第7章 emory 存储器是大多数数字系统和计算机中不可缺 少的部分,本章首先通过实训使读者了解电可编 程只读存储器 EPROM的使用方法,然后详细介绍 RAM和ROM的种类及工作原理,最后介绍几种常用 的集成存储器芯片以及存储器的具体应用
第7章 存 储 器 (Memory) 存储器是大多数数字系统和计算机中不可缺 少的部分，本章首先通过实训使读者了解电可编 程只读存储器EPROM的使用方法，然后详细介绍 RAM和ROM的种类及工作原理，最后介绍几种常用 的集成存储器芯片以及存储器的具体应用
●实训电路图 14 LED×8 Q 8 Q3 15 D 单脉冲发生器 EP 10 3 ET CP LD I 25]A7 9 D3 5 A8 RD 24 4 10 17 +5V D 11 18 20 6 OE 27 PGM 5109×8 PP
● 实训电路图 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0000 01111111 1000 11111111 0100 00111111
◆存储器的种类 按照内部信息的存取方式,存储器通常可以分为RAM和ROM; RAM: Random Access Memory随机存取存储器 ROM: Read Only Memory 见读存储器 随机存取存储器RAM 1、RAM结构(存储矩阵\地址译鸦、片选和读写) 1)存储矩阵 存储器容量: 32行×32列矩阵 256×4 (字数)×(位数) 存储器单元选择: 32根行线、8根列线 0o o ▲因此,该RAM存储短阵共需要3根行选择线X1~X1和8根列选择线YV
按照内部信息的存取方式，存储器通常可以分为RAM和ROM； ◆存储器的种类 (存储矩阵、地址译码、片选和读写) 32行×32列矩阵 存储器容量： 256×4 （字数）×（位数） 存储器单元选择： 32根行线、8根列线 1） 存储矩阵 ▲ 因此，该RAM存储矩阵共需要32根行选择线X0~X31和8根列选择线Y0~Y7。 随机存取存储器RAM 1、RAM结构 RAM: Random Access Memory 随机存取存储器 ROM: Read Only Memory 只读存储器
2)地址译码 23=8 译码器 位线 Yo Y1 =32 人1 AAAAA 译码器 x)1 X 31 字线 AA0=00011l1选中哪个单元? 31,0 ▲因此,该RAM存储矩阵共需要5+3根地址线AA即可全部寻址
A7~A0=00011111时，选中哪个单元? ▲ 因此，该RAM存储矩阵共需要5+3根地址线A7~A0即可全部寻址。 2）地址译码 译 码 器 …… 2 5=32 A0 A1 A2 A3 A4 译码器 A5 A6 A7 2 3=8 1 1 1 1 1 0 0 0 字线 位线 [31，0]
3)读/写与片选控制 CS叫1时:所有的/O端均被禁止,不能进行读或写操作。 CS=0时:相应片存储器被选中,可进行读或写操作。 R/W=1,执行读操作,将存储单元中的数据送到输出端; R/W=0,执行写操作,将/端数据写入存储单元中。 Yo Y1 Yo YI Y Y1 R/w · CS XXXX CS CS 6X31b♂bb6b66666
3）读/写与片选控制 CSW CSCSCS R R/W =1时：所有的I/O 端均被禁止，不能进行读或写操作。 =0时：相应片存储器被选中，可进行读或写操作。 CSCS R/ =1 W ，执行读操作，将存储单元中的数据送到输出端； R/ =0 W ，执行写操作，将I/O端数据写入存储单元中
片选与读写控制电路 D D 当片选信号CS=1时,三态 2 门G1,G2,G3均为高阻态,此 片未选中,不能进行读或写操 Ⅰ/O EN Ga 作。当片选信号CS=0时,芯 R/w 片被选中。若R/=1,则G3 导通,G1、G2高阻态截止。此 时若输入地址A7~A0为 EN G 00011,于是位于31,0的 存储单元所存储的信息送出到 IO端,存储器执行的是读操作;若R四=0,则G1、G2导通,G3高阻态截止, O端的数据以互补的形式出现在数据线D、D,并被存入31,0存储单元, 存储器执行的是写操作
当片选信号 =1时，三态 门G1，G2，G3均为高阻态，此 片未选中，不能进行读或写操 作。当片选信号 =0时，芯 片被选中。若R/ =1，则G3 导通，G1、G2高阻态截止。此 时 若 输 入 地 址 A7 ～ A0 为 00011111，于是位于[31，0]的 存储单元所存储的信息送出到 片选与读写控制电路 I/O端，存储器执行的是读操作；若R/ =0，则G1、G2导通，G3高阻态截止， I/O端的数据以互补的形式出现在数据线D、 上，并被存入[31，0]存储单元， 存储器执行的是写操作。 CSCS W W D
Ao a A2 A3 A4 A5 AA RAM结构示意图 256×4RAM Do du da D2 R 随机存取存储器RAM 用于存放二进制信息(数4-行 读 据和运算的中间结果等)。 它可以在任意时刻,对任 地址译码器 存储矩阵 1/0 意选中的存储单元进行信 电 息的存入(写)或取出 路 (读)的信息操作,因此 称为随机存取存储器。其 cs R/n 结构示意图如图72所示。 列地址译码器 Ai+ Ar ◆RAM的结构 随机存取存储器一般由存储矩阵、地址译码器、片选控制和读/写控制电 路等组成,参见图72
随机存取存储器RAM 用于存放二进制信息（数 据和运算的中间结果等）。 它可以在任意时刻，对任 意选中的存储单元进行信 息的存入（写）或取出 （读）的信息操作，因此 称为随机存取存储器。其 结构示意图如图7.2所示。 ◆ RAM的结构 随机存取存储器一般由存储矩阵、地址译码器、片选控制和读/写控制电 路等组成，参见图7.2。 RAM结构示意图 D0 D1 D2 D3 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A8 R/ W CS 256×4 RAM
2、RAM的存储单元 RAM的核心元件是存储矩阵中的存储单元,按工作原理分,RAM的存储 单元可分为 1.静态存储单元(SRAM) 2.动态存储单元DRAM SRAM是利用双稳态触发器来保存信息的,只要不断电,信息是不会 丢失的,所以谓之静态; DRAM利用M0S(金属氧化物半导体)电容存储电荷来储存信息,电 容是会漏电的,所以必须通过不停的给电容充电来维持信息,这个充电 的过程叫再生或刷新( REFRESH)。由于电容的充放电是需要相对较长 的时间的,DRAM的速度要慢于SRAM。但SRAM免刷新的优点需要较复杂的 电路支持,如一个典型的SRAM的存储单元需要六个晶体管(三极管)构 成,而DRAM的一个存储单元最初需要三个晶体管和一个电容,后来经过 改进,就只需要一个晶体管和一个电容了。由此可见,DRAM的成本、集 成度、功耗等明显优于SRAM
2、 RAM的存储单元 RAM的核心元件是存储矩阵中的存储单元，按工作原理分，RAM的存储 单元可分为: 1. 静态存储单元(SRAM) SRAM是利用双稳态触发器来保存信息的，只要不断电，信息是不会 丢失的，所以谓之静态； DRAM利用MOS （金属氧化物半导体）电容存储电荷来储存信息，电 容是会漏电的，所以必须通过不停的给电容充电来维持信息，这个充电 的过程叫再生或刷新（REFRESH）。由于电容的充放电是需要相对较长 的时间的，DRAM的速度要慢于SRAM。但SRAM免刷新的优点需要较复杂的 电路支持，如一个典型的SRAM的存储单元需要六个晶体管（三极管）构 成，而DRAM的一个存储单元最初需要三个晶体管和一个电容，后来经过 改进，就只需要一个晶体管和一个电容了。由此可见，DRAM的成本、集 成度、功耗等明显优于SRAM。 2. 动态存储单元DRAM
3、RAM的扩展(RAM的扩展分为位扩展和字扩展两种 1.位扩展 例71试用1024×1RAM展成1024×8存储器 解:扩展为1024×8存储器需要N总存储容量片存储容量024×8-8片) 1024×1RAM的片数为 1024×1 ◆各片地址线的寻址范围相同:0001103FH 110o 1024×1 RAM A0A1… Ag RWcS
3、 RAM的扩展 ( RAM的扩展分为位扩展和字扩展两种) 1. 位扩展 例7.1 试用1024×1RAM扩展成1024×8存储器。 解：扩展为1024×8存储器需要 1024×1RAM的片数为: N=总存储容量÷片存储容量= =8(片) 1024 1 1024 8 ◆ 各片地址线的寻址范围相同： 00 0000 0000 ~ 11 1111 1111 (000H~3FFH)
2.字扩展 字数若增加,地址线需要做相应的增加,下面举例说明。 例7,2试用256×4BAM的展成1024×4存储器 解:需用的256×4RAM芯片数为: N=总存储量片存储容】1024x44(片) 256×4 1/O. 1/01 1/02 1/01 256X4 RAM 0A1…A7RwCS 2线-4线译码器 用256×4RAM组成1024×4存储器
2. 字扩展 字数若增加，地址线需要做相应的增加，下面举例说明。 例7.2 试用256×4RAM扩展成1024×4存储器。 解： 需用的256×4RAM芯片数为： N=总存储容量/一片存储容量= 256 4 1024 4 =4（片） 用256×4RAM组成1024×4存储器