嵌入式系统及其实践教程课件06嵌入式系统的存储器.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 6.2.2 随机存取存储器RAM DRAM为了保证信息的完整性，需要不间断的进行刷新。单个芯片的刷新按行进行，实质是按行读一次。如图6.9，为Intel 2164DRAM芯片，2164的最大刷新周期为2ms，则2ms内必须安排128个刷新周期以保证每个存储矩阵的每个行都可以在2ms内刷新一次。刷新优于访存，但不能打断访存周期。如果DRAM的刷新操作与CPU的访问发生冲突，在刷新期间，DRAM控制器会向CPU发出“DRAM忙”信号，CPU插入等待周期，这样就降低了系统的性能。为了提高系统的性能，避免CPU频繁处于插入等待周期内，设计了多种刷新方式。目前主流的刷新方式有三种： （1）页模式：也称为集中刷新。由于CPU访问存储器具有局部性，在访问存储器的地址时通常是连续的，且程序的执行也是顺序执行的。页模式访问时一次提供一个行地址和多个列地址，主存利用率高，控制简单，但刷新周期中不能使用存储器，存在一段死区。 （2）分散刷新模式：扩大读写周期，在每一个存取操作后绑定一个刷新操作，因此不需要单独分配时间进行刷新。分散刷新的时序控制比较简单，主存没有长的死区，但主存利用率不高，存取周期是页模式的一倍，使得读写速度降低一半。 （3）异步刷新方式：这种方式针对分散刷新模式进行了改进，分散刷新的周期一般较短，但实际上电容保存数据的时间要远超时钟周期，较短的刷新周期是对性能的一种浪费。因此，异步刷新充分利用这个特性，在电容数据保持的极限时刻进行刷新。例如分散刷新的周期是64μs，电容的保持时间是2ms，则异步刷新的行刷新周期则为2ms，刷新循环到它需要64次刷新操作，过64次刚好保证每行的刷新周期为2ms。列刷新周期为2ms/64。但这个时间并不是绑定在存取周期内，所以异步刷新仍然存在存取的死区，但是这段死区的持续时间要低于页模式的死区时间，而且对主存速度影响最小，但控制上要更复杂一些。 6.2.2 随机存取存储器RAM 处理器使用DRAM时，需要先通过软件初始化DRAM控制器。如果系统中没有SRAM，则必须在程序运行之前初始化DRAM控制器，否则存储器将无法正常工作。为了提高效率，初始化程序一般由汇编语言编写，并固化在硬件初始化模块中。初始化程序可用于设置DRAM控制器关于DRAM的参数，例如接口数据、刷新频率等，如果DRAM出现异常，那么极有可能是DRAM控制器的初始化进程出现问题。 6.2.3 只读存储器ROM 只读存储器ROM（Read-OnlyMemory）的特点是只能读出数据，不能随意写入数据。存取速度要慢于RAM，但ROM所存数据稳定，断电后数据不丢失。早期的ROM只能单次写入数据，无法修改，但随着存储器的发展，目前的ROM均可以实现多次存取数据，且能在断电的情况下长期保存数据。只读存储器发展出了掩膜式只读存储器（MROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程只读存储器（EPROM），带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）等等。 1. MROM 掩膜式只读存储器MROM（Mask ROM）是最早发展的存储器，其内部存储的内容在生产时就已经写入，且无法更改。由于其大批量生产时成本极低，因此至今仍在大规模使用。根据制造工艺，MROM可分为MOS型和双极型。MOS型MROM功耗低，但读取速度较慢；双极型MROM的读取速度快，对应的功耗也较大，一般只应用在低成本的高速系统中。 虽然MROM存储的数据可以保存数十年的时间，但由于其必须在生产时写入数据，生产达到一定规模才能降低成本，这极大的限制了它的发展。 2. PROM 可编程只读存储器PROM（Programmable ROM）和MROM一样，一般只可编程一次。但这一次编程并不是在生产时进行的。PROM生产出厂时存储器是空白的，处于未编程的状态。用户可以使用被称为编程器的设备将信息写入存储器，编程器通过向芯片的引脚通电写入数据，一次通电写入一个字节的数据。这种写入是不可逆转的，某个存储位一旦写入1，就不能再变为0，因此称为一次可编程存储器。目前PROM有两种类型：结破坏型和熔丝型。 6.2.3 只读存储器ROM 3. EPROM EPROM（Erasable PROM）是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM内存。写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。EPROM芯片有一个很明显的特征，如图6.10所示，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据。完成芯片擦除的操作要用到EP