第三章存储器与布尔处理器.ppt

第三章 存储器与布尔处理器 3.1 概述 3.2 存储器结构 3.3 外部存储器与访问 3.4 寻址方式 概述 存储器的功能是存储信息(程序和数据)，按配置方法分主存和外存。 主存用来存放当前执行的程序和数据，主机能直接访问，存取速度快，容量小； 外存用来存放当前暂不执行的程序和数据，主机不直接访问外存，存取速度慢，但容量大。 本章主要介绍主存,首先介绍半导体存储器: 随机存取存储器RAM 随机存取存储器RAM特点： 是可对任意存储单元需要随时读出或写入，工作速度快。 按制造工艺分： 双极型RAM 以双极型晶体管为基本元件构成单元电路的存储器。特点是工作速度快(10-45ns)，功耗大，集成度低，价格贵。 MOS型RAM 由mos管构成基本单元电路及外围电路的存储器。特点是工作速度稍慢(200-450ns)，功耗低，集成度高，价格便宜。按存储信息方式分为静态RAM和动态RAM两种 随机存取存储器RAM 静态RAM 静态RAM采用mos管触发器作为基本单元电路，由触发器的两个稳定状态来存储0或1信息，状态稳定。非破坏性读出，不需刷新，断电后所存信息才消失。 单片机外部数据存储器常用静态RAM，例如：2114（1K*4B）、6116(2K*8B)、6264 (8K*8B) 。 动态RAM 动态RAM采用mos管栅极电容存储信息，减少构成基本存储单元的管子数，提高集成度。但必须定期对原存储信息1的单元进行电荷补充，这种过程称为刷新。另外单管动态RAM在读出时属破坏性读出，需刷新。集成度高，功耗低，价格便宜，工作速度快，但需刷新，硬件电路复杂。 常用动态RAM如：2164（64K*1B）,200ns。 只读存储器ROM 只读存储器固化后信息不能改变，掉电后信息不丢失，一般用来存放固定程序和数据。按实际应用分为三种类型： 掩膜只读存储器ROM 掩膜ROM由厂家成批实现固化，通过二次光刻板图形（掩膜）决定基本存储单元管子导通或截至，一旦固化不能改写。 可编程只读存储器PROM 掩膜ROM由用户通过专门的固化器实现固化，一旦固化不能改写。 可擦写只读存储器EPROM 紫外光擦写的EPROM 电可擦写的EEPROM 存储器结构 MCS-51的存储器结构与典型微机不同 一般微机：程序和数据共用 一个存储器逻辑空间，统一编 址，称为普林斯顿结构。 普林斯顿结构, 也称冯·诺伊曼结构, 是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同，如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。 　　?????? 冯·诺曼结构处理器具有以下几个特点： 必须有一个存储器； 必须有一个控制器； 必须有一个运算器； 用于完成算术运算和逻辑运算； 必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。 但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，影响了数据处理速度的提高。 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。 哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。 哈佛结构处理器有两个明显的特点：使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。 存储器结构 MCS-51的存储空间分为三类： 片内、片外统一编址的64K字节程序存储器空间 256字节的内部数据存储器空间，其中包括特殊功能寄存器 64K字节的外部数据存储器地址空间 程序存储器结构 MCS-51的程序存储空间： MCS-51设置16位的程序计数器PC,可寻址64K字节程序存储器空间. 8051/8751片内4K字节的ROM/EPROM;8052片内8K字节的ROM/EPROM;8031/8032无内部程序存储器; /EA引脚为高电平,CPU首先访问内部程序存储器,访问超过4K(8K)字节的程序存储器时, CPU自动转向访问外部程序存储器,/PSEN输出有效信号. /EA引脚为低电平, CPU只访问外部程序存储器. 程序存储器结构 程序存储器的某些单元专用于某些特定的程序段： 0000H—0002H 程序的起始 0003H—00