周期TMC略大于存取时间
TA。5.1.3内存储器的主要技术指标存储器带宽：指单位时间里存储器存取的信息量。通常以位/秒或字节/秒作为度量单位。存储
器带宽是衡量存储器数据传输速率的重要技术指标。可靠性：用平均故障间隔时间MTBF（MeanTimeBetweenFailu
res）来衡量。MTBF越长，可靠性越高。内存储器常采用纠错码技术来延长MTBF以提高可靠性。5.1.4内存储器的分类按存储
方式可分为随机读写存储器RAM和只读存储器ROM。RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。ROM有掩膜
ROM（MaskedROM）、PROM（ProgrammableROM）、EPROM（ErasableProgrammabl
eROM）、EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableROM）和闪速存储器（Flash
Memory）等几种。5.2RAM芯片的结构、工作原理及典型产品5.2.1RAM基本存储元电路基本存储
元：基本存储元是组成存储器的基础和核心，它用来存储一位二进制信息0或1。（SRAM存储元的电路图）（DRAM存储元
的电路图）5.2.2RAM芯片的内部结构2K╳8位的静态RAM芯片A0~A10地址输入I/O1~I
/O8数据输入/输出CE片选信号 OE三态输出允许信号WE
读写控制：=0写，=1读VCC电源GND 地线64K╳1位的动态RAM芯片
存取时间为150ns/200ns(-15,-20）低功耗，最大275mW每2ms需刷新一次，每次512单元A0~A7地
址输入RAS行地址选通信号CAS列地址选通信号WE读写信号：=0写；=1读5.3.1
ROM基本存储元电路掩模ROM可编程只读存储器PROM（ProgrammableROM）可擦除的EPROM（Eras
ablePROM）电可擦除的E2PROM（ElectricallyErasablePROM）5.3.2ROM芯片
的内部结构4K╳8位的EPROM芯片A0~A11地址输入O0~O7数据输入/输出CE片选信
号OE/VPP输出允许/编程高电压5.4半导体存储器接口的基本技术5.4.1存储器的扩展位扩展法：位扩展是指增加存
储字长（示例：由2片2114（1K╳4位）芯片组成1K╳8位的存储器）字扩展法：字扩展是指增加存储器字的数量（示例：
由2片1K╳8位的存储芯片组成2K╳8位的存储器）字位同时扩展法：字位同时扩展是指既增加存储器字的数量，又增加存储字长
（示例：由16片1K╳1位的存储芯片组成2K╳8位的存储器）5.4.28位微机系统中的存储器接口芯片的数据
线、地址线和控制线与系统总线的连接数据线的连接：芯片内有双向三态缓冲器，芯片数据线直接和系统数据总线相应数据位挂接。
5.4.28位微机系统中的存储器接口芯片的数据线、地址线和控制线与系统总线的连接地址线的连接：片内地址：芯片内
的存储单元寻址，低位部分是片内地址，直接和存储芯片的地址端相连。片选地址：对各个存储芯片进行选择的地址，高位部分是片选地址
，经译码器产生芯片选择信号和各个芯片的片选端相连。5.4.28位微机系统中的存储器接口芯片的数据线、地址线和控制线与系统
总线的连接控制线的连接：5.4.28位微机系统中的存储器接口片选控制方法线选法：地址中的高位部分不经译码，直接用它们
分别作各个芯片的片选信号。例：用Intel6116形成8KB的存储器5.4.28位微机系统中的存储器接口片选控制方法
部分译码法：对高位地址的一部分进行译码产生片选信号。例：16KEPROM2732的一种部分译码电路方案5.4.28
位微机系统中的存储器接口片选控制方法全译码法：所有高位地址参与译码产生片选信号。例：由4片2732和4片6116组成的一种全
译码电路5.4.216位微机系统中的存储器接口5.4.216位微机系统中的存储器接口8086的存储器访问操作字节访
问：例：MOVAL,[20H]A0=0，BHE=1偶存储体片选有效A1~A19=10H寻址偶存储体经数据线D0~
D7送数据到AL5.4.216位微机系统中的存储器接口8086的存储器访问操作字节访问：例：MOVAL,[
21H]A0=1，BHE=0奇存储体片选有效A1~A19=10H寻址奇存储体经数据线D8~D15送数据到AL5.4.
216位微机系统中的存储器接口8086的存储器访问操作字访问：例：MOVAX,[20H]A0=0，BHE=0奇
偶存储体片选均有效A1~A19=10H寻址奇偶存储体经数据线D0~D15送数据到AX5.4.216位微机系统中的存储器
接口8086的存储器访问操作字访问：例：MOVAX,[21H]分两个总线周期完成：A0=1，BHE=0A1~A
19=10H寻址奇存储体A0=0，BHE=1（CPU使能地址+1）A1~A19=10H寻址偶存储体Thanks！5.2，5
.5，5.7，5.13偶存储体奇存储体A0BHED8~D15D0~D7A1~A195.4
半导体存储器接口的基本技术课后作业行地址选择列地址选择位线A’位线A写放大器读放大器写放大器输出DOUT写入D
IN写选择读选择VCCT1T2T4T3T5T6T7T8读选择线写选择线写数据线读数据线预充电信号
VDDT1T2T3T4CGCST数据线字线三管MOS动态RAM基本单元电路单管MOS动态RAM基本单元电路
熔丝基片源极--------漏极电极导体浮置栅二氧化硅EPROM
晶体管导通状态+25V0V击穿电流----------------------
-+++++21142114.....A0A9…..….......D0D7CS
WE1K╳8位1K╳8位.....A0A9…..…..CS0WE1A10CS1...
..D0D7…..…..D0D7……I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O1024
×1WECSA0A9…I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O1024×1WECSA0
A9…A10M/IORDWRA0A10…D0…D7D0…D7A12A11A13A148086A0
A10…A0A10…CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE
6116A0A10…A0A10…D0…D7D0…D7D0…D7D0…D71234M/IORDW
RA0A10…D0…D7D0…D7A12A11A13A148086A0A10…A0A10…CS
WEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116A0A10…A0
A10…D0…D7D0…D7D0…D7D0…D71234A10A9A8A7A6A5A4A3A2
A1A0A14A13A12A11000000000
001111111111111
1011107000H77FFH1M/IORDWR
A0A10…D0…D7D0…D7A12A11A13A148086A0A10…A0A10…CSWE
OE6116CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116A0A10…A0A1
0…D0…D7D0…D7D0…D7D0…D71234A10A9A8A7A6A5A4A3A2A
1A0A14A13A12A110000000000
011111111111110
111016800H6FFFH2M/IORDWRA0
A10…D0…D7D0…D7A12A11A13A148086A0A10…A0A10…CSWEOE
6116CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116A0A10…A0A10…
D0…D7D0…D7D0…D7D0…D71234A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A
0A14A13A12A1100000000000
11111111111101
110115800H5FFFH3M/IORDWRA0A1
0…D0…D7D0…D7A12A11A13A148086A0A10…A0A10…CSWEOE6
116CSWEOE6116CSWEOE6116CSWEOE6116A0A10…A0A10…D
0…D7D0…D7D0…D7D0…D71234A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0
A14A13A12A1100000000000
11111111111011
101113800H3FFFH4第5章5.1内存储器概述
5.1内存储器概述5.1内存储器概述5.1内存储器概述5.1内存储器概述5.2RAM芯片的结构、工作
原理及典型产品Vcc20191817161514132221123456789106
116GND2423CEA8A9A7A6A5I/O1A4A3A0A1A2I/O2I/O3I/O
5I/O4I/O7I/O6I/O8A10OEWE11125.2.3RAM芯片实例SRAM存储器芯片In
tel61165.2RAM芯片的结构、工作原理及典型产品Vcc16151413123456781
2112164A6A7N/CDINA5A4A3A0A1A2RASWE109CASVSSD
OUT5.2.3RAM芯片实例DRAM存储芯片Intel21645.2RAM芯片的结构、工作原理及典型产品5.3
ROM芯片的结构、工作原理及典型产品5.3ROM芯片的结构、工作原理及典型产品OE/VPPVcc2019181
7161514132221123456789102732GND2423CEA8A9
A7A6A5O0A4A3A0A1A2O1O2O5O4O7O6O3A101112A115.3
.3ROM芯片实例Intel27325.3ROM芯片的结构、工作原理及典型产品5.4半导体存储器接口的基本技术5
.4半导体存储器接口的基本技术M/IORDWRMEMRMEMW5.4半导体存储器接口的基本技术5.4.28
位微机系统中的存储器接口74LS138译码器5.4半导体存储器接口的基本技术地址不连续5.4半导体存储器接口的基本技术
地址连续但不唯一，有地址重叠现象5.4半导体存储器接口的基本技术地址连续且唯一5.4半导体存储器接口的基本技术设有若
干片256K×8位的SRAM芯片，问：(1)采用字扩展方法构成1024KB的存储器需要多少片SRAM芯片？(2)该
存储器需要多少位地址线？片内地址线和片选地址线各多少位？(3)画出该存储器与8088CPU连接的结构图。解： (1)
该存储器需要1024K/256K=4片SRAM芯片； (2)220=1024K，需要20条地址线。 每片为一组，22=
4，需2位片选地址，218=256K，需18位片内地址。 (3)该存储器与8088CPU连接的结构图如下。ABG1Y6
Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y7G2bCVCCA19GNDIO/M138G2aA18256K×8
OECSWEA０A17～D０D7～256K×8OECSWEA０A17～D０D7～256K×8OECSWEA０A17～D０D7～256K×8OECSWEA０A17～D０D7～RDWEA０A17～D０D7～偶存储体：A0=0A1~A19寻址512K偶地址BHE=1奇存储体：A0=1A1~A19寻址512K奇地址BHE=0A0~A198086BHED8~D15D0~D7地址锁存A1~A19偶存储体A0奇存储体BHE5.4半导体存储器接口的基本技术偶存储体奇存储体A0BHED8~D15D0~D7A1~A195.4半导体存储器接口的基本技术偶存储体奇存储体A0BHED8~D15D0~D7A1~A195.4半导体存储器接口的基本技术偶存储体奇存储体A0BHED8~D15D0~D7A1~A195.4半导体存储器接口的基本技术 |
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