数字系统电路–存储器基础 储存器是微控制器的一个重要组成部分，是微控制器的记忆部件。 寄存器也是一种具有记忆功能的电路，但是它与存储器并不相同。寄存器所能存储的信息与存储器相比，实在是太少了，而且寄存器与存储器相比很简单。 微控制器中的存储器为半导体存储器。存储器除了半导体存储器之外还有许多种，如磁芯存储器、磁盘（软盘和硬盘）等，在微控制器中只用半导体存储器，这种存储器又称为内存储器，磁盘、磁带等称为外存储器。 在民用电路的微控制器中，都有半导体存储器的存在。 在微控制器中， 指挥微控制器工作的众多程序和需要处理的许许多多数据都是存储在存储器中的，正是这样使得微控制器能够脱离人的直接干预快速而自动地工作成为了现实。 名词解析 在详细介绍存储器之前，先介绍两个与存储器有关的概念：一是存储容量，二是存取速度。 1．存储容量 存储容量（Memory capacity）就是存储器能够存储信息的总量。 存储器是由许许多多能够记忆信息的件组成。这种记忆件的数量愈多，存储器记忆信息量也就愈大。通常，表示存储器存储容量的方式有下列两种。 （1）一种是存储容量＝存储单数（所能记忆的字数）× 字长。例如，存储器有4096 个存储单，字长为8 位，则该存储器的存储容量为4KB。 （2）另一种以存储器所能记忆的全部二进制信息量直接表示。例如，上述的4KB 的存储容量可表示为4×1024×8 ＝ 32768 位（每字节为8 位）。 存储器存储的容量愈大，其微控制器的控制能力就愈强，使用也越方便。 2．存取速度 存储器中的信息可以取出来，也可以将有关信息存入存储器中，存储器存入信息的时间或从存储器取出信息所需要的时间称为存取速度。 存储器存取速度愈快，就是存储器存取时间（Access time）愈短，微控制器的运行的速度也就愈快。 存储器的种类 存储器总体上可以分成两类：一是内存储器，简称内存；二是外存储器，简称外存。 1．内存储器 所谓内存就是与微控制器紧密相连的存储器，从电脑角度上讲就是设在计算机机箱内部的存储器（内存条），从民用电器中的微控制器上讲就是与微控制器集成电路在电路板上直接相连的存储器集成电路。 内存储器的特点是存取的速度很快，与CPU 的处理速度同步、相适应，但是它的存储容量与外存储器相比很小。 2．外存储器 在民用电器的微控制器中不用外存储器。外存储器是电脑中的硬盘、软盘，外存储器一般不与CPU 直接打交道，而是与内存储器直接交换信息。外存储器的特点是存取速度比较慢，但是存储容量非常大。 半导体存储器种类 对半导体存储器的分类有多种方法，如表8-48 所示。
表8-48 半导体存储器分类方法说明 半导体存储器结构 1．半导体存储器组成方框图 图8-110 所示是半导体存储器的组成方框图，从图中可看出，半导体存储器主要由下列3 个部分组成。
图8-110 半导体存储器组成方框图 （1）存储体。它用来记忆二进制数码的实体，所以信息都是存储在存储体中的。 （2）地址译码电路。一个半导体存储器中的存储单成千上万，为了方便地使用这些存储单，得给它们编上号，这就是地址。地址译码电路就是根据地址信息，找到所对应的存储单。 地址译码电路由地址码寄存器和地址译码器两部分组成。 （3）读/ 写控制电路。读写控制电路是用来控制对半导体存储器进行读操作或写操作的电路。 2．存储体 图8-111 所示是存储体构成的示意图。若干个基本存储单构成一个存储单，基本存储单是存储实体的最小存储单位，它只能记忆1 位的二进制数码，即0 或都是1。
图8-111 存储构成的示意图 若干个基本存储单（如8 个）构成一个存储单，一个存储单可以记忆一个字长的信息，如可记忆8 位二进制码，能够记忆一个字长的单称为一个存储单。在一个存储实体中，有许多个存储单，有更多的基本存储单，基本存储单排列成有规律的矩阵。 3．地址译码电路 从图中可看出，来自地址总线的地址码，首先加到地址寄存器中暂存，然后通过地址译码器将地址码译出，变成相应存储单上选择线的有效位信号，这样就能找出地址码所指定的存储单，可以进行该单的信息存取操作了。 根据地址多少的不同，运用地址译码器的方式也有两种不同的译码方式：一是单译码方式，二是双译码方式。 （1）单译码方式。这种译码方式中的译码器只有一个，译码器的各输出端（也就是选择线）直接同各存储单一一对应，这种方式电路简单，但只适合于小容量的存储器使用。因为当存储器的容量大后，存储单数量太多，使译码器输出端太多，造成集成电路的布线太多。 （2）双译码方式。双译码器方式中采用两个译码器：一个是X 译码器，二是Y 译码器。图8-112 所示是双译码方式示意图。
图8-112 双译码方式示意图 在这种译码方式中，某一个存储单共有X、Y 两条选择线。X 选择线又称为行选择线，Y 选择线又称为列选择线。在这种译码方式中，只有X 和Y 选择线同时选中该存储单时，该存储单才能进行读写操作。例如，X1 选择线和Yn 选择线同时选中的X1、Yn 存储单，见图中所示。 这种译码方式中，行选择线和列选择线都只能有一条为高电平，其余均为低电平，所以访问存储器时，只有一个存储单处于选中状态，其他的存储单处于保持状态，保持原存的信息不变。 采用双译码方式可大大减少选择线的根数。例如，有1024 个存储单，采用单译码方式时就要有1024 个选择线，而采用双译码方式中，X 选择线和Y 选择线各只有64 根。在大容量存储器中都是采用这种双译码方式。 4．读/ 写控制电路 在选中的某个存储单之后，就要对该存储单进行读/ 写控制，读与写对存储单是不同的操作，读/ 写控制电路要分开这两种不同的操作。图8-113 所示是存储单的读/ 写控制电路。
图8-113 存储单的读/ 写控制电路 电路中，A 和B 是两个三态门电路，它们正逆并联后接在数据总线与存储单之间，两个三态门的控制端分别由逻辑门（与门）C 和D控制。 
是片选信号， 为允写信号。当 为低电平时，允许信息写入存储单；当 为高电平时，允许信息从存储单中读出。 这一电路的工作原理是这样：当片选信号 为低电平时，存储单才能够进行信息交换，即才可以进行读或写的操作；当片选信号 为高电平时，所有存储单均不能够进行信息交换，即都不工作。 （1） 为低电平， 为高电平时。这时与门C 一个输入端为高电平1，另一个为低电平0，此时与门C 打开，其输出端输出的高电平加到三态门A，使三态门A 导通，此时存储单内的数据通过数据总线（DB）被CPU 读取。 （2） 为低电平，WE 为低电平时。这时与门D 两个输入端均为低电平1，此时与门D打开，其输出端输出的高电平加到三态门B，使三态门B 导通，此时数据总线（DB）传输过来的数据通过导通的三态门B，被写入存储单中。 小结 1．要点 关于半导体存储器主要说明下列几点。 （1）存储器能够接收和保存数据（包括指令代码），并且能够根据命令提供这些数据的部件。 （2）存储器与寄存器不同。存储器通常由一块专门的集成电路构成，而寄存器通常设在某一功能的集成电路内部。 （3）存储器是微控制器的重要组成部分，不可缺少。 （4）存储器具有记忆功能，它可以用来存储微控制器工作过程中的程序、各种数据等。 （5）半导体存储器的综合分类如下。
（6）半导体存储器由3 大部分组成。存储器与数据总线、地址总线和控制总线相连，通过这3 组总线存储器与CPU保持着密切的联系。 （7）存储器的地址寄存器和地址译码器通过地址总线与CPU 相连，接收地址码，并将地址码译出相应的控制电平，去控制存储单。存储单不只是受地址码译出的控制电平控制，还要受到片选信号和允写信号的控制。 （8）存储器的读/ 写控制有两种方式：一是读与写的控制用一条控制线，通过这一控制线高电平和低电平的变化进行读与写的控制；二是读用一条控制线，写再用一条控制线。 2．主要引脚英文解析 在分析存储器集成电路外电路工作原理时，经常性地遇到各种功能引脚的英文标注，对电路分析造成一定的困难，而且会出现不同资料中对同一功能引脚的标注方式不同，表8-49 所示是存储器集成电路有关引脚英文标注的说明。
表8-49 存储器集成电路有关引脚英文标注的说明
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