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Chapter 10 Memory What is the memory like?Memory we usually reserve the word“memory”to refer to bits that are sorted in a structured way,usually as a two-dimensional array in which one row of bits is accessed at a time.(P799)Read only memory(ROM)只读存储器 ROM is nonvolatile memory(非易失性存储器)；that is,its contents are preserved even if no power is applied.Memory-not!(P800)1AA.0n1decoderdecoderA.i cellb 1.1D.Wi0 cellDn.1Bit lineBit line.2 1Data OutputData Output DW.001 cellcellWMemory cellsMemory cellsWord Word lineline W 2n-1Address inputsMemory Word line:each decoder output is called a“word line”because it selects one row or word of the table stored in the ROM.Bit line:The bit line corresponds to one output bit of the ROM.Read only memory(ROM)Mask ROM:use a diode or transistor as memory connection.The data can only be write in the manufacture process,can not be changed by the users!Active-high decoder output(word line)Read only memory(ROM)P-ROM:Programmable,add a fuse to the diode.The fuse can be melted by the user to write“0”!.ENDENENDDDEN.DDDD00112233输出缓冲器位线WWW0123字线与门阵列（译码器）EN.1A（编码器）.或0.1.A1.阵1C C门.1WV列.010AAW A0A0 W0=1,ACTIVE HIGHW0 W1 W2 W3D3D2D1D0A1A1010通通通通001通通0或门阵列输出表达式或门阵列输出表达式与门阵列输出表达式与门阵列输出表达式010AAW 011AAW 013AAW 200WWD 3211WWWD3202WWWD 313WWD 012AAW ROM存储内容的真值表存储内容的真值表0 1 0 11 0 1 00 1 1 11 1 1 0D3 D2 D1 D0 存存 储储 内内 容容0 00 11 01 1A1 A0 地地 址址Memory Construct with a binary decoder and a memory array!Memory Data bits are stored in a structured wayOnce a word line is selected,all the bits in this line can be in output through the bit lines!Memory Example:When a2a1a0=000,y4y3y2y1=1000;When a2a1a0=101,y4y3y2y1=0110;Memory A memory can be treated as a combinational circuit!A truth table is stored in the memory array!Each bit line is a function output!Memory Example:01212471aaammmmy012123573aaammmmmyRead only memory(ROM)AND-OR structure:Each word line is an output of AND gate;Each bit line is an output of OR gate.9.1.4 Commercial ROM Types Mask ROM PROM EPROM(OTP)ROM EEPROM Flash EPROMRead only memory(ROM)EPROM(可擦除可编程只读存储器可擦除可编程只读存储器):Erasable PROM,use floating-gate technology.Include EEPROM and FLASH.The floating gate can be charged to write“0”and uncharged to write “1”!Random access memory(RAM)Use memory device to store data bit,and use word line to control its input/output from bit line.Static RAM (SRAM)The memory device is a latch,the data is stable,and the access time is short,but the circuit is complex and expensive!Dynamic RAM (DRAM)The memory device is capacitor Very simple,high density;The output signal is very weak,a sense amplifier is needed;The data stored need to refresh periodically!Memory IC:ROM If there are N address input,2N word can be stored;CS and OE port can be used for expand the memory.Memory IC:RAM Use WE port to control data input/output!常用的典型SRAM的芯片有6116，6264，62256，62128等，Intel6116是容量为2K*8位的高速CMOS静态RAM（SRAM）。常采用单一+15伏供电，输入/输出电平与TTL电平兼容。最大存取时间为120ns-200ns。其管脚与功能如图所示6116芯片的容量共有2048个存储单元，需11根地址线，7根用于行地址译码输入，4根用于列译码地址输入，每条列线控制8位，从而形成个存储阵列，即16384个存储体。控制线有3条：片选，输出允许和读写控制。当片选信号为低电平时，芯片被选中，此时可以进行读写操作，当R/W为低电平时，OE为任意状态时，为写操作。即可将外部数据总线上的数据写入芯片内部被选中的存储单元。当R/W为高电平，OE为低电平时，为读操作，即可将存储器的内部数据送到外部数据总线上，当控制信号均无效时，读写禁止，数据总线呈高阻状态。三存储器外部信号引线：三存储器外部信号引线：D D0 07 7数据线：传送存储单元内容。数据线：传送存储单元内容。根数与单元数据位数相同。根数与单元数据位数相同。A A0 09 9地址线：选择芯片内部一个存储单元。地址线：选择芯片内部一个存储单元。根数由存储器容量决定。根数由存储器容量决定。CSCS片选线：片选线：选择存储器芯片。当选择存储器芯片。当CSCS信号无信号无效，其他信号线不起作用。效，其他信号线不起作用。R/W(OE/WE)读写允许线读写允许线打开数据通道，决定数据打开数据通道，决定数据的传送方向和传送时刻。的传送方向和传送时刻。Intel6116存储芯片的工作过程如下：读出时，地址输入线A10-A0送来的地址信号经行地址译码器和列地址译码器，经译码后选中一个存储单元，（8个基本存储体），由控制线构成读出逻辑，打开8个三态门，被选中单元的8位数据经I/O电路和三态门送到D7-D0输出。写入时，地址选中某一存储单元的方法和读出相同，不过这时控制逻辑状态不同，为写逻辑。打开左边的三态门和输入数据控制电路，送到I/O电路，从而写到存储单元的8个存储位中。4 4读写线读写线OEOE、WE(R/W)WE(R/W)连接读写控制线连接读写控制线RDRD、WRWR。存储器与微型机三总线的连接：存储器与微型机三总线的连接：DBDB0 0n n ABAB0 0N ND D0 0n nA A0 0N N ABABN+1N+1CSCSR/WR/WR/WR/W微型机微型机存储器存储器1 1数据线数据线D D0 0n n连接数据总线连接数据总线DBDB0 0n n 2 2地址线地址线A A0 0N N连接地址总线低位连接地址总线低位ABAB0 0N N。3.3.片选线片选线CSCS连接地址总线高位连接地址总线高位ABABN+1N+1。存储器芯片的扩充存储器芯片的扩充用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的用多片存储器芯片组成微型计算机系统所要求的存储器系统。存储器系统。要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机要求扩充后的存储器系统引出线符合微型计算机机的总线结构要求。机的总线结构要求。一一.扩充存储器位数扩充存储器位数例例1 1用用2K2K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K2K8 8位存储器系统。位存储器系统。例例2 2用用2K2K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K2K1616位存储器系统。位存储器系统。例例1 1用用2K2K1 1位存储器芯片组成位存储器芯片组成 2K2K8 8位存储器系统。位存储器系统。当地址、片选和读写信号有效，可并行存取当地址、片选和读写信号有效，可并行存取8位信息位信息例例2 2用用2K2K8 8位存储器芯片组成位存储器芯片组成2K2K1616位存储器系统。位存储器系统。CED07D07R/WR/WCECEA010A010D07D815R/WA010地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出二二.扩充存储器容量扩充存储器容量例例用用1K4位存储器芯片组成位存储器芯片组成4K8位存储器系统。位存储器系统。片选方法：片选方法：1.1.线选法线选法微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。微型机剩余高位地址总线直接连接各存储器片选线。2 2译码片选法译码片选法微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。微型机剩余高位地址总线通过地址译码器输出片选信号。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。多片存储器芯片组成大容量存储器连接常用片选方法。二二.扩充存储器容量扩充存储器容量地址线、数据线和读写控制线均并联。地址线、数据线和读写控制线均并联。为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信号区别不同芯片的地址空间。区别不同芯片的地址空间。例例三片三片8KB8KB的存储器芯片组成的存储器芯片组成 24KB 24KB 容量的存储器。容量的存储器。确定各存储器确定各存储器芯片的地址空间：芯片的地址空间：D07R/WCEA012D07R/WCE1A012CE2D07R/WCEA012D07R/WCEA012CE3设设CECE1 1、CECE2 2、CECE3 3分别连接微型机分别连接微型机的高位地址总线的高位地址总线ABAB1313、ABAB1414、ABAB1515ABABi i 1514131215141312 111098 7 6 5 4 111098 7 6 5 4 3 2 1 03 2 1 01514131215141312 111098 111098 7 6 5 47 6 5 4 3 2 1 03 2 1 0 ：1101100 0000 0000 00000 0000 0000 00001101101 1111 1111 1111=C000H1 1111 1111 1111=C000HDFFFHDFFFH：1011010 0000 0000 00000 0000 0000 00001011011 1111 1111 1111=A000H1 1111 1111 1111=A000HBFFFH BFFFH：0110110 0000 0000 00000 0000 0000 00000110111 1111 1111 1111=6000H1 1111 1111 1111=6000H7FFFH 7FFFH 2 2译码片选法译码片选法 3-8 3-8 地址译码器：地址译码器：74LS13874LS138
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