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微型计算机原理及应用1机原理中南大学中国水利水电出版社

第5章 存储器系统2概述存储器的一般概念存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放计算机的程序指令、要处理的数据、运算结果以及各种需要计算机保存机原理的信息，是计算机中不可缺少的一个重要组成部分。从记忆信息的角度讲，计算机中的存储器就相当于人的大脑。存储容量的单位为字节（B）、千字节（KB）或兆字节（MB）。存储器有两种基本操作：读和写。读操作是指从存储器中读出信息，不破坏存储单元中原有的内容，所以读操作是非破坏性的操作。写操作是指把信息写入（存入）存储器，新写入的数据将覆盖原有的内容，所以写操作是破坏性的。

5.1.2存储器的分类3计算机的存储器，从体系结构的观点来划分，可根据其是设在主机内还是主机外分为内部存储器和外部存储器两大类。内部存储器（简称内存或主存）是计算机主机的组成部分之一，用来存储当前运行所需要的程序和数据，CPU可以直接访问内存并与其交换信息。相对外部存储器（简称外存）而言，内存的容量小、存取速度快。而外存刚好相反，外机原理存用于存放当前不参加运行的程序和数据，CPU不能对它进行直接访问，而必须通过配备专门的设备才能对它进行读写（如磁盘驱动器等），这点是它与内存之间的一个很本质的区别。外存容量一般都很大，但存取速度相对比较慢。存储器使用的存储介质有半导体器件、磁性材料、光盘等。

半导体存储器按照工作方式的不同，可以分为随机存取存储器（RAM，也叫读写存储器）和只读存储器（ROM）。随机存取存储器RAM读写存储器按其制造工艺可以分为双极型半导体RAM和金属氧化物半导体（MOS）RAM。只读存储器ROM根据制造工艺的不同，只读存储器分为ROM、PROM、EPROM、E2PROM几类。只读存储器在工作时只能读出机原理，不能写入，掉电后不会丢失所存储的内容。掩膜式只读存储器（ROM）可编程ROM（PROM）可擦除的PROMEPROM（EEPROM）芯片和RAM有本质区别：首先它们不能像RAM芯片那样随机快速地写入和修改，它们的写入需要一定的条件（这一点将在后面详细介绍）；另外，RAM中的内容在掉电之后会丢失，而EPROM（EEPROM）则不会，其上的内容一般可保存几十年。4

5.1.3存储器芯片的主要技术指标5存储容量存储器芯片的存储容量用“存储单元个数×每存储单元的位数”来表示。存取时间和存取周期存取时间又称存储器访问时间，即启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需要的时间。机原理3．可靠性4．功耗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，而且可以提高存储系统的可靠性

5.2 随机存取存储器RAM6随机存取存储器RAM主要用来存放当前运行的程序、各种输入/输出数据、中间运算结果及堆栈等，其存储的内容既可随时读出，也可随时写入和修改，掉电后内容会全部丢失。5.2.1静态随机存储器（SRAM）机原理静态RAM的基本存储电路（即存储元）一般是由6个MOS管组成的双稳态电路（T1截止、T2导通为状态“1”，T2截止、T1导通为状态“0”），如图5-1所示。

机原理I/OT1T2T3T4T5T6X地址选择线VccABI/OY地址选择线T8T7所有存储元共用此电路7

机原理1．6264存储芯片的引脚及其功能6264芯片是一个8K×8bit的CMOSSRAM芯片，其引脚如图5-2所示。8

机原理2．6264的工作过程对6264芯片的存取操作包括数据的写入和读出。写入过程的工作时序如图5-3所示。9

机原理读出过程的工作时序如图5-4所示。10

3．SRAM芯片的应用11在了解了SRAM芯片的外部引脚功能和它的工作时序之后，更重要的是如何实现它与系统的连接。将一个存储器芯片接到总线上，除部分控制信号及数据信号线的连接外，主要是如何保证该芯片在整个内存中占据的地址范围能够满足用户的要求。机原理可以说，掌握了存储器的地址译码方法，就掌握了存储器芯片应用的精髓。下面来介绍决定芯片存储地址空间的方法和如何实现译码。（1）地址译码方式。存储器的地址译码方式可以分为两种：全地址译码和部分地址译码。

机原理1）全地址译码方式。所谓全地址译码，就是构成存储器时要使用全部20位地址总线信号，即所有的高位地址信号用来作为译码器的输入，低位地址信号接存储芯片的地址输入线，从而使得存储器芯片上的每一个单元在整个内存空间中具有惟一的一个地址。12

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机原理2）部分地址译码方式。顾名思义，部分地址译码就是仅把地址总线的一部分地址信号线与存储器连接，通常是用高位地址信号的一部分（而不是全部）作为片选译码信号。14

机原理【例5-1】用存储器芯片SRAM6l16构成一个4KB的存储器，要求其地址范围在78000H～78FFFH之间。图5-9所示是6116芯片