主要内容：

半导体存储器基本概念
微机中的存储器系统
半导体存储器芯片的外部特性及其与系统的链接
存储器接口设计（存储器扩展技术）
高速缓存

先前所说的内存，基本都是从逻辑层面描述
这章开始，以芯片角度描述存储器

半导体存储器概述

半导体存储器，由能够表示二进制数 ‘0’和‘1’的。具有记忆功能的半导体器件组成。
能存放一位二进制数的半导体器件称为一个存储器单元
若干存储元构成一个存储单元。

每个存储单元由12个存储元构成

半导体存储器的分类

随机存取存储器（RAM）
只读存储器（ROM）

RAM可以随时读写，但是必须要有后备电源

RAM 简介

根据存储元的性质，氛围：

静态存储器(SRAM) –> 存储元为双稳态电路
动态存储器(DRAM) –> 存储元为电容

双稳态电路，速度快并且稳定，但是成本高，一般被用于设计Cashe
电容存储元，需要定期得充/放电

ROM简介

只读存储器（ROM，Read Only Memory

掩模ROM
一次性可写ROM
EPROM
EEPROM

EPROM和EEPROM两者被称为可读写ROM

半导体存储器的主要技术指标

存储容量
- 存储单元个数每单元的二进制数位数
存取时间
- 实现一次读/写所需要的时间
存取周期
- 连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间
可靠性，功耗

微型机中的存储器系统

微型机中的存储器总体上包括：
- 内存（内存储器
  - 主内存
  - 高速缓冲存储器
- 外存储器
  - 联机外存–e.g. 硬盘
  - 脱机外存–e.g. cd
内存和外存在工作速度、容量、价格、制造材料等各方面都不同

	内存	外存
速度	快	慢
容量	小	大
单位容量价格	高	低
制造材料	半导体	磁性材料

存储器系统：
- 将两个或以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件或软硬件相结合的方式连接起来，使整个系统的存储速度接近最快的存储器，容量接近最大的存储器，价格接近于最便宜的存储器。
微型计算机中的存储系统主要有：
- Cache存储器系统
- 虚拟存储器系统

Cache存储系统

Cache存储系统由高速缓冲存储器(Cache)和主内存构成，由硬件系统负责管理。
- 对程序员透明
主要设计目标：
- 提高CPU访问内存的存取速度。

当命中率足够高时，整个Cache存储系统的：

访问速度接近与Cache的存储速度；
存储容量接近与主存的容量；
价格接近与主存的价格。

系统存取时间

命中率Cache存取时间+不命中率主存存取时间

虚拟存储器系统

虚拟存储器系统由主内存和部分硬磁盘构成，主要由操作系统管理。
- 对应用程序员是透明的
主要设计目标：
- 扩大存储容量

微机存储器金字塔

内存单元编址

8088 总线信号

为研究对内存对访问，从芯片外部看系统总线，通过信号对cpu对控制

IO/#M=0
- #RD=0 –> #MEMR=0
- #WR=0 –> #MEMW=0

存储器编址

高位地址，又称为，片选地址。用于选择芯片。
地位地址，用于选择芯片上的单元。
片选信号:–> 该信号有效时，表示选中芯片

译码电路：
将输入的一组高位地址通过变换，产生一个有效的输出信号，用于选中某一个存储器芯片，从而确定了该存储器芯片在内存中的地址范围。

RAM

随机存取存储器

特点：
- 可以随机读或写操作
- 掉电后存储内容即丢失
类型：
- 静态随机存取存储器(SRAM)
- 动态随机存取存储器(DRAM)

要求：利用已有存储器芯片，设计需要的半导体存储器

DRAM

动态随机存取存储器

电容只要有回路存在，就不可避免地存在泄漏

存储元主要由电容构成；
主要特点：
- 需要定时刷新

定时刷新: 定时对存储元进行读或写操作（电容充电、放电）
因为外部控制系统太过于复杂，不适合作为课堂案例学习。

SRAM

静态随机存取存储器
存储元由双稳电路构成，存储信息稳定。
示例芯片：SRAM 6264

SRAM 6264

容量:
- 12K8b
主要引脚:
- 地址线:;
- 数据线:;
- 输出允许信号: #OE;
- 写允许信号: #WE;
- 片选信号: #

6264工作过程

读操作
写操作

A0-A12 有效时，表示确定找到了芯片的具体单元
#为低电平，并且同时为高电平，表示芯片具备工作条件
端为低电平的话，表示表示执行写操作
数据总线到上就会有有数据被写入

ROM

ROM 最大的优点，就是不需要后备电源

EPROM

可多次编程写入；
掉电后内容不丢失；
内容的擦出需用紫外线擦除器。(每个单元都是FFH)

EPROM 芯片因其较高的稳定性，使用时常用作程序存储器，存放相应的控制程序。

RAM 芯片则因其便利性，常用作数据存储器，存放操作的数据。

EPROM 2764

8K8bit 芯片
地址信号: A0—-A12
数据信号: D0—-D7
输出信号:
片选信号:
编程脉冲输入:
其引脚与SRAM6264完全兼容。

6264 和 2764 完全兼容，都是双列直插

2764工作方式

数据读出
- 可在线随机读取
编程写入
- 不可在线写操作；
- 需专用编程写操作环境。在编程写脉冲口感女孩子下完成写操作（每一个写脉冲写入1字节数据）
擦除
- 紫外光擦除

一旦连接系统，只有读操作的工作方式

EEPROM

可在线编程写入；
掉电后内容不丢失；
电可擦除。

工作方式

数据读出
编程写入
- 字节写入：每次写入一个字节
- 自动页写入：每次写入一页（1～32字节
擦除
- 字节擦除：一次擦除一个字节
- 片擦除：一次擦除整片

典型EEPROM芯片98C64A

8K8bit芯片
13根地址线 (A0—-A12)
8位数据线 (D0—-D7)
输出允许信号 ()
写允许信号 ()
片选信号()
状态输出端(READY/)
- 少了一个
- READY状态，高电平，才可以写

工作时序

写操作，OE端全程高电平，WE端全程低电平
READY端为高电平，才能开始写

EEPROM的应用

可通过程序实现对芯片的读写；
仅当 READY/#BUSY=1 时才能进行“写”操作
‘写’操作的方法：
1. 根据参数定时写入
2. 通过判断 READY/#BUSY端的状态进行写入
- 仅当该端为高电平时才可写入下一个字节
1. 中断控制方式
- 当READY/#BUSY端为高电平时，该高电平可作为中断请求

范例：

将一片98C64A接到系统总线上，使其地址范围在3E000H～3FFFFH之间。并编程序将芯片的所有存储单元写入66H。

题目分析：
- 硬件设计：实现存储器芯片与系统的连接
- 软件设计：通过定时方式循环向各单元写入66H
  –> 根据芯片参数：每100us写入1字节数

地址范围刚好是8K个地址编码

软件设计
通过定时方式进行写操作:

START:  MOV AX, 3E00H
        MOV DS, AX
        MOV SI, 0000H
        MOV CX, 8192
AGAIN:  MOV AL, 66H
        MOV [SI], AL
        CALL TDELAY120us
        INC SI
        LOOP AGAIN
        HLT

Flash的特点

通过向内部控制寄存器写入命令的方法来控制芯片的工作方式
通过读状态寄存器的值，获取芯片当前工作状态
与SRAM的区别：
- 在进行写入和擦除操作时需要12V编程电压
与普通EEPROM的区别：
- 通过读状态寄存器的内容确定是否可继续写入