第五章 存储器及其接口

《微机原理与接口技术》教案,共八章。包含8086cpu/8086汇编程序设计/接口电路设计。

微型计算机原理及其应用——第五章：存储器及其接口合肥工业大学计算机与信息学院

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第五章：存储器及其接口1. 2. 3. 4. 5. 概述 只读存储器ROM 随机存储器RAM 存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接 典型的半导体芯片举例

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第五章：存储器及其接口1. 概述 2. 只读存储器ROM 3. 随机存储器RAM 4. 存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接 5. 典型的半导体芯片举例

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第五章：存储器及其接口——概述存储器是计算机(包括微机)硬件系统的重要组成部分，有了存储 器，计算机才具有“记忆”功能，才能把程序及数据的代码保存起 来，才能使计算机系统脱离人的干预，而自动完成信息处理的功能。

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第五章：存储器及其接口——概述

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第五章：存储器及其接口——概述 存储器的分类 按存储介质分类——磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、 磁泡和其它磁表面存储器以及光盘存储器等。 按存取方式分类——随机存储器(内存和硬盘)、顺序存储器(磁带)。 按存储器的读写功能分类——只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)。 按信息的可保存性分类——非永久记忆的存储器、永久性记忆的存储 器。 按在计算机系统中的作用分类——主存储器、辅助存储器、缓冲存储 器、控制存储器等。

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第五章：存储器及其接口——概述 存储器的性能指标存储器系统的三项主要性能指标是【容量】、【速度】和【可靠性】。 存储容量：是存储器系统的首要性能指标，因为存储容量越大，则 系统能够保存的信息量就越多，相应计算机系统的功能就越强； 存取速度：直接决定了整个微机系统的运行速度，因此，存取速度 也是存储器系统的重要的性能指标； 存储器可靠性：也是存储器系统的重要性能指标。通常用平均故障 间隔时间来衡量。 为了在存储器系统中兼顾以上三个方面的指标，目前在计算机系 统中通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器 和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统。从整体看，其 速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的容量，而其成本则接 近廉价慢速的辅存平均价格。

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第五章：存储器及其接口——概述 微机系统存储体结构

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第五章：存储器及其接口——概述 存储器的分类

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第五章：存储器及其接口——概述 半导体存储器什么叫半导体？ 导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体. 例如：锗、硅、砷化镓等. 半导体在科学技术，工农业生产和生活中有着广泛的应用.(例如： 电视、半导体收音机、电子计算机等)

半导体的一些电学特性： ①压敏性：有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化. 用途：制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，以确定压力的变 化. ②热敏性：有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小. 用途：制成热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化.

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第五章：存储器及其接口——概述 半导体存储器的分类

RAM

SRAMDRAM

半导体 存储器ROM

掩膜ROMPROM

EPROMEEPROM Flash ROM11

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第五章：存储器及其接口1. 概述 2. 只读存储器ROM 3. 随机存储器RAM 4. 存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接 5. 典型的半导体芯片举例

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 只读存储器(Read Only Memory,ROM):内容只可读出不可写入，最 大优点是所存信息可长期保存，断电时，ROM中的信息不会消失。主 要用于存放固定的程序和数据，通常用它存放引导装入程序。

RAM

SRAM DRAM

半导体 存储器ROM

掩膜ROMPROM EPROM EEPROM Flash ROM13

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 掩膜ROM在出厂前由芯片厂家将程 序写到rom里，以后永远不能 修改。 如图是一个简单的4×4位 的MOS ROM存储阵列，两位 地址输入，经译码后，输出 四条字选择线，每条字选择 线选中一个字，此时位线的 输出即为这个字的每一位。 此时，若有管子与其相连 (如位线1和位线4),则相 应的MOS管就导通，输出低 电平，表示逻辑“0”;否则 (如位线2和位线3)输出高 电平，表示逻辑“1”。(0110、 0101、1010、0000)

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 可编程的ROM(Programmable-ROM,PROM)掩模ROM的存储单元在生产完成之后，其所保存的信息就已经固定 下来了，这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾，设计制造了一 种可由用户通过简易设备写入信息的ROM器件，即可编程的ROM,又 称为PROM。 PROM 的类型有多种，如二极管破坏型PROM存储器，在出厂时， 存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的PN结， 字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储器中所有的存储内容均 为“1”。如果用户需要写入程序，则要通过专门的PROM写入电路，产 生足够大的电流把要写入“1”的那个存储位上的二极管击穿，造成这 个PN结短路，只剩下顺向的二极管跨连字线和位线，这时，此位 就意 味着写入了“1”。读出的操作同掩模ROM。 除此之外，还有一种熔丝式PROM,用户编程时，靠专用写入电路 产生脉冲电流，来烧断指定的熔丝，以达到写入“1”的目的。 对PROM来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极 管不能再正常工作，烧断后的熔丝不能再接

上，所以这种ROM器件只 能固化一次程序，数据写入后，就不能再改变了。

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 可擦除可编程ROM(Erasable Programmable ROM,EPROM)EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有 一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透 过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要 用到EPROM擦除器。一般擦除信息需用紫外线照射l5~20分钟。

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 电可擦除可编程ROM (Electronic Erasible Programmable ROM, EEPROM)EEPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时 必须要加一定的编程电压(12—24V,随不同的芯片型号而定)。 EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商 提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电 压芯片。借助于EPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防 毒功能，在升级时，把跳线开关打至“ON”的位置，即给芯片加上相应 的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至 “OFF”的位置，防止病毒对BIOS芯片的非法修改。

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第五章：存储器及其接口——只读存储器ROM 快擦型存储器(Flash Memory)快擦型存储器是不用电池供电的、高速耐用的非易失性半导体存储 器，它以性能好、功耗低、体积小、重量轻等特点活跃于便携机存储 器市场。 快擦型存储器具有EEPROM的特点，可在计算机内进行擦除和编程， 它的读取时间与DRAM相似，而写时间与磁盘驱动器相当。快擦型存储 器有5V或12V两种供电方式。对于便携机来讲，用5V电源更为合适。 快擦型存储器操作简便，编程、擦除、校验等工作均已编成程序，可 由配有快擦型存储器系统的中央处理机予以控制。 快擦型存储器可替代EEPROM,在某些应用场合还可取代SRAM, 尤其是对于需要配备电池后援的SRAM系统，使用快擦型存储器后可省 去电池。快擦型存储器的非易失性和快速读取的特点，能满足固态盘 驱动器的要求，同时，可替代便携机中的ROM,以便随时写入最新版 本的操作系统。快擦型存储器还可应用于激光打印机、条形码阅读器、 各种仪器设备以及计算机的外部设备中。

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第五章：存储器及其接口1. 概述 2. 只读存储器ROM 3. 随机存储器RAM 4. 存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接 5. 典型的半导体芯片举例

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第五章：存储器及其接口——随机存储器RAM 随机存储器(Random Access Memory,RAM):在微机系统的工作过程 中，可以随机地对其中的各个存储单元进行读/写操作。

RAM

SRAMDRAM

掩膜ROM PROM

半导体 存储器ROM

EPROMEEPROM

Flash ROM20

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第五章：存储器及其接口——随机存储器RAM 静态随机存储器(Static RAM,SRAM)SRAM其存储电路是以双稳态触发器为基础，只要不掉电，信息永 不会丢失，不需要刷新电路。SRAM的主要性能是：存取速度快、功耗 较大、容量较小。它一般适用于构成高速缓冲存储器(Cache)。VCC(+5V) X地址译码线

VCC T3 T4B T6

A

T3

T4

B

T5 A T1 T2

T1

T2D0 D0

T7 (I/O)接Y地址译码器

T8 I/O21

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