存储器基础
存储单元由8个二进制位组成,占用一个地址编码,CPU对存储器进行信息的写入和读出就以字节作为最基本的单位。
存储器的分类
按在计算机中的作用来分,可以分为内存储器(主存)、外存储器(辅存)、缓冲存储器、控制存储器等。
半导体存储器可以分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)
随机存储器又可以分为静态RAM和动态RAM
只读存储器可以分为掩膜式ROM、一次可编程ROM(PROM)、可擦写ROM(EPROM)
芯片容量 = 存储单元数 × 没单元位数
随机存取存储器
RAM通常可以按照存储原理的不同分为静态RAM和动态RAM,前者依靠触发器存储二进制信息,后者依靠寄生电容存储二进制信息。
RAM的基本结构
1、地址寄存器和译码器
地址寄存器用于存放CPU送来的地址吗,其位数通常由地址先条数决定;地址译码器用于对地址寄存器中的地址进行译码,译码后产生字选择线(简称字线,即地址译码器的输出线)可以用来选择存储阵列中的响应存储单元工作,因此字线和存储单元的总数是相等的。
2、存储阵列
每个基本存储位元存储1位二进制信息,基本存储位元组成存储单元,其个数与存储器位(线)数或数据线条数相等;存储单元组成存储阵列,其个数与字线数相等,与地址线数目相匹配。
3、三态双向缓冲器
用户将存储器连接在总线上,实现与CPU读/写两个方向的数据缓冲。
4、控制电路
控制电路通过控制引脚接受CPU送来的控制信号,经过变换后对地址寄存器、存储阵列、和三台双向缓冲器进行控制
只读存储器
制度存储器简称为ROM,ROM中的信息,通常是在脱机状态下或在特殊环境下写入的,故ROM的写信息又称为编程。这些信息一旦被写入就不能随意更改,特别是不能再程序运行的过程中再写入新的内容,而只能在程序执行的过程中读出其内容。
ROM的基本机构
主要由地址寄存器,地址译码器,存储阵列,输出缓冲器等部件组成。
一般CPU与存储器的连接以及扩展
连接中应该考虑的问题
1、存储器芯片类型的选择
选择存储器类型就是要考虑选择RAM还是ROM
2、工作速度匹配
CPU对存储器进行读写所需要的时间称为访问时间,是指从它发出地址码一直到读出或者写入数据所需要的时间,这个时间由CPU的型号来确定
CPU的访问时间应该大于存储器的存取时间,这样才能保证数据的稳定可靠。
3、MCS-51对存储容量的要求
存储容量的大小取决于喂鸡系统的应用对存储器的要求,一般的原则是先根据基本要求确定容量,适当留有余地,并且要考虑系统便于扩充。
存储器位数的扩展
存储芯片的存储单元位数不够时,就要进行存储器位数的扩展(即位数扩展),使每个存储单元的字长满足要求。
采用2^n × 1位存储器芯片组成2^n × m 位存储存储器时,需要m片2^n × 1位存储器片
存储器字数的扩展
通过片选,能够将存储器芯片与所确定的地址空间联系起来,即将芯片中的存储单元与实际地址一一对应,这样次啊能通过寻址对存储单元进行读写。
片选的方法有三种:线选法、部分译码法、全译码法
1、线选法
这种方法直接使用CPU地址中的某一位高位地线作为存储器芯片的片选信号。
优点是连接简单,不需要复杂的逻辑电路。
哪个高位地址线为低电平就选中哪片芯片,这样在任何时候都只能选中一片芯片而不会同时选中多片。因此片选地址不允许同时出现有效点评,只允许轮流出现有效。
2、全译码法
全译码法的特点是使用CPU的全部高位地址线参与译码器译码后作为存储芯片的片选信号。
由于全译码法中没有地址线空闲不用,所以无重叠地址范围,每个芯片的地址是唯一的,而且也没有不可使用的地址,寻址范围得到充分利用。
3、部分译码法
部分译码法是指用CPU的部分高位地址先参与译码后作为存储芯片的片选信号,它是线选法和全译码法的一个折中,一方面可以简化译码器的设计,另一方面有较强的存储器容量扩建和连续的存储器范围。
内存
1) PCB基板
内存条多数是绿色的,这条长长的电路板称为PCB板,也就是复合树脂板。跟主板一样,PCB板也采用了多层设计,为四层或六层。一般说来,六层PCB板比四层PCB板的电气性能要好,也比较稳定,所以知名品牌的内存大多采用六层PCB板制造。因为如今的电路板设计都很精密,所以从肉眼上很难分辨PCB板是四层还是六层,只能借助一些印在PCB板上的符号或标识来断定。
2)内存芯片
内存条的性能、速度和容量都是由内存芯片决定的。目前市场上内存条的品牌很多,但内存芯片的型号并不多,常见的有HY(LGS)、Kingmax、Winbond、Toshiba、SEC和MT等。不同厂家生产的内存芯片在速度、容量、发热量及封装模式等各有特点,各不相同。
3)电容和电阻
在内存条上有许多附加的电容和电阻,可以使内存的电子信号更稳定、纯正,电气性能更加稳定。内存上的元件采用的是贴片元件,以C代表电容,R代表电阻。
4)固定卡口
内存条插到主板上后,主板上的内存插槽会有两个卡子牢固地扣住内存条,这两个缺口就是用来固定内存条用的。
5)脚缺口
内存条插脚上一般有两个缺口,它们的作用一是防止将内存插反;二是用来区分不同的内存。如SDRAM和DDR DRAM内存的缺口形状和位置就不相同,所以不能混用。
6)金手指
内存条插脚上的接触点是内存与主板上内存插槽相接触的部分,通常称为金手指。金手指是铜质导线,使用时间长了有可能被氧化而使其接触不良,会影响内存的正常工作,甚至无法开机。解决的办法是用橡皮擦清理金手指上的氧化物。
7) SPD芯片
SPD芯片是随PC100而产生的,它是一个容量为256字节的EEPROM,一般采用八个管脚的SOIC封装形式。它保存着内存条的标准工作速度、频率、容量、工作电压与CAS Latency(Column Address Strobe Latency,列地址控制器的延迟时间)、tRCD(RAS toCAS Delay,RAS相对CAS的延迟时间)、tPR(Row Precharge Time,RAS预充电时间)、tAC(Access Time from CLK,相对时钟下降沿的数据读取时间)、SPD版本等基本信息,以协调计算机系统更好地工作。这些信息是内存生产厂家预选写入的。