1. 存储器的基本结构原理
存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能有较大的区别,因此在描述上也有所不同
存储器是许多存储单元的集合,按单元号顺序排列。每个单元由若干三进制位构成,以表示存储单元中存放的数值,这种结构和数组的结构非常相似,故在VHDL语言中,通常由数组描述存储器
结构
存储器结构在MCS - 51系列单片机中,程序存储器和数据存储器互相独立,物理结构也不相同。程序存储器为只读存储器,数据存储器为随机存取存储器。从物理地址空间看,共有4个存储地址空间,即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器,I/O接口与外部数据存储器统一编址
存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息,统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体,存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息,该信息的总位数称为一个存储单元的字长。存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的,单元地址只有一个,固定不变,而存储在其中的信息是可以更换的。
指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时,先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器地址寄存器(MAR)。为可存放从主存的存储单元内取出的信息或准备存入某存储单元的信息,还要设置一个存储器数据寄存器(MDR)
2. cpu与存储器的连接图怎么画
第一步:将16进制的地址码转换为2进制地址码,确定其总容量
系统程序区:6000H~67FFH
6000:0110 0000 0000 0000
67FF:0110 0111 1111 1111
因为有16根地址线,所以排列为A0~A15
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
0 1 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 1 1 1
(后面的用不到了,做题的时候表格要体现<最好是全部都写出>)
同理用户程序区:6800H~6BFFH
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
0 1 1 0 1 0 0 0
0 1 1 0 1 0 1 1
第二步:选择合适的芯片
RAM用来存储当前运行的程序和数据,并可以在程序运行中反复的更改其内容,所以用户程序一般选用RAM芯片,而ROM基本上存储不变或基本不变的程序和数据,所以系统程序一般选用ROM芯片。
接下来就是选择芯片大小的问题
系统程序区:A0~A10编码从全0变为全1,一共11根地址线,也就是2k,8根数据线,系统程序区总容量2k x 8位,所以我们就选取一片2k x 8位的ROM芯片
用户程序区:A0~A9编码从全0变为全1,一共10根地址线,也就是1k,8根数据线,用户程序区总容量为1k x 8位,但根据题干未给出1k x 8位的RAM芯片,此时我们需要进行位扩展(如果对于字扩展和位扩展不熟悉,就去找一下其他博客了解一下吧,或者评论我也可以),我们就选取2片1k x 4位的RAM芯片。
第三步:分配地址线画图
说明:
A0~A10接2k x 8位的ROM
A0~A9分别接1k x 4位的RAM
A11~A15作为片选线
38译码器:A11、A12、A13分别连接A、B、C
G1 高电平(A14根据那个表可以看到始终为1->高电平)
G2A、G2B需要高电平工作(A15始终为高电平,但是连接的位置注意有个小圈圈哦–取反的是意思MREQ低电平有效)
输出Y4、Y5(这个需要看连接A、B、C的A11、A12、A13的编码,将其三位二进制转换为十进制就是其下标)
就像这样,当然你需要去看大量的题来看不同的38译码器的连接情况。
3. 内存卡是什么工作原理那么小的东东能容纳几十gb容量
存储数据并不需要很大的空间,内存卡是采用大规模集成电路,内部集成的存储单元本身非常小,所以可以存到几十GB的数据。
4. 五、画出MOS六管静态和动态存储单元的电路原理图,并简述信息写入、读出的工作过程。
写“1”:
在I/O线上输入高电位,在I/O线上输入高电位,
把高、低电位分别加在A,B点,
使T1管截止,T2管导通,
至此“1”写入存储元。
写“0”:
在I/O线上输入低电位,在I/O线上输入高电位,
把低、高电位分别加在A,B点,
使T1管导通,T2管截止,
至此“0”写入存储元。
5. ram原理图
我们很多的Chip中都有ram作为存储器,存储器是能存储数据,并当给出地址码时能读出数据的装置。根据存储方式的不同,存储器可以分为随机存储器(ram)和只读存储器(rom)两大类。
ram的原意是不管对于哪一个存储单元,都可以以任意的顺序存取数据,而且存取所花的时间都相等。即使不能完全达到以任意的顺序存取,凡是能以相同的动作顺序和相同的动作时间进行存入和读出的半导体存储器都包括在ram中。
按照存放信息原理的不同,随机存储器又可分为静态和动态两种。静态ram是以双稳态元件作为基本的存储单元来保存信息的,因此,其保存的信息在不断电的情况下,是不会被破坏的;而动态ram是靠电容的充、放电原理来存放信息的,由于保存在电容上的电荷,会随着时间而泄露,因而会使得这种器件中存放的信息丢失,必须定时进行刷新。
一般一个存储器系统由以下几部分组成。
1.基本存储单元
一个基本存储单元可以存放一位二进制信息,其内部具有两个稳定的且相互对立的状态,并能够在外部对其状态进行识别和改变。不同类型的基本存储单元,决定了由其所组成的存储器件的类型不同。静态ram的基本存储单元是由两个增强型的nm0s反相器交叉耦合而成的触发器,每个基本的存储单元由六个mos管构成,所以,静态存储电路又称为六管静态存储电路。
图为六管静态存储单元的原理示意图。其中t1、t2为控制管,t3、t4为负载管。这个电路具有两个相对的稳态状态,若tl管截止则a=“l”(高电平),它使t2管开启,于是b=“0”(低电平),而b=“0”又进一步保证了t1管的截止。所以,这种状态在没有外触发的条件下是稳定不变的。同样,t1管导通即a=“0”(低电平),t2管截止即b=“1”(高电平)的状态也是稳定的。因此,可以用这个电路的两个相对稳定的状态来分别表示逻辑“1”和逻辑“0”。
当把触发器作为存储电路时,就要使其能够接收外界来的触发控制信号,用以读出或改变该存储单元的状态,这样就形成了如下右图所示的六管基本存储电路。其中t5、t6为门控管。
(a) 六管静态存储单元的原理示意图 (b) 六管基本存储电路
图 六管静态存储单元(我们常看到的还有把t3&t1的gate连到一起,把t2&t4的gate连到一起)
当x译码输出线为高电平时,t5、t6管导通,a、b端就分别与位线d0及 相连;若相应的y译码输出也是高电平,则t7、t8管(它们是一列公用的,不属于某一个存储单元)也是导通的,于是d0及 (这是存储单元内部的位线)就与输入/输出电路的i/o线及 线相通。
写入操作:写入信号自i/o线及 线输入,如要写入“1”,则i/o线为高电平而 线为低电平,它们通过t7、t8管和t5、t6管分别与a端和b端相连,使a=“1”,b=“0”,即强迫t2管导通,tl管截止,相当于把输入电荷存储于tl和t2管的栅级。当输入信号及地址选择信号消失之后,t5、t6、t7、t8都截止。由于存储单元有电源及负载管,可以不断地向栅极补充电荷,依靠两个反相器的交叉控制,只要不掉电,就能保持写入的信息“1”,而不用再生(刷新)。若要写入“0”,则 线为低电乎而i/o线为高电平,使tl管导通,t 2管截止即a=“0”,b=“1”。
读操作:只要某一单元被选中,相应的t5、t6、t7、t8均导通,a点与b点分别通过t5、t6管与d0及 相通,d0及 又进一步通过t7、t8管与i/o及 线相通,即将单元的状态传送到i/o及 线上。
由此可见,这种存储电路的读出过程是非破坏性的,即信息在读出之后,原存储电路的状态不变。
6. 内存卡如何存储信息
内存卡存储信息的原理。
闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位(注意:NOR Flash 为字节存储),区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器(EEPROM)的变种,EEPROM与闪存不同的是,它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写,这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据,闪存通常被用来保存设置信息,如在电脑的BIOS(基本输入输出程序)、PDA(个人数字助理)、数码相机中保存资料等。另一方面,闪存不像RAM(随机存取存储器)一样以字节为单位改写数据,因此不能取代RAM。
闪存卡(Flash Card)是利用闪存(Flash Memory)技术达到存储电子信息的存储器,一般应用在数码相机,掌上电脑,MP3等小型数码产品中作为存储介质,所以样子小巧,有如一张卡片,所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用,闪存卡大概有SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD-Picture Card(XD卡)和微硬盘(MICRODRIVE)这些闪存卡虽然外观、规格不同,但是技术原理都是相同的。
7. RAM芯片以及FLASH芯片的存储机制
RAM
内存,英文名为RAM(Random Access Memory),全称是随机存取存储器。主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用木桶盛水那么简单,而是类似图书馆中用有格子的书架存放书籍一样,不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来,虽然都是书但是每本书是不同的。对于内存等存储器来说也是一样的,虽然存储的都是代表0和1的代码,但是不同的组合就是不同的数据。让我们重新回到书和书架上来。
如果有一个书架上有10行和10列格子(每行和每列都有0~9编号),有100本书要存放在里面,那么我们使用一个行的编号和一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号36,那么我们首先锁定第3行,然后找到第6列就能准确的找到这本书了。
在内存中也是利用了相似的原理现在让我们回到内存上,对于它而言数据总线是用来传入数据或者传出数据的。因为存储器中的存储空间是如果前面提到的存放图书的书架一样通过一定的规则定义的,所以我们可以通过这个规则来把数据存放到存储器上相应的位置,而进行这种定位的工作就要依靠地址总线来实现了。
对于CPU来说,内存就像是一条长长的有很多空格的“线”,每个空格都有一个唯一的地址与之相对应。如果CPU想要从内存中调用数据,它首先需要给地址总线发送地址数据定位要存取的数据,然后等待若干个时钟周期之后,数据总线就会把数据传输给CPU。当地址解码器接收到地址总线送来的地址数据之后,它会根据这个数据定位CPU想要调用的数据所在的位置,然后数据总线就会把其中的数据传送到CPU。
CPU在一行数据中每次知识存取一个字节的数据。会到实际中,通常CPU每次需要调用64bit或者是128bit的数据(单通道内存控制器为64bit,双通道为128bit)。如果数据总线是64bit的话,CPU就会在一个时间中存取8个字节的数据,因为每次还是存取1个字节的数据,64bit总线将不会显示出来任何的优势,工作的效率将会降低很多。这也就是现在的主板和CPU都使用双通道内存控制器的原因。
FLASH
要讲解闪存的存储原理,还是要从EPROM和EEPROM说起。
EPROM是指其中的内容可以通过特殊手段擦去,然后重新写入。其基本单元电路(存储细胞)如下图所示,常采用浮空栅雪崩注入式MOS电路,简称为FAMOS。它与MOS电路相似,是在N型基片上生长出两个高浓度的P型区,通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在SiO2绝缘层中,与四周无直接电气联接。这种电路以浮空栅极是否带电来表示存1或者0,浮空栅极带电后(譬如负电荷),就在其下面,源极和漏极之间感应出正的导电沟道,使MOS管导通,即表示存入0。若浮空栅极不带电,则不形成导电沟道,MOS管不导通,即存入1。
EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。与EPROM相似,它是在EPROM基本单元电路的浮空栅的上面再生成一个浮空栅,前者称为第一级浮空栅,后者称为第二级浮空栅。可给第二级浮空栅引出一个电极,使第二级浮空栅极接某一电压VG。若VG为正电压,第一浮空栅极与漏极之间产生隧道效应,使电子注入第一浮空栅极,即编程写入。若使VG为负电压,强使第一级浮空栅极的电子散失,即擦除。擦除后可重新写入。
闪存的基本单元电路如下图所示,与EEPROM类似,也是由双层浮空栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄,作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同,在第二级浮空栅加以正电压,使电子进入第一级浮空栅。读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应,把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除,因此各单元的源极联在一起,这样,快擦存储器不能按字节擦除,而是全片或分块擦除。 到后来,随着半导体技术的改进,闪存也实现了单晶体管(1T)的设计,主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅,
在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0,无电子为1。
闪存就如同其名字一样,写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归“1”。
写入时只有数据为0时才进行写入,数据为1时则什么也不做。写入0时,向栅电极和漏极施加高电压,增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来,电子就会突破氧化膜绝缘体,进入浮动栅。
读取数据时,向栅电极施加一定的电压,电流大为1,电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态(数据为1)下,在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压,源极和漏极之间由于大量电子的移动,就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态(数据为0)下,沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后,很难对沟道产生影响。
8. 内存卡的储存数据的原理
存储原理,还是要从EPROM和EEPROM说起。
EPROM是指其中的内容可以通过特殊手段擦去,然后重新写入。其基本单元电路(存储细胞)如下图所示,常采用浮空栅雪崩注入式MOS电路,简称为FAMOS。它与MOS电路相似,是在N型基片上生长出两个高浓度的P型区,通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在SiO2绝缘层中,与四周无直接电气联接。这种电路以浮空栅极是否带电来表示存1或者0,浮空栅极带电后(譬如负电荷),就在其下面,源极和漏极之间感应出正的导电沟道,使MOS管导通,即表示存入0。若浮空栅极不带电,则不形成导电沟道,MOS管不导通,即存入1。
EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。与EPROM相似,它是在EPROM基本单元电路的浮空栅的上面再生成一个浮空栅,前者称为第一级浮空栅,后者称为第二级浮空栅。可给第二级浮空栅引出一个电极,使第二级浮空栅极接某一电压VG。若VG为正电压,第一浮空栅极与漏极之间产生隧道效应,使电子注入第一浮空栅极,即编程写入。若使VG为负电压,强使第一级浮空栅极的电子散失,即擦除。擦除后可重新写入。
闪存的基本单元电路如下图所示,与EEPROM类似,也是由双层浮空栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄,作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同,在第二级浮空栅加以正电压,使电子进入第一级浮空栅。读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应,把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除,因此各单元的源极联在一起,这样,快擦存储器不能按字节擦除,而是全片或分块擦除。 到后来,随着半导体技术的改进,闪存也实现了单晶体管(1T)的设计,主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅,
在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0,无电子为1。
闪存就如同其名字一样,写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归“1”。
写入时只有数据为0时才进行写入,数据为1时则什么也不做。写入0时,向栅电极和漏极施加高电压,增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来,电子就会突破氧化膜绝缘体,进入浮动栅。
读取数据时,向栅电极施加一定的电压,电流大为1,电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态(数据为1)下,在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压,源极和漏极之间由于大量电子的移动,就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态(数据为0)下,沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后,很难对沟道产生影响。
9. 静态RAM基本存储电路
那个T3,T4是有源负载,相当于电阻,T3是T1的负载电阻,T4是T2的负载电阻,都是导通的,为T1,T2提供漏极电压的。而真正导通和截止形成反相的,有两个稳定状态的是T1,T2。因为在集成电路内部不方便做电阻,所以,就用这种电路做电阻了。
10. 存储电路是如何工作的
存储器分为RAM(数据存储器)和ROM(程序存储器),他们工作原理都是一样的,即实现对电平0和1的存储。
存储电路的工作原理见下图,你可以把它看懂用自己的语言描述出来,这样你的报告就可以写出来了,然后大规模的存储电路集成起来可以构成存储器。
如果是应付写报告,我给你概括下吧,存储电路的工作原理是:存储电路是把送来的地址信号通过地址译码电路,在存储矩阵中选中相应的存储单元,将该单元存储的数据送到输出端口,为了实现存储器的扩展往往在存储器上加使能信号EN.大规模的存储电路集成封装起来就组成存储器。