主存储器接口教学课件.pptx

1、1 主存储器接口主存储器接口 目前广泛使用的典型EPROM芯片有Intel公司生产的2716、2732、2764、27128、27256、27512等，其容量分别为2K8位至64K8位。前两种为24脚双列直插式封装，后几种为28脚双列直插式封装。现以Intel 2716为例对EPROM的芯片特性和接口方法进行介绍。1.芯片特性 Intel 2716是一种存储容量为16Kb（2K8位），存取时间约450ms的EPROM芯片。它只要求单一的+5V电源即可正常工作。其外部引脚排列图和内部结构框图如图所示。23 Intel 2716芯片的16Kb基本存储电路排列成128128的阵列，它们被分成8个16

2、128的矩阵，每个16128的矩阵代表2KB中的某一位。从图可知，芯片内部采用双译码方式，11条地址线中7条用于X译码，产生128条行选择线；4条用于Y译码，产生16条列选择线。当某个单元被选中时，同时产生8位输出数据。信号线CE、OE、VPP、VCC的不同组合决定了2716芯片的不同工作方式，表44列出了该芯片工作方式的选择。4 当输出允许信号OE及片选信号CE为低电平时，若VPP=+5V，则2716芯片处于读出工作状态，此时由地址所选中的存储单元内容被读出，送到数据输出线上；当CE为高电平，VPP=+5V时，不管 OE状态如何，2716芯片将处于功率下降状态，这时功耗可由525mW下降为1

3、32mW，降低75%，对机器工作十分有利；当OE为高，VPP=+5V时，不论CE状态如何，输出被禁止，呈高阻状态；当VPP=+25V,OE为高电平，并且编程脉冲输入端PGM为50ms正脉冲时，出现在O0O7上的数据（由外界加入）将被写入选中的存储单元中；当VPP=+25V，CE和OE均为低电平时，可对被写入信息进行核实，当CE为低电平，OE为高电平，VPP=+25V时，2716芯片处于编程禁止状态。52.接口方法 Intel 2716芯片与8位CPU的连接方法如下：1)低位地址线、数据线直接相连。2)工作电源VCC直接与+5V电源相连，编程电源通常由开关控制。3)CE和OE信号分别由CPU高位

4、地址总线和控制总线译码后产生，通常采用图所示的3种方法。673.接口举例（1）要求 用2716 EPROM芯片为某8位微处理器设计一个16KB的ROM存储器。已知该微处理器地址线为A0A15，数据线为D0D7，“允许访问”控制信号为M，读出控制信号为RD。画出EPROM与CPU的连接框图。（2）分析 1)每一片2716芯片的容量为2KB，构造一个16KB的EPROM存储器共需8片2716。2)2716芯片需要A0A10共11根地址线实现片内寻址，可与地址总线的低11位A0A10直接相连。3)8个芯片的片选信号CE由3-8译码器对地址A11A13译码产生，输出允许信号OE和读信号RD相连接。这样

5、除了被选中芯片CE为低，由RD信号控制进行读出外，其他7个芯片的CE全为高电平，使其工作在“功耗下降”方式。（3）实现 根据分析，可画出EPROM与CPU的连接图如图所示。当系统中还有RAM时，可由A14、A15实现分组控制、统一编址。89 常用的SRAM芯片有Intel公司生产的2114、2128、6116、6264等。现以2114芯片为例对SRAM的芯片特性和接口方法进行介绍。1.芯片特性 Intel 2114是一种存储容量为1K4位，存取时间最大为450ns的SRAM芯片。其外部引脚排列图、引脚名及内部结构图分别如图（a）、（b）、（c）所示。1011 该芯片内部将4096个基本存储电路

6、排列成6464的矩阵，由10根地址线A0A9经双译码后对其进行单元选择。其中，A3A8 6位地址用于行译码，产生64根行选择线；A0、A1、A2、A9 4根用于列译码，产生64/4根列选择线（即16根列选择线，每根同时接至4位）。从而将4096个存储元构成1KB4位的存储器。存储芯片的内部数据通过I/O电路以及输入三态门和输出三态门同数据总线相连。由片选信号CS和写允许信号WE一起控制这些三态门。当 CS和 WE均有效（低电平）时，输入三态门打开，数据信息由外部数据总线写入存储器；当CS低电平有效，而WE无效（高电平）时，输出三态门打开，从存储器读出的数据信息送至外部数据总线。122.接口方法

7、 从连接特性看，2114芯片与前面介绍的EPROM 2716相比只增加了一个读/写控制功能，故其接口方法大同小异。具体如下：1)存储器的地址线A0A9与地址总线的低10位直接相连。2)数据输入/输出线I/O1I/O4与数据总线的连续4位相连，如D3D0，D7D4。3)片选信号CS可在访存控制信号控制下由高位地址译码产生。4)写允许信号WE与CPU发出的有关读/写控制信号直接相连或者由有关控制信号组成。133.接口举例（1）要求 某8位微机有地址总线16根，双向数据总线8根，控制总线中与主存相关的有“允许访存”信号MREQ（低电平有效）和读/写控制信号R/W。试用SRAM芯片2114为该机设计一

8、个8KB的存储器并画出连接框图。（2）分析 1）2114芯片容量为1K4位，构造一个8KB的存储器共需16片2114，每两片组成1KB，共分8组。2）2114芯片需10根地址线实现片内寻址，可令其与地址总线的低10位对应相连。3）片选信号 CS可在 MREO控制下由74LS138对高位地址A10A12译码产生，译码器每个输出信号同时选中同一组的两块芯片。4）写允许信号WE可与读/写控制信号R/W直接相连。（3）实现根据以上分析，可画出存储器与CPU的连接图如图所示。1415 目前常用的其他SRAM芯片，如6116（4K8位）、6264（8K8位）等，除在读/写控制方面读、写及片选分别用 OE、

9、WE和 CE控制外，工作原理和接口特性与2114基本一样。此外，尽管它们容量不同，但在引脚的排列上相互是兼容的，因而大大提高了这些芯片使用的灵活性。16 DRAM与SRAM相比，由于存储原理和芯片结构的区别，使之在与CPU接口时有两个特殊问题需要考虑：一是由于DRAM芯片中的存储元是靠栅极电容上的电荷存储信息的，时间一长将会引起信息丢失，所以必须定时刷新；二是由于DRAM芯片集成度高，存储容量大，使引脚数量不够用，所以地址输入一般采用两路复用锁存方式。正是由于这两个问题，尤其是定时刷新问题，决定了DRAM接口比SRAM接口要复杂得多。目前市场上的DRAM芯片种类很多，常用的有Intel公司生产

10、的2116、2118、2164等。现以2164为例对DRAM的芯片特性和接口方法进行介绍。1.芯片特性 Intel 2164是一种存储容量为64KB1位、最大存取时间为200ns、刷新时间间隔为2ms的DRAM芯片。其引脚排列图、引脚名和内部结构图分别如图（a）、（b）、（c）所示。17182.Intel 2164芯片的结构特征 1）芯片存储容量为64KB1位，用于片内寻址的16位地址A0A15通过8根地址线分时锁存到芯片内的地址锁存器。首先在行选通信号 RAS有效时输入16位地址的低8位作为行地址，然后在RAS保持低时启动列选通信号 CAS有效，再输入16位地址的高8位作为列地址。2）芯片内的65536个存储元排列为4个128128的阵列。由行、列地址的最高位来选择4个阵列之一。3）四选一的门控信号和数据输出允许信号均被列选通信号CAS控制。在刷新周期RAS为低电平时有效，而CAS为高电平时无效，使数据输出端呈高阻状态，且“四选一”的情况不能发生。从而由行地址的低7位控制对芯片的4128个存储元刷新，即4个阵列的同一行同时刷新。4）刷新一遍芯片内的所有存储元共128个刷新周期。1920