只读存储器ROM.ppt

第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM) 存储器的读写是以字节(Byte)作单位, 但存储器芯片的容量则是以位(bit)作为单位，一片存储器芯片芯片的容量定义为: 芯片容量芯片容量= =存储单元数存储单元数××每单元位数每单元位数 存储器常以210=1024=1k作为计算单位eg. 2716=>2k××8 ; 6264=>8k××8 问2716, 6264各有多少根地址线? ?ROMROM----Read Only Memory, ROM中的信息一旦写入就不能随意更改, 故称为只读存储器1.1.只读存储器的结构及分类只读存储器的结构及分类结构：结构：地址译码器的作用：缓冲器的作用：存储矩阵工作原理：地址译码器存储矩阵2n×m输出缓冲器D0D1Dm-1A0A1An-1图图2.1 ROM的基本结构框图的基本结构框图W1W2n-1W0022709第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM)存储矩阵工作原理：存储矩阵工作原理：基本工作原理=>存在的问题： 当内存单元数较多时，使译码器结构复杂，输出线多采用双译码结构，如下图所示:图图2.2 4×4ROM的存储矩阵的存储矩阵W0W1W2W3D0D1D2D3Vdd存储矩阵2n×m输出缓冲器D0D1Dm-1AkAk-1A0图图2.3 双译码双译码ROM结构框图结构框图行地址译码器列地址译码器Ak+1An-1…022709第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM)ROM实际结构：地址译码器：地址译码器： 双地址译码： 2个2—4译码器替换 了1个4—16译码器存储矩阵：存储矩阵：16*1缓冲器：缓冲器：与与3 3总线结构的连接：总线结构的连接：问题： 如何组成16*n的存储器？ 芯片级？ 电路板级？Vdd行地址译码器列地址译码器OEA0A1A2A3Di图图2.4 16×1 ROM阵列阵列022709第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM) 分类：分类： ROM存储矩阵的各基本存储单元中信息的存储是用MOS管的接通或断开状态来实现的。

根据使用者的要求来确定ROM中各个管子的状态——对ROM编程；根据根据不同的编程方式编程方式ROM常分为以下三种分为以下三种：①①掩膜编程的ROM——ROMROM②②现场编程ROM——PROMPROM(Programmable Read Only Memory) 用户可以使用编程器将所需的信息一次性写入，不可更改③③可改写、可编程ROM——EPROMEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)根据擦去信息根据擦去信息所用的方法，又可分为可分为：UVEPROMUVEPROM————用电信号编程，用紫外线擦除；编程后覆盖窗口EEPROM(EEPROM(E E2 2PROMPROM) )————用电编程，用电擦除；但写入数据的次数有限，一般几百次至几万次不等可字节擦除/写入！022709第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM)2.2.只读存储器典型产品举例只读存储器典型产品举例A.Intel 2716 UVEPROM(2732; 2764; 27128等)读方式:维持方式: 525mW=>132mW编程方式: PGM上加50ms宽的正脉冲;O0~O7用于数据输入。

程序检查:编程禁止:用于实现对多个并联2716的编程擦除:整片擦除→所有位被置1地址线地址线内存单元数内存单元数数据线数据线数据位数数据位数控制线控制线表2.1 2716的工作方式022709第二章微型计算机的存储器2.1 只读存储器只读存储器(ROM)B.Intel 2816 EEPROM当要向一个指定单元写入信息时, 要先擦除(使各位都为1), 然后再写入(必要位改成0);擦除和写入时,Vpp上加一个21v的编程脉冲信号, 脉冲宽度9~15ms;片擦除时,输入端保持高电平, 约需10ms;维持方式时可降低功耗约50%;表2.2 2816的工作方式022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)RAM——RAM——随机存取存储器随机存取存储器(Random Access Memory)特点：特点：可随时直接读、写; 是易失性存储器; ;分类：分类：1.RAM1.RAM的基本结构的基本结构D0D1Dm-1存储矩阵2n×m三态缓冲器An-1A1A0图图2.7 RAM的的结构框图结构框图地址译码器存储器读写控制逻辑R/WOE….…..….….….CE022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)2.2.静态基本存储电路静态基本存储电路A. A. 特点特点/ /工作原理工作原理: :①①掉电后信息全部丢失掉电后信息全部丢失; ;②②管子较多管子较多, ,总有一组总有一组MOSMOS管导通管导通, , 功耗较大功耗较大③③非破坏性读出数据非破坏性读出数据④④数据无需刷新数据无需刷新, , 使用方便使用方便基本工作原理 +地址译码器022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)+ +地址总线+ +控制总线 + +数据总线022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)+ +多内存单元022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)B. B. 典型芯片典型芯片Intel 2128 NMOS Intel 2128 NMOS 静态静态 RAMRAM它是由它是由2k*82k*8位组成的位组成的16k16k位静态位静态RAM(SRAM)RAM(SRAM)维持状态功耗降至工作时的维持状态功耗降至工作时的1/41/4左右。

左右表表2.3 2128 RAM 功能表功能表022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)3.3.动态基本存储电路动态基本存储电路动态存储电路具有元件少动态存储电路具有元件少, , 功耗低的优点功耗低的优点, , 在大容量存储器中得到在大容量存储器中得到广泛应用广泛应用; ;动态存储电路有动态存储电路有4 4管型、管型、3 3管型和单管型管型和单管型( (如图所示如图所示);); A. A. 特点特点: :集成度高集成度高; ; 成本低成本低; ; 功耗低功耗低; ; 特别是维持功耗低的优点特别是维持功耗低的优点, , 适合做大容量存储器适合做大容量存储器; ; 但需要每隔但需要每隔2ms2ms左右进行一次刷新左右进行一次刷新, , 且数据的读出是破坏性的且数据的读出是破坏性的, , 即即CgCg的电压一般从的电压一般从0.2v0.2v将下降为将下降为0.1v, 0.1v, 所以数据读出后还要对存储电路进行回写所以数据读出后还要对存储电路进行回写CgT列选择线列选择线行选择线行选择线刷新放大器数据I/O022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)B. B. 典型芯片典型芯片Intel 2116 Intel 2116 动态动态存储器存储器(DRAM)(DRAM) 2116 2116是由单管存储电路组成的是由单管存储电路组成的16k*116k*1位的位的DRAM; DRAM; A0~A6A0~A6分时复用构成分时复用构成1414条地址输入端。

条地址输入端首先首先 -RAS-RAS有效有效, , 使使 A0~A6A0~A6上的上的行地址输入锁存行地址输入锁存, , 再使再使 -CAS-CAS有效有效, , 将将A0~A6A0~A6上的列地址输入锁存上的列地址输入锁存; ; -RAS-RAS同时起同时起CECE的作用的作用, , 而而-CAS-CAS同时起同时起-OE-OE的作用 刷新按行进行刷新按行进行, 2ms, 2ms内对内对A0~A6A0~A6的的128128行行( (每行每行128128个个) )刷新一遍刷新一遍刷新操作只需使刷新操作只需使 -RAS-RAS为低电平为低电平( (读入行地址读入行地址), ), 而而 -CAS-CAS为高电平就为高电平就可以对该行内存刷新可以对该行内存刷新022709第二章微型计算机的存储器2.2 随机存取存储器随机存取存储器(RAM)4.FLASH4.FLASH存储器存储器它也是一种可擦除、可改写的只读存储器它也是一种可擦除、可改写的只读存储器; ; 与与EEPROMEEPROM相比相比, , 最大的特点就是擦除、改写的速度快最大的特点就是擦除、改写的速度快; ;容量大。

容量大 (P37~p40)(P37~p40)接口类型接口类型: : ①①标准的并行接口标准的并行接口 ② ②NAND(NAND(与非与非) )型闪存型闪存 ③③串行接口的串行接口的FLASHFLASH存储器存储器022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展1.1.存储器芯片的选择存储器芯片的选择————类型、容量、速度类型、容量、速度A.A.存储器存储器类型类型的的选择选择ROMROM————ROMROM、、PROMPROM、、EPROM(UVEPROM; EEPROM)EPROM(UVEPROM; EEPROM)RAMRAM————SRAMSRAM、、DRAM(DRAM(考虑如何刷新考虑如何刷新) )FLASHFLASH————结合了上面二者的优点结合了上面二者的优点; ; 但其本质上仍然是但其本质上仍然是ROM, ROM, 速度比速度比RAMRAM慢得多B.B.存储容量的选择存储容量的选择根据需要确定容量根据需要确定容量, , 适当留有余地适当留有余地; ; 选择芯片时选择芯片时, , 根据位数确定芯根据位数确定芯片数量片数量; ; 同时考虑价格因素。

同时考虑价格因素C.C.存储器芯片与存储器芯片与CPUCPU工作速度的匹配工作速度的匹配022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展2.2.存储器芯片组的连接存储器芯片组的连接A.A.单片连接单片连接地址总线从低位起一一对应，地址总线从低位起一一对应，CSCS接地；接地；数据总线数据总线(D0(D0~D7)D7)一一对应；一一对应；控制总线控制总线(WR;RD)(WR;RD)一一对应；一一对应；总线表达方式：总线表达方式：清晰；归类；由网络标号实际表达连接关系022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展B B. .存储器位数的扩展存储器位数的扩展 位扩展常见于位扩展常见于RAMRAM；；问题：问题：用2n*1位的存储器芯片组成2n*8位存储器？ (Din与Dout是分开的？)022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展B B. .存储器位数的扩展存储器位数的扩展问问题题：：用2n*4位的存储器芯片组成2n*8位存储器？022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展①①线选法线选法——用余下的高位地址线连接各存储器芯片的CS优点：优点：简单；简单；缺点：缺点：地址不地址不一定一定连续，连续，且有相当多的地且有相当多的地址不允许使用址不允许使用( (地址冲突地址冲突) )；；无无0000H0000H地址；地址；注意：注意：还余4根高位地址线：A12~A15022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展①①线选法线选法线选法最多可扩展的芯片数线选法最多可扩展的芯片数= =剩余的高位地址线数剩余的高位地址线数问题：问题：地址不连续？地址冲突？(无0000H地址?)如何求取各芯片的地址范围？022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展②②部分译码部分译码——对其余的高位地址线部分译码 优点：优点：地址连续；地址连续；按需设计，按需设计，使译码器使译码器比较简单；比较简单； 缺点：缺点：存在地址重存在地址重叠叠——影响了影响了地址区的有地址区的有效使用效使用；；022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展②②部分译码部分译码问题：扩展问题：扩展8 8片存储器需什么译码器？扩展片存储器需什么译码器？扩展1616片存储器？片存储器？3232？？6464？？022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展③③全译码全译码——对剩余的高位地址线全译码(剩余地址线数=CPU地址线数-存储器芯片地址线数) 优点：优点：地址连续且唯一确定地址连续且唯一确定( (无重叠无重叠) )；可获得最大地址空间；；可获得最大地址空间； 缺点：缺点：译码器相对比较复杂；译码器相对比较复杂； 目的：目的：A.A.地址唯一确定地址唯一确定( (无重叠无重叠) )；；B.B.获得最大地址空间；获得最大地址空间； 方法：余方法：余1 1根地址线：根地址线：1-21-2译码译码( (反相器反相器) ) 余余2 2根地址线：根地址线：2-42-4译码器译码器 余余3 3根地址线：根地址线：3-83-8译码器译码器 余余4 4根地址线：根地址线：4-164-16译码器译码器 余余5 5根地址线：根地址线：5-325-32译码器译码器(2(2-4译码器+3+3-8译码器； 反相器+4+4-16译码器) ) 余余6 6根地址线：根地址线：6-646-64译码器译码器(2(2-4译码器+4+4-16译码器; 3 3-8译码器+3+3-8译码器) ) ┊ ┊最简单容易的最简单容易的选择，理论上选择，理论上用现有的译码用现有的译码器可以构造任器可以构造任意位的译码器意位的译码器 ↓022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展C C. .存储器存储单元的扩展存储器存储单元的扩展③③全译码全译码构造构造5-325-32译码器译码器问题：如何用反相器问题：如何用反相器+4-16+4-16译码器构造译码器构造5-325-32译码器？译码器？ 用用2-42-4译码器接低位地址线，译码器接低位地址线，3-83-8译码器接高位地址线？译码器接高位地址线？ 如何构造如何构造6-646-64译码器？译码器？( (思考：存储器采用行译码思考：存储器采用行译码+ +列译码以简化译码器结构，列译码以简化译码器结构，why?why?) )022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展D D. .应用举例应用举例①①关于线选法关于线选法egeg. .某系统需要配置一个某系统需要配置一个4k*84k*8位的静态位的静态RAMRAM。

试问：用几片试问：用几片2114(1k*42114(1k*4位位) )组成该存储器？用线选法如何构成这组成该存储器？用线选法如何构成这个存储器：试画出连线简图，并注明各芯片所占的存储空间个存储器：试画出连线简图，并注明各芯片所占的存储空间②②关于全译码关于全译码( (对其余的高位地址线全译码对其余的高位地址线全译码) )egeg. .用用四片四片1k*81k*8位的静态位的静态RAMRAM一片2~42~4译码器，一片译码器，一片4~164~16译码器，译码器，请构成请构成4k*84k*8位容量的存储器，画出连接图并要求：地址唯一确位容量的存储器，画出连接图并要求：地址唯一确定；给出每块芯片的寻址范围；扩展到定；给出每块芯片的寻址范围；扩展到64k*864k*8位还要增添什么器件位还要增添什么器件③③关于部分译码关于部分译码( (对其余的高位地址线部分译码对其余的高位地址线部分译码; ; 存在地址重叠存在地址重叠——影响了地址区的有效使用，也限制了存储器的扩展影响了地址区的有效使用，也限制了存储器的扩展) )022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展022709第二章微型计算机的存储器2.3 微型计算机存储器的组成与扩展微型计算机存储器的组成与扩展022709第二章微型计算机的存储器作业作业1.UVEPROM1.UVEPROM和和EEPROMEEPROM都可以改写芯片的内容都可以改写芯片的内容, ,在使用上他们有什么不同？在使用上他们有什么不同？2.EPROM,PROM,2.EPROM,PROM,动态动态RAM,RAM,静态静态RAMRAM等存储器等存储器, ,哪几类是可以随时读写的？哪几类是可以随时读写的？3.3.某某ROMROM芯片有芯片有1010个地址输入端和个地址输入端和4 4个数据输出端个数据输出端, ,该芯片的存储容量是多该芯片的存储容量是多少位？少位？4.4.说明静态说明静态RAMRAM和动态和动态RAMRAM的主要区别的主要区别, ,使用时应如何选用？使用时应如何选用？5.5.现有现有1k*81k*8位的位的RAMRAM芯片若干片芯片若干片, ,若用线选法组成存储器若用线选法组成存储器, ,有效的寻址范围有效的寻址范围最大是多少千字节？若用最大是多少千字节？若用1 1个个3~83~8译码器来产生片选信号译码器来产生片选信号, ,则有效的寻址范则有效的寻址范围最大又是多少？若要将寻址范围扩展到围最大又是多少？若要将寻址范围扩展到64kB,64kB,应选用什么样的译码器来应选用什么样的译码器来产生片选信号？产生片选信号？6.6.某系统需要配置一个某系统需要配置一个4k*84k*8位的静态位的静态RAMRAM。

试问试问: :用几片用几片2114(1k*42114(1k*4位位) )组组成该存储器？用线选法如何构成这个存储器成该存储器？用线选法如何构成这个存储器: :试画出连接简图试画出连接简图, ,并注明各并注明各芯片所占的存储空间芯片所占的存储空间7.7.用四片用四片1k*81k*8位的静态位的静态RAMRAM一片2~42~4译码器译码器, ,一片一片4~164~16译码器译码器, ,请构成请构成4k*84k*8位容量的存储器位容量的存储器, ,画出连接图并要求画出连接图并要求:1):1)地址唯一确定地址唯一确定;2);2)给出每块给出每块芯片的寻址范围芯片的寻址范围;3);3)扩展到扩展到64k*864k*8位还要增添什么器件位还要增添什么器件? ?022709。