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存儲(chǔ)器的工作原理

云創(chuàng)硬見(jiàn) ? 2019-05-20 15:48 ? 次閱讀

1、存儲(chǔ)器構(gòu)造

存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來(lái)存放數(shù)據(jù)的,也就是說(shuō),它存放的實(shí)際上是電平的高、低,而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字,這樣,我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開(kāi)了,計(jì)算機(jī)也沒(méi)什么神秘的嗎。

圖1

讓我們看圖1。單片機(jī)里面都有這樣的存儲(chǔ)器,這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖:一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜,一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子,每個(gè)小格子就是用來(lái)存放“電荷”的,電荷通過(guò)與它相連的電線傳進(jìn)來(lái)或釋放掉,至于電荷在小格子里是怎樣存的,就不用我們操心了,你能把電線想象成水管,小格子里的電荷就象是水,那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方,我們稱之為一個(gè)“單元”。

圖2

有了這么一個(gè)構(gòu)造,我們就能開(kāi)始存放數(shù)據(jù)了,想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12,也就是00001100,我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷,而其它小格子里的電荷給放掉就行了(看圖2)??墒菃?wèn)題出來(lái)了,看圖1,一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元,線是并聯(lián)的,在放入電荷的時(shí)候,會(huì)將電荷放入所有的單元中,而釋放電荷的時(shí)候,會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉,這樣的話,不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元,都只能放同一個(gè)數(shù),這當(dāng)然不是我們所希望的,因此,要在結(jié)構(gòu)上稍作變化,看圖1,在每個(gè)單元上有個(gè)控制線,我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元,就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線,這個(gè)控制線就把開(kāi)關(guān)打開(kāi),這樣電荷就能自由流動(dòng)了,而其它單元控制線上沒(méi)有信號(hào),所以開(kāi)關(guān)不打開(kāi),不會(huì)受到影響,這樣,只要控制不一樣單元的控制線,就能向各單元寫入不一樣的數(shù)據(jù)了,同樣,如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù),也只要打開(kāi)對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)就行了。

存儲(chǔ)器譯碼

那么,我們?cè)鯓觼?lái)控制各個(gè)單元的控制線呢?這個(gè)還不簡(jiǎn)單,把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎?事情可沒(méi)那么簡(jiǎn)單,一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元,把每根線都引出來(lái),這個(gè)集成電路就得有6萬(wàn)多個(gè)腳?不行,怎么辦?要想法減少線的數(shù)量。我們有一種辦法稱這為譯碼,簡(jiǎn)單介紹一下:一根線能代表2種狀態(tài),2根線能代表4種狀態(tài),3根線能代表幾種,256種狀態(tài)又需要幾根線代表?8種,8根線,所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就能代表了。

圖3

3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念

至此,譯碼的問(wèn)題解決了,讓我們?cè)賮?lái)關(guān)注另外一個(gè)問(wèn)題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來(lái)的呢?它就是從計(jì)算機(jī)上接過(guò)來(lái)的,一般地,這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外,還要接其它的器件,如圖4所示。這樣問(wèn)題就出來(lái)了,這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用的,如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上,就不好了,比如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H,那么這根線到底是處于高電平,還是低電平?豈非要打架看誰(shuí)歷害了?所以我們要讓它們分離。辦法當(dāng)然很簡(jiǎn)單,當(dāng)外面的線接到集成電路的管腳進(jìn)來(lái)后,不直接接到各單元去,中間再加一組開(kāi)關(guān)(參考圖4 )就行了。平時(shí)我們讓開(kāi)關(guān)關(guān)閉著,如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù),或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù),再讓開(kāi)關(guān)接通就行了。這組開(kāi)關(guān)由三根引線選擇:讀控制端、寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中,先選中該片,然后發(fā)出寫信號(hào),開(kāi)關(guān)就合上了,并將傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)(電荷)寫入片中。如果要讀,先選中該片,然后發(fā)出讀信號(hào),開(kāi)關(guān)合上,數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖3,讀和寫信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器,但是由于片選端不一樣,所以雖有讀或?qū)懶盘?hào),但沒(méi)有片選信號(hào),所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而開(kāi)門,造成沖突。那么會(huì)不一樣時(shí)選中兩片芯片呢?只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì),因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的,而不是我們?nèi)藖?lái)控制的,如果真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況,那就是電路出了故障了,這不在我們的討論之列。

從上面的介紹中我們已經(jīng)看到,用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專用的,而是很多器件大家共用的,所以我們稱之為數(shù)據(jù)總線,總線英文名為BUS,總即公交車道,誰(shuí)者能走。而十六根地址線也是連在一起的,稱之為地址總線。

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