嵌入式系统原理与设计第2章 嵌入式系统基本知识.ppt

2.2.2 存储器系统 1．存储器的分类 按存储介质分类 半导体存储器、磁表面存储器、光表面存储器 按存储器的读写功能分类 只读存储器（ROM）、随机存储器(RAM） 按在微机系统中的作用分类 主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器 CPU 内部寄存器 高速缓存 片外高速存储器 （SRAM、SDRAM、DRAM） 主存储器 （FLASH、EEPROM、硬磁盘） 外部存储器 (磁盘、光盘、CF卡、SD卡) 远程二级存储器 (分布式文件系统、WEB服务器) 2. 存储器系统的层次结构 为了解决CPU与主存储器速度差所采取的措施有： （1）CPU内部设置多个通用寄存器 （2）采用多存储模块交叉存取 （3）采用高速缓冲存储器（Cache） 半导体存储器 半导体存储器主要包括随机存储器RAM和只读存储器两类ROM RAM：随机存取存储器， SRAM：静态随机存储器， DRAM：动态随机存储器 1）SRAM比DRAM快 2）SRAM比DRAM耗电多 3）DRAM存储密度比SRAM高得多 4）DRAM需要周期性刷新 ROM：只读存储器 FLASH：闪存 （1）随机存储器RAM 静态RAM——SRAM: Static RAM 存储单元用触发器来存储数据位 要求6个晶体管 需要电源保持数据 动态RAM——DRAM: Dynamic RAM 存储单元用MOS晶体管来存储数据位比SRAM更紧凑 由于电容的泄漏，需要更新来保持数据 典型的刷新频率是15.625 us. 比SRAM访问更慢 存储器内部结构 Data W Data SRAM （2）只读存储器ROM EPROM: 可擦除的可编程ROM 可编程部分是一个MOS晶体管 晶体管有一个绝缘体包围的“浮栅” (a)负电荷在源极和漏极之间形成一个隧道 (b) 较大的正电压在栅极使负电荷移出隧道进入栅极形成逻辑0 (c) 擦除——紫外线在栅极表面的照射使负电荷从栅极回到隧道保持逻辑1 (d) EPROM有一个紫外线可以通过的石英窗 (d) (a) (b) 源极 漏极 +15V 源极 漏极 0V (c) 源极 漏极 浮栅 5-30 min EEPROM:电擦除的可编程ROM 电可编程和擦除(Programmed and erased electronically) 使用电压比正常的高 能单个字进行擦除和编程 较好的写入能力(Better write ability) 通过内部电路提供较高电压能在系统内编程 由于写入需经过擦除和编程两个步骤，因此写入较慢 可重复擦除和编程数万次 存储永久性和EPROM相近(大约10年) 比EPROM方便得多，但更贵 快闪存储器(Flash Memory) EEPROM的扩展 同样利用浮栅原理 具有和EEPROM的写入能力和保存永久性 擦除更快 每次可以擦除存储器一块区域，但EEPROM每次只能擦除一个字 每个块通常几千个字节 进行单字写入时可能更慢 必须先进行整块读取后，对需修改的字修改更新后再整块写入 用在需要大量存储数据在非易失性存储器的嵌入式系统 如数码相机，机顶盒，移动电话等 两种主要的Flash Memory技术是NOR和NAND结构 2.2.3 处理器输入输出接口 输入输出接口又称I/O接口，它是主机与外围设备之间交互信息的连接口，它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。 1．I/O接口与CPU交换的信息类型 输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种： （1）数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。 （2）状态信息：又叫做应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。 （3）控制信息：用来控制过程通道的启动和停止等信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动等。 2．I/O的编址方式 由于计算机系统一般都有多个过程输入输出通道，因此需对每一个输入输出通道安排地址。I/O口编址方式有两种： （1）I/O与存储器统一编址方式 这种编址方式又称存储器映像方式，它从存贮器空间划出一部分地址空间给过程通道，把过程通道的端口当作存贮单元一样进行访问，对I/O端口进行输入输出操作跟对存储单元进行读写操作方式相同，只是地址不同。 （2）I/O与存储器独立编址方式 这种编址方式将过程通道的端口地址单独编址，有自己独立的过程通道地址空间，而不占用存储器地址空间。 例如USB USB：Universal Serial Bus，通用串行总线 大家生活中常见的与USB有关的东西有： U盘、移动硬盘、无驱型的MP3（U盘） USB接口的键盘、Mouse、打印机、数码相机…… 即插即用，热插拨，系统不需