計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)(10存儲(chǔ)器)

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1、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)第五章存儲(chǔ)器1主存儲(chǔ)器基本概念：字為單位存放，包含N位二進(jìn)制碼元，N為字長(zhǎng)。存儲(chǔ)矩陣，地址，讀/寫功能。A1A0AnX0X1X2n-1行地址譯碼器讀寫放大器讀/寫控制I/O存儲(chǔ)矩陣存儲(chǔ)器地址寄存器MAR存儲(chǔ)器緩沖寄存器MBR2二、分類1、從存/取功能分：①只讀存儲(chǔ)器(Read-Only-Memory）②隨機(jī)讀/寫（Random-Access-Memory）2、從工藝分：①雙極型②MOS型3隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）RAM分類——1）靜態(tài)RAM：存儲(chǔ)單元由靜態(tài)MOS電路或雙極型電路組成

2、。2）動(dòng)態(tài)RAM：利用MOS電容存儲(chǔ)信息。1．RAM結(jié)構(gòu)和工作原理A1A0A7X0X1X255Y0Y1Y15A9A8A11行地址譯碼器讀寫控制電路列地址譯碼器I/O存儲(chǔ)矩陣4電路構(gòu)成——1）存儲(chǔ)矩陣：有n×m個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存一位二進(jìn)制信息（1或0）。存儲(chǔ)單元的數(shù)量又稱為存儲(chǔ)容量。2）地址譯碼器：分行地址、列地址譯碼器。在給定兩組地址碼后，選中一行和一列交叉點(diǎn)處的存儲(chǔ)單元。3）讀/寫控制電路：當(dāng)=1時(shí)為讀出數(shù)據(jù)操作；當(dāng)=0時(shí)為寫入數(shù)據(jù)操作。4）片選控制電路：低電平有效，開始工作。5）輸入

3、/輸出電路：55.1.2線性譯碼器RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器圖5.365.1.3靜態(tài)存儲(chǔ)單元RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器。有使能端圖5.575.1.4雙向譯碼方式行地址，列地址A1A0A7X0X1X255Y0Y1Y15A9A8A11行地址譯碼器讀寫控制電路列地址譯碼器I/O存儲(chǔ)矩陣8雙向譯碼方式9雙向譯碼方式靜態(tài)單元10雙向譯碼方式完整結(jié)構(gòu)圖115.1.5存儲(chǔ)器擴(kuò)展字?jǐn)U展適用于每片RAM,ROM位數(shù)夠用而字?jǐn)?shù)不夠時(shí)1024x8RAM例：用四片256x8位→1024x8位RAM120001110110111011

4、011111101314000111011011101101111110采用后bit位擴(kuò)展15165.1.5存儲(chǔ)器擴(kuò)展2.位擴(kuò)展175.1.5存儲(chǔ)器擴(kuò)展3.字位均擴(kuò)展方式圖5.1318靜態(tài)RAM的讀寫過程注意時(shí)間順序先后順序：數(shù)據(jù)和讀寫信號(hào)先準(zhǔn)備好，然后CS有效。概念：讀操作最小周期TR，TA存取時(shí)間，TCO片選時(shí)間。寫操作最小周期TW19動(dòng)態(tài)RAM的基本單元電容C儲(chǔ)備電能需要定時(shí)刷新電路或者讀寫過程進(jìn)行輔助內(nèi)容刷新。CC4116電路：圖5.1720動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元是利用MO

5、S管柵極電容可以存儲(chǔ)電荷的原理21只讀存儲(chǔ)器ROM內(nèi)容斷電不丟失的。但不能寫入A1A0AnX0X1X2n-1行地址譯碼器讀放大器讀/寫控制I/O存儲(chǔ)矩陣22二、舉例23地址數(shù)據(jù)A1A0D3D2D1D0000101011011100100111110A0~An-1W0W(2n-1)D0Dm24兩個(gè)概念：存儲(chǔ)矩陣的每個(gè)交叉點(diǎn)是一個(gè)“存儲(chǔ)單元”，存儲(chǔ)單元中有器件存入“1”，無(wú)器件存入“0”存儲(chǔ)器的容量：“字?jǐn)?shù)x位數(shù)”25分類：1）掩模ROM（固定ROM）——數(shù)據(jù)在制作時(shí)已經(jīng)確定，無(wú)法更改2）可編程ROM

6、（PROM）——數(shù)據(jù)由用戶寫入，但一經(jīng)寫入不能再修改3）可擦除可編程ROM（EPROM）——由用戶寫入，而且還能擦除重寫。1．ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：一個(gè)2線—4線地址譯碼器和一個(gè)4×4的二極管存儲(chǔ)矩陣組成。地址碼——A1、A0，產(chǎn)生W0~W3（字線）4個(gè)不同的地址；存儲(chǔ)矩陣——由二極管或門組成，其輸出為D0~D3（位線）在W0~W3中，任意輸出為高電平時(shí)，在D0~D34根線上輸出一組4位二進(jìn)制代碼，每組代碼稱作一個(gè)字。26掩膜ROM的特點(diǎn)：出廠時(shí)已經(jīng)固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)簡(jiǎn)單，便宜，非

7、易失性277.2.2可編程ROM（PROM）總體結(jié)構(gòu)與掩膜ROM一樣，但存儲(chǔ)單元不同28可編程ROM（PROM）總體結(jié)構(gòu)與掩膜ROM一樣，但存儲(chǔ)單元不同寫入時(shí)，要使用編程器29可擦除的可編程ROM（EPROM）總體結(jié)構(gòu)與掩膜ROM一樣，但存儲(chǔ)單元不同一、用紫外線擦除的PROM（UVEPROM）30二、電可擦除的可編程ROM（E2PROM）總體結(jié)構(gòu)與掩膜ROM一樣，但存儲(chǔ)單元不同31三、快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）為提高集成度，省去T2（選通管）改用疊柵MOS管（類似SIMOS管）324．E

8、PROM的應(yīng)用（1）實(shí)現(xiàn)組合邏輯設(shè)計(jì)；（2）作函數(shù)運(yùn)算表電路；（3）作字符發(fā)生器電路例試用EPROM實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù)33解：①將函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)最小項(xiàng)與—或式②確定存儲(chǔ)單元內(nèi)容由表達(dá)式可知函數(shù)Y1和Y2相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中各有4個(gè)存儲(chǔ)單元為1。③畫出用EPROM實(shí)現(xiàn)的邏輯圖，1A1B1CY1Y2m7m6m5m4m3m2m1m0地址譯碼器與門陣列或門陣列3435