第5章存储器扩展技术.ppt

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1、 根据根据存储介质不同存储介质不同，可分为，可分为:半导体存储器，磁心存储器，电耦合存储器。半导体存储器，磁心存储器，电耦合存储器。目前，计算机内部均采用半导体存储器，只讨论半目前，计算机内部均采用半导体存储器，只讨论半导体存储器，导体存储器，按照存储器的按照存储器的存取功能不同存取功能不同，半导体存储器可分，半导体存储器可分为为 1)1)只读存储器（只读存储器（Read Only Memory，简称，简称ROMROM）2)2)随机存储器（随机存储器（Random Access Memory，简称，简称 RAMRAM）3)3)串行存储器。串行存储器。功能：用于存放程序，常数和表格常数等。功能：

2、用于存放程序，常数和表格常数等。特点：把信息写入存储器后，能长期保存，不特点：把信息写入存储器后，能长期保存，不会因电源断电而丢失信息，在计算机运行过程中，会因电源断电而丢失信息，在计算机运行过程中，只能读出信息，不能再写入信息。一旦写入信息，只能读出信息，不能再写入信息。一旦写入信息，不能随意更改。不能随意更改。根据编程方式的不同，根据编程方式的不同，ROMROM可分为以下可分为以下5 5种：种：1)1)掩模工艺掩模工艺ROMROM 特点：编程是由制造厂完成，即在生产过特点：编程是由制造厂完成，即在生产过程中进行编程。用户不能改变其内容。结构简单，程中进行编程。用户不能改变其内容。结构简单，

3、集成度高，适于大批量生产。集成度高，适于大批量生产。2)可一次性编程可一次性编程ROM（PROM）特点：程序是由用户写入，只能写一次，但特点：程序是由用户写入，只能写一次，但不能再进行修改。不能再进行修改。3)紫外线擦除可改写紫外线擦除可改写ROM（EPPROM）特点：用电信号编程而用紫外线擦除。程序特点：用电信号编程而用紫外线擦除。程序由用户写入，运行多次擦除和重新写入。由用户写入，运行多次擦除和重新写入。典型产品型号有：典型产品型号有：Intel公司公司27系列产品：系列产品：2716（2KB8），），2732（4KB8），），2764（8KB8），），27128（16KB8），），272

4、56（16KB8）等。）等。4)电擦除可改写电擦除可改写ROM（EEPROM或或E2PROM）特点：用电信号编程也用电信号擦除。可以通过特点：用电信号编程也用电信号擦除。可以通过读写操作进行逐个存储单元读出和写入，读写操作读写操作进行逐个存储单元读出和写入，读写操作与与RAM存储器差不多，只是写入速度慢一些。但断存储器差不多，只是写入速度慢一些。但断电后能保存信息。电后能保存信息。典型产品型号有：典型产品型号有：28C16、28C17、2817等。等。5)快擦写快擦写ROM（闪速存储器即（闪速存储器即Flash ROM）特点：是在特点：是在EPPROM和和E2PROM基础上发展的一基础上发展的

5、一种种ROM，读写速度很快。存取时间达，读写速度很快。存取时间达70ns（纳秒），（纳秒），存储容量达存储容量达16128MB。改写次数可达。改写次数可达1万万100万次。万次。可在线写入，自动覆盖内容，可按页连续字节写入。可在线写入，自动覆盖内容，可按页连续字节写入。典型产品型号有：典型产品型号有：28F256、28F516、AT89等。等。功能：功能：用于存放可随时修改的数据，常用于单片机控用于存放可随时修改的数据，常用于单片机控制领域。但是掉电后信息立刻消失。这时在单片机应制领域。但是掉电后信息立刻消失。这时在单片机应用系统要有掉电保护电路路，以便及时提供备用电源，用系统要有掉电保护电路

6、路，以便及时提供备用电源，防止因掉电信息丢失。防止因掉电信息丢失。按按制造工艺制造工艺可分为：可分为：1 1）双极性）双极性RAMRAM 特点：存取时间短，一般为几到十几纳秒。特点：存取时间短，一般为几到十几纳秒。与与MOSMOS型相比，集成度较低，功耗大，价格较高。型相比，集成度较低，功耗大，价格较高。应用场合：主要用于存取时间短微型计算机中。应用场合：主要用于存取时间短微型计算机中。2 2）MOSMOS（金属氧化物）（金属氧化物）RAMRAM 特点：与双极性特点：与双极性RAMRAM相反。在单片机系统中一相反。在单片机系统中一般使用此种类型。般使用此种类型。按按工作方式不同工作方式不同，可

7、分为：，可分为：静态读写存储器静态读写存储器SRAM（Static Random Access Memory）特点：特点：集成度比较高，功耗比双极性集成度比较高，功耗比双极性RAMRAM低，价格低，价格也比较便宜。也比较便宜。动态读写存储器动态读写存储器DRAMDRAM（Dynamic Random Dynamic Random Access MemoryAccess Memory）特点：特点：集成度很高，功耗、价格比集成度很高，功耗、价格比SRAMSRAM低。低。是一种是一种CMOSCMOS工艺制成的电擦除可编程工艺制成的电擦除可编程ROMROM，最，最近逐渐发展的。近逐渐发展的。典型产品：

8、典型产品：二线制二线制24CXX24CXX系列产品，三线制系列产品，三线制93CXX93CXX系列产品。系列产品。1.1.存储容量存储容量：通常用某一芯片有多少个存储单元、：通常用某一芯片有多少个存储单元、每个存储单元存储若干未来表示。每个存储单元存储若干未来表示。例如：静态例如：静态RAM6264RAM6264的容量为的容量为8K8K8 8，表示有，表示有8K8K个单个单元（元（1K=10241K=1024），每个单元存储），每个单元存储8 8位（一个字节）数据。位（一个字节）数据。2.2.存取时间存取时间 即存取芯片中某一个单元的数据所需要的时间。即存取芯片中某一个单元的数据所需要的时间。

9、在计算机工作时，在计算机工作时，CPUCPU在读写在读写RAMRAM时，它所提供的读时，它所提供的读写时间必须比写时间必须比RAMRAM芯片所需要的存取时间长。如果不芯片所需要的存取时间长。如果不满足，微机则无法正常工作。满足，微机则无法正常工作。3 3）可靠性）可靠性 微型计算机要正确地运行，必须要求存储器微型计算机要正确地运行，必须要求存储器系统具有很高的可靠性。内存的任何错误就可以导系统具有很高的可靠性。内存的任何错误就可以导致计算机无法工作。致计算机无法工作。4 4）功耗）功耗 使用功耗低的存储器芯片构成存储系统，不使用功耗低的存储器芯片构成存储系统，不仅可以减少对电源容量的要求，而且

10、可以提高存储仅可以减少对电源容量的要求，而且可以提高存储系统的可靠性。系统的可靠性。1 1、8051/8751/80C51/87C518051/8751/80C51/87C51硬件最小应用系统硬件最小应用系统片内有片内有4KB4KB的掩模的掩模ROM/EPROMROM/EPROM，其自身可以构成其自身可以构成最小系统，最小系统，再加上再加上复位电路、时钟电路复位电路、时钟电路、引脚接高电平，即可通电工引脚接高电平，即可通电工作。硬件电路如图作。硬件电路如图5.1a5.1a所示：所示：EA这种最小应用系统具有以下特点：这种最小应用系统具有以下特点：1 1）系统结构简单、可靠；）系统结构简单、可靠

11、；2 2）有大量的）有大量的I/OI/O线供用户使用，线供用户使用，P0P3口共口共3232根根I/OI/O均可作为输入均可作为输入/输出线使用。输出线使用。3 3）内部存储容量有限，只有）内部存储容量有限，只有128B128B的内部的内部RAMRAM和一和一些特殊功能即存期以及些特殊功能即存期以及4KB4KB的内部的内部ROM/EPROMROM/EPROM。2.8031/80C312.8031/80C31最小应用系统最小应用系统用这两种芯片构成最小用这两种芯片构成最小应用系统时，由于片内应用系统时，由于片内无无ROMROM，所以必须在片外，所以必须在片外扩展程序存储器，常选扩展程序存储器，常

12、选用用EPROMEPROM芯片。在外扩芯片。在外扩ROMROM时，必须接上地址锁时，必须接上地址锁存器，硬件电路如图存器，硬件电路如图5.1b5.1b所示：所示：由硬件电路可知，该系统包括由硬件电路可知，该系统包括8031/80C318031/80C31、2764EPROM2764EPROM、74LS37374LS373地址锁存器地址锁存器、时钟电路和复位电时钟电路和复位电路路。引脚接地引脚接地，使，使CPUCPU只能选择外部程序存储器，只能选择外部程序存储器，并执行并执行ROMROM中的程序。中的程序。ALEALE引脚接引脚接74LS37374LS373的的G G端端。特点：特点：1 1）P

13、0P0口用在低口用在低8 8位地址线位地址线/数据线，数据线，P2P2口用在高口用在高8 8位地址线，都不能再作为通用位地址线，都不能再作为通用I/OI/O接口使用。接口使用。2 2）使用外部）使用外部ROMROM，其容量最高为，其容量最高为64KB64KB。而片外。而片外ROMROM可选择可选择EPROMEPROM、EEPROMEEPROM、PEROMPEROM芯片，方便改写程序。芯片，方便改写程序。3 3）价格低廉，应用较多。）价格低廉，应用较多。EA 单片机最小应用系统只能适用简单的应用系统。而对单片机最小应用系统只能适用简单的应用系统。而对于较为复杂的系统，必须进行外扩于较为复杂的系统

14、，必须进行外扩ROMROM、RAMRAM、I/OI/O等。等。系统扩展结构如图系统扩展结构如图5.25.2所示：所示：总线就是连接计算机各部件的一组公共信号，按功能分为总线就是连接计算机各部件的一组公共信号，按功能分为三组总线。三组总线。1)1)地址总线地址总线ABAB（Address BusAddress Bus）：）：1616根地址线，可寻址范围达根地址线，可寻址范围达2 21616=64K=64K，由，由P0P0口和口和P2P2口构建，低口构建，低8 8位由位由P0P0口经地址锁存器提供，高口经地址锁存器提供，高8 8位由位由P2P2口提供。单向总线。口提供。单向总线。由于由于P0P0口

15、是数据、地址分时复用的，故口是数据、地址分时复用的，故P0P0接口输出的低接口输出的低8 8位位地址必须用地址锁存器进行锁存。地址必须用地址锁存器进行锁存。2)2)数据总线数据总线DBDB（Data BusData Bus）用于在单片机与存储器、用于在单片机与存储器、I/OI/O口之间相互传递数据。口之间相互传递数据。宽度为宽度为8 8位，由位，由P0P0口提供，是双向总线。口提供，是双向总线。3)3)控制总线控制总线CBCB（Control BusControl Bus）是第二功能信号线，包括是第二功能信号线，包括ALEALE、PSENPSEN、RDRD、WRWR等。等。用于地址锁存控制、片

16、外用于地址锁存控制、片外ROMROM选通、读选通、读/写控制和片内、片外写控制和片内、片外ROMROM选择等。为准双向总线。选择等。为准双向总线。51系列单片机的基本扩展电路如图5.3所示：结论：结论：1）P0P0口作低口作低8 8位地址线位地址线/数据线数据线 P0P0口分时提供低口分时提供低8 8位地址信号和数据信号。位地址信号和数据信号。2 2）P2P2口作为高口作为高8 8位地址线位地址线与低与低8 8位构成位构成1616位地址总线，使扩展系统寻址达位地址总线，使扩展系统寻址达64KB64KB。3 3）控制信号控制信号PSEN：程序存储器的读选通信号；：程序存储器的读选通信号；ALE：地址锁存信号；地址锁存信号；EA：片内、片内程序存储器的选择信号；和片内、片内程序存储器的选择信号；和I/O端端口口 的读选通信号；的读选通信号；RD：扩展数据存储器和扩展数据存储器和I/O端口的读选通信号；端口的读选通信号；WR：扩展数据存储器和扩展数据存储器和I/O端口的写选通信号。端口的写选通信号。74LS37374LS373和和82828282为高电平跟随，低电平锁存。即低为高电平跟随，低