存儲器設計報告

Ⅰ 電腦知識

電子計算機又叫電腦。可是為什麼把電子計算機稱為電腦呢？這是因為作為信息處理的工具，電子計算機已經部分地替代了人類大腦的功能。特別是20世紀70年代以後，微處理機的出現，使電子計算機的應用越來越廣泛。電腦可「神」了！它不僅在傳統的科學計算領域發揮著越來越大的作用，而且在其他領域的應用也相當廣泛，它已經遍及人類生活的各個領域，能幫助人們處理辦公室事情，能幫助各級領導制定並實施科學的決策，能幫助各行各業的專家工作。許多需要人類大腦思維的工作都可以用計算機代替，電腦已經成為人腦的重要幫手。

電腦的專家智能系統可以代替有經驗的專家進行工作。比如醫學上廣泛應用的X光斷層掃描診斷儀（CT），它利用計算機的精確計算，以X光作為眼睛，診斷人體各部位的疾病，可以發現直徑10毫米的異物，便於醫生檢查疾病。

電腦會下棋，它的棋藝還相當高明。它已經擊敗了許多國際象棋的特級大師。

在體育上，經常用計算機輔助教練員對運動員進行訓練，找出運動員技術、身體素質的不足之處，指出訓練方法。還可以在比賽前利用計算機分析對方的技術、戰術特點，相應地制定我方的戰術，從而贏得比賽的勝利。比如20世紀80年代，美國利用計算機訓練女排隊員，戰勝了世界冠軍中國隊。後來中國隊又利用計算機幫助分析美國隊的情況，制定了相應的戰術，打敗了美國隊。

在人類生活的各個方面都可以找到計算機輔助人腦工作的事情，如用自動取款機代替銀行職員的工作。再如在學校里，同學們熟悉的圖書館里，借書、還書可以用電腦幫助記錄，節省了很多時問；全校各個班級的課程表可以用電腦按一定要求編制等。我們看到，電腦將會越來越廣泛地應用到人類生活的各個方面，更多地代替人腦的勞動。因此，把電子計算機稱為電腦是名符其實的。

擴展閱讀

能自動地、以存儲程序的方式進行算術和邏輯運算的機器。廣義上指能自動地處理信息的機器。

發展

語言和文字是人類所特有的用來表達思想和交流信息的工具，當人類企圖用定量的方式來表達思想時，就必然對計算的方法和工具提出需求。原始社會，人類是用結繩和壘石的方法來計數的。公元10世紀，中國人民在早期的算籌和珠盤的基礎上發明了算盤和相應的口訣，這就是最初用於計算的「硬體」和「軟體」，是人類在計算工具的發展史上的第一項重大發明。這種易學好用、輕便靈巧的計算工具在廣泛的應用中日趨成熟，並傳到日本、朝鮮和東南亞等地區。從中國古代的算盤到現代計算機的問世經歷了一個漫長的階段，即由算盤到機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機。1642 年，法國數學家 B. 帕斯卡用類似鍾表的齒輪傳動裝置，製成了十進制加法器。1822年，英國數學家C.巴貝奇在總結機械式的十進制數計算器原理的基礎上又完成了差分機模型的設計，同時他還提出了一個設想：不是一次次地進行某種算術運算，而是能自動地完成某種特定運算的完整過程。1834年，巴貝奇提出了一種用程序控制的通用分析器的設計方案，但由於當時技術條件所限而未能實現。隨後，美國人G.斯蒂比斯和H.艾肯發明了機電式的自動計算器。第二次世界大戰爆發前後，軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切，例如火炮的彈道計算和密碼的破譯等 ，不依靠高速、自動、精確的計算裝置，靠手工計算是不能滿足計算難度和計算工作量的需求。
1946年2月15日，世界上第一台數字電子計算機(ENIAC)在美國賓夕法尼亞大學莫爾學院研製成功。最初專門用於火炮彈道計算，多次改進後成為運算速度為每秒5000次的通用電子計算機，它比當時的繼電器式計算機的運算速度快1000倍。但這種計算機尚未具備現代計算機的主要特徵。
現代計算機發展中的第一次重大突破是由美籍匈牙利數學家J.von諾依曼領導的設計小組設計完成的。1945年3月 ，他們發表了存儲程序式通用電子計算機方案(EDVAC )。1946年 6月，諾依曼等人提出了更為完善的設計報告《 電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7、8月間，他們在莫爾學院為美英等國的專家講授了《 電子計算機設計的理論和技術 》，提出存儲程序式計算機的設計原理和方法 。1949 年 ，英國劍 橋 大學 數 學實驗 室研 制 成電 子離散 時序 自動 計 算機（ EDSAC ）。1950年 ，美國研 製成 東部 標准 自動 計算機（SFAC）。至此，電子計算機發展的萌芽時期遂告結束，開始了現代計算機作為一種按程序自動進行信息處理的通用工具的發展時期。在研製數字計算機的同時還研製了另一類重要計算工具，即模擬計算機。
電子計算機誕生後已經歷了4代，即4個發展階段。
第一代是從 1946 年到 50 年代末，其主要特徵是：主機採用電子管器件，主存儲器主要採用磁鼓和磁心存儲器，應用以科學計算為主，軟體技術採用機器語言和符號語言編程，所研製的都是單機系統。
第二代是從50年代末到60年代中 ，其主要特徵是 ：主機採用半導體器件，主存儲器均為磁心存儲器，磁鼓和磁碟用作輔助存儲器，應用領域擴大到數據處理，軟體採用演算法語言（高級語言）編程，開始出現操作系統，計算機開始向系列化方向發展。
第三代是從60年代中到70年代初，其主要特徵是：主機及主存儲器均採用集成電路，輔助存儲器為硬磁碟 、軟磁碟和磁帶 ，軟體中的操作系統已很完善，軟體工程興起，應用領域隨終端設備（包括遠程終端）迅速發展而擴大。
第四代電子計算機的特徵是：主機和主存儲器均採用大規模和超大規模集成電路，多處理機的體系結構已顯示出優勢，磁碟、磁卡和光碟成為主要的輔助存儲器，計算機系統已向網路化、開放式、分布式發展，計算機硬體系統和軟體工程的進展已使各種計算機輔助設計、輔助生產、輔助決策、輔助管理、輔助醫療、輔助教學等系統發揮出巨大的經濟效益和社會效益。
預計在 20 世紀末、21 世紀初，光電器件、超導器件 、生物器件將用於計算機，計算機技術將與通信技術更緊密地結合，採用大規模並行處理(MPP )體系結構的計算機將得到 更快的發展，人工智慧技術將使計算機不僅是處理數據的工具，也是處理知識的助手，人工智慧技術和各種多媒體技術 及幻真（靈境）技術使計算機和用戶之間的距離縮小，在未來的信息社會中將建立起和諧的人-機系統。

分類

計算機按所處理變數的性質可劃分為數字計算機和模擬計算機，一般所說的計算機即指數字計算機；按計算機體系結構遵循的基本機理可劃分為：諾依曼體系結構計算機和非諾依曼體系結構計算機；按計算機單機系統所具有的規模（指包括功能、體積等在內的綜合規模）可劃分為：巨型機（見巨型計算機）、大型機、中小型機、工作站、個人計算機（微型機、膝上機、掌上機、單板機）等；按計算機系統間的互聯地域范圍可劃分為：單機系統、計算機區域網、計算機遠程網等；按計算機系統的抗惡劣環境程度可劃分為：通用計算機、加固（半加固）計算機。
此外，還可按計算機內的指令流和數據流是單個還是多個來劃分計算機的種類，這就是Flynn 分類法。按 Flynn 的建議可把計算機的體系結構分為 4 類：SISD（單指令、單數據流）：串列地執行指令；MISD（多指令、單數據流）：在多個處理機中用不同的指令去處理單個數據，這種方案看來是很不實際的；SIMD（單指令、多數據流）：以多個處理機同時對不同的數據執行同一種指令操作；MIMD（多指令、多數據流）：以多個處理機自治地對不同的數據執行不同的操作。

原理和構成

不論何種計算機，它們都是由硬體和軟體所組成。

硬體

計算機系統中所使用的電子線路和物理設備，是看得見、摸得著的實體，如中央處理器（ CPU ）、存儲器、外部設備（輸入輸出設備、I／O設備）及匯流排等。①存儲器。主要功能是存放程序和數據，程序是計算機操作的依據，數據是計算機操作的對象。存儲器是由存儲體、地址解碼器 、讀寫控制電路、地址匯流排和數據匯流排組成。能由中央處理器直接隨機存取指令和數據的存儲器稱為主存儲器，磁碟、磁帶、光碟等大容量存儲器稱為外存儲器（或輔助存儲器） 。由主存儲器、外部存儲器和相應的軟體，組成計算機的存儲系統。②中央處理器的主要功能是按存在存儲器內的程序 ，逐條地執行程序所指定的操作。中央處理器的主要組成部分是：數據寄存器、指令寄存器、指令解碼器、算術邏輯部件、操作控制器、程序計數器（指令地址計數器 )、地址寄存器等。③外部設備是用戶與機器之間的橋梁。輸入設備的任務是把用戶要求計算機處理的數據、字元、文字、圖形和程序等各種形式的信息轉換為計算機所能接受的編碼形式存入到計算機內。輸出設備的任務是把計算機的處理結果以用戶需要的形式(如屏幕顯示、文字列印、圖形圖表、語言音響等）輸出。輸入輸出介面是外部設備與中央處理器之間的緩沖裝置，負責電氣性能的匹配和信息格式的轉換。

軟體

對能使計算機硬體系統順利和有效工作的程序集合的總稱。程序總是要通過某種物理介質來存儲和表示的 ，它們是磁碟、磁帶、程序紙、穿孔卡等，但軟體並不是指這些物理介質，而是指那些看不見、摸不著的程序本身。可靠的計算機硬體如同一個人的強壯體魄，有效的軟體如同一個人的聰穎思維。
計算機的軟體系統可分為系統軟體和應用軟體兩部分 。系統軟體是負責對整個計算機系統資源的管理、調度、監視和服務。應用軟體是指各個不同領域的用戶為各自的需要而開發的各種應用程序。計算機軟體系統包括：①操作系統 。系統軟體的核心，它負責對計算機系統內各種軟、硬資源的管理、控制和監視。②資料庫管理系統。負責對計算機系統內全部文件、資料和數據的管理和共享。③編譯系統。負責把用戶用高級語言所編寫的源程序編譯成機器所能理解和執行的機器語言。④網路系統。負責對計算機系統的網路資源進行組織和管理，使得在多台獨立的計算機間能進行相互的資源共享和通信。⑤標准程序庫。按標准格式所編寫的一些程序的集合，這些標准程序包括求解初等函數、線性方程組、常微分方程、數值積分等計算程序。⑥服務性程序，也稱實用程序。為增強計算機系統的服務功能而提供的各種程序 ，包括對用戶程序的裝置、連接、編輯、查錯、糾錯、診斷等功能。為了使計算機能算得快和准、記得多和牢，數十年來，對提高單機中的中央處理器的處理速度和精度，對提高存儲器的存取速度和容量作了許多改進，如：增加運算器的基本字長和提高運算器的精度；增加新的數據類型，或對數據進行自定義，使數據帶有標志符，用以區別指令和數，及說明數據類型；在 CPU 內增設通用寄存器、採用變址寄存器、增加間接定址功能和增設高速緩沖存儲器和採用堆棧技術；採用存儲器交叉存取技術及虛擬存儲器技術；採用指令流水線和運算流水線；採用多個功能部件和增設協處理器等。
充分發掘了單個處理器的潛力後，人們轉向發展並行處理技術。開始時（1952年）是在運算器中設計了並行的算術運算邏輯，繼而開始採用多功能部件，即在中央處理器中設立相互獨立、而又可能同時工作的功能部件。經過30年的發展，用單處理器構成的計算機系統，性能已達到相當高的水平，向量巨型計算機就是這時期的技術的結晶。

意義

自第一代計算機誕生，計算機技術和工業一直處於高速發展的階段。計算機科學已成為一門發展快、滲透性強、影響深遠的學科，計算機產業已在世界范圍內發展成為具有戰略意義的產業。計算機科學和計算機產業的發達程度已成為衡量一個國家的綜合國力強弱的重要指標。

Ⅱ 【計算機組成原理】存儲器設計問題

1、要考慮速度問題，即CPU和存儲器之間的速度；
2、容量問題，CPU的訪問地址線要能夠足夠存儲單元用。
3、成本問題，要適合要設計的系統，成本要低；
4、可靠性問題
5、存儲器類型，選用eeprom還是flash rom,還是EPROM等等
第一問：ROM需要6個，先用兩個組成2K*8一組，再用3組組成6K*8的ROM；RAM需要4個晶元組成2K*8.總計8K，所以需要13條地址線。片選信號，CPU的WR RD分別連接RAM晶元的EN ,OE ; EA連接ROM的OE。
晶元數量的計算方法為 數量n =ROM或RAM的總容量/ROM或RAM單個晶元的容量

Ⅲ 選用2764 EPROM 存儲晶元，設計一個64KB的程序存儲器，寫出設計步驟…

4.2參見p.106-107
匯流排操作指的是發生在匯流排上的某些特定操作，匯流排周期指的是完成一次特定匯流排操作所需的時間。對8088而言其典型的匯流排周期由 4個T狀態組成。PC/XT所採用的時鍾頻率為4.77MHz，每個T狀態的持續時間為210ns。如果CLK引腳接5MHz的時鍾信號，那麼每個T狀態的持續時間為200ns。

4.4解答：
當8088進行讀寫存儲器或I/O介面時，如果存儲器或I/O介面無法滿足CPU的讀寫時序（來不及提供或讀取數據時），需要CPU插入等待狀態TW。（在T3前沿檢測Ready信號，若無效則插入TW 。）
具體在讀寫匯流排周期的T3和T4之間插入TW。

4.6參見p.99，p.110
8088的某些輸出線有三種狀態：高電平、低電平、懸空(高阻態)，稱為三態能力。在高阻狀態，CPU放棄其了對該引腳的控制權，由連接它的設備接管。
具有三態能力的引腳有：AD7~AD0，A15~A8，A19/S6~A16/S3，ALE，IO/M*，WR*，RD*，DEN*，DT/R*。

4.11
匯流排周期 IO/M* WR* RD*
存儲器讀 低 高 低
存儲器寫 低 低 高
I/O讀 高 高 低
I/O寫 高 低 高

4.12 答：
取該指令時引發存儲器讀匯流排操作。執行該指令時引發I/O讀匯流排操作。（時序圖略）

4.13 8088系統最小組態下，對指令ADD [2000H]，AX （長度3B）。
答：取該指令時需要3個匯流排周期，均為存儲器讀周期。
執行該指令時需要4個匯流排周期，2個為存儲器讀匯流排周期（讀出字操作數參與運算），2個為存儲器寫匯流排周期（保存16位運算結果）。

4.15 參見p.106圖
74LS373 的G為電平鎖存引腳，控制選通且轉為無效時鎖存數據。
OE* 輸出允許引腳，信號來自ALE。

4.16 參見p.106圖
數據收發器74LS245 是8位雙向緩沖器，G*控制端為低電平有效，可傳輸數據；DIR控制導通方向：DIR＝1，A→B；DIR＝0，A←B。

4.17 參見p.111-112
歸納為：1、8086數據匯流排變為16位，數據地址線復用為AD15~AD0。
2、8086指令隊列程度變為6位元組長，當有2個位元組空才取下一指令。
3、8088引腳IO/M* ，8086變為M/IO*；
4、引腳SS0* 變為BHE*/S7，BHE* 的作用是使D15~D8有效。
5、8086存儲器組織為奇偶分塊，偶地址取字只要讀1次，奇地址取字需要讀兩次。
6、I/O埠大都採用偶地址，目的是引導8位數據到低8位匯流排AD7~AD0上，以提高效率。

=========================
5.1
Cache、主存和輔存的作用——參見 p.120～121
虛擬存儲器——參見p.121
在CPU看來，訪問主存和訪問輔存有什麼不同？
訪問主存：通過存儲器訪問機器指令，按字隨機訪問。
訪問輔存：通過操作系統，按塊順序訪問。

5.2 在半導體存儲器中，RAM指的是 隨機存取存儲器 ，它可讀可寫，但斷電後信息一般會 丟失 ；而ROM指的是 只讀存儲器 ，正常工作時只能從中 讀取 信息，但斷電後信息 不會丟失 。以EPROM晶元2764為例，其存儲容量為8K×8位，共有 8 條數據線和 13 條地址線。用它組成64KB的ROM存儲區共需 8 片2764晶元。

5.4 一個容量為4K×4位的假想RAM存儲晶元，他應該有多少根地址線引腳和多少根數據線引腳？如果讓你來進行設計，那麼它還需要哪些控制引腳？這些引腳分別起什麼樣的控製作用？
解答：
4K×4的晶元應該有12根地址線引腳和4根數據線引腳。
控制引腳應該有：
讀取信號OE*：有效時，表示讀取存儲單元的數據
寫入信號WE*：有效時，表示將數據寫入存儲單元
片選信號CS*：有效時，表示選中該晶元，可以進行讀寫操作。

5.7 什麼是存儲晶元的位擴充和地址擴充?採用靜態RAM的晶元2114（1K*4位）或動態RAM的晶元4116（16K*1位）來組成32KB的RAM存儲區，請問各需要多少晶元？在位方向和地址方向各需要進行什麼樣的擴充？
解答：（參見p.140） 使用多個晶元來擴充存儲數據位的寬度，稱為位擴充。
採用多個晶元在地址方向上進行擴充，稱為地址擴充或字擴充。
用SRAM 2114組成32KBRAM存儲區：2片為一組，得1KB，所以組成32KB就要32組，共需要64片SRAM 2114。
用DRAM 4116組成32KBRAM存儲區：8片為一組，得16KB，所以組成32KB只要2組，共需要16片DRAM 4116。
機床作為機械製造業的重要基礎裝備，它的發展一直引起人們的關注，由於計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現了質的突破，導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用，為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展，數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用，同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，並開創機械產品向機電一體化發展的先河。 數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上，然後將數字信息送入數控裝置或計算機，經過解碼，運算，發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件，加工出所需的工件。 數控機床與普通機床相比，其主要有以下的優點： 1. 適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件； 在數控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現新工件加工。 2. 加工精度高； 3. 生產效率高； 4. 減輕勞動強度，改善勞動條件； 5. 良好的經濟效益； 6. 有利於生產管理的現代化。 數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。 我國是一個機床大國，有三百多萬台普通機床。但機床的素質差，性能落後，單台機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。 隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床，並取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。 1984年，我國開始生產經濟型數控系統，並用於改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統。可以預料，今後，機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說，本畢業設計實例具有典型性和實用性。 第二章 總體方案的設計 2.1 設計任務 本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅動元件採用步進電機，傳動系統採用滾珠絲杠副，刀架採用自動轉位刀架。 2.2 總體方案的論證 對於普通機床的經濟型數控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。 （1）數控系統運動方式的確定 數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由於要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統採用兩軸聯動連續控制系統。 （2）伺服進給系統的改造設計 數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。 因為開環控制具有結構簡單、設計製造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以，本設計決定採用開環控制系統。 （3）數控系統的硬體電路設計 任何一個數控系統都由硬體和軟體兩部分組成。硬體是數控系統的基礎，性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬體，軟體才能有效地運行。 在設計的數控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素： 1. 時鍾頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關； 2. 可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關； 3. I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。 除此之外，還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套晶元便宜，普及性、通用性強，製造和維修方便，完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031晶元為核心，增加存儲器擴展電路、介面和面板操作開關組成的控制系統。 2.3 總體方案的確定 經總體設計方案的論證後，確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動採用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心，由I/O介面、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動，經齒輪減速後帶動滾珠絲杠轉動，從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發生器，為此採用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉，發出兩路信號：每轉發出的脈沖個數和一個同步信號，經隔離電路以及I/O介面送給微機。如圖2－1所示： 第三章 微機數控系統硬體電路設計 3.1微機數控系統硬體電路總體方案設計 本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用於存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。採用解碼法對擴展晶元進行定址，採用74LS138解碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別並行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬體框圖如圖3－1所示： 圖3－2 8031晶元內部結構圖 各引腳功能簡要介紹如下： ⒈ 源引腳 VSS：電源接地端。 VCC：＋5V電源端。 ⒉ 輸入/輸出（I/O）口線 8031單片機有P0、P1、P2、P3 4個埠，每個埠8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位並行數據，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向並行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下： P3.0 RXD：串列數據輸入端。 P3.1 TXD：串列數據輸出端 P3.2 INT0：外部中斷0請求信號輸入端。 P3.3 INT1：外部中斷1請求信號輸入端。 P3.4 T0：定時器/計數器0外部輸入端 P3.5 T1：定時器/計數器1外部輸入端 P3.6 WR：外部數據存儲器寫選通。 P3.7 RD：外部數據存儲器讀選通。 在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。 ⒊ 信號控制線 RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鍾電路工作以後，該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。 8031單片機採用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關復位。 ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。 ：外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

VPP：當EA為高電平且PC值小於0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時，CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。 XTAL1：震盪器的反相放大器輸入，使用外部震盪器時必須接地； XTAL2：震盪器的反相放大器輸出，使用外部震盪器時，接收外圍震盪信號； （2）片外三匯流排結構 單片機在實際應用中，常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳，除了電源、復位、時鍾輸入以及用戶I/O口外，其餘的引腳都是為了實現系統擴展而設置的，這些引腳構成了三匯流排形式： ⒈ 地址匯流排AB 地址匯流排寬度為16位。因此，外部存儲器直接定址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址匯流排的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。 ⒉ 數據匯流排DB 數據匯流排寬度為8位，由P0口提供。 ⒊ 控制匯流排CB 控制匯流排由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示： 3.1.2 8255A可編程並行I/O口擴展晶元 8255A可編程並行I/O口擴展晶元可以直接與MCS系列單片機系統匯流排連接，它具有三個8位的並行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地採用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與外圍設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能： 1、 8255A的結構 8255A的內部結構如圖3－4所示。其中包括三個8位並行數據I/O埠，二個工作方式控制電路，一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據匯流排緩沖器。各部分功能介紹如下： （1） 三個8位並行I/O埠A、B、C A口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器。可編程為8位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器，C口可分作兩個4位口，用於輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。 （2） 工作方式控制電路 A、B兩組控制電路把三個埠分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器，用來接收由CPU寫入的控制字，以決定兩組埠的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清「0」或置「1」。 （3） 讀/寫控制邏輯電路 它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號，控制各個口的工作狀態。 （4） 數據匯流排緩沖器 它是一個三態雙向緩沖器，用於和系統的數據匯流排直接相連，以實現CPU和8255A之間信息的傳送。

Ⅳ 計算機的存儲器系統設計是如何實現容量大、速度快和成本低的要求

存儲器容量越大，速度就越慢，所以速度和容量是一個矛盾，為了解決這一個矛盾，就把存儲器分成幾級，主存，外存，高速緩存，組成多級結構的存儲系統

Ⅳ 看了一個存儲器設計的電路圖，有些小地方看不懂。

1）A14--A18值都=1，所以用個5與非門，輸出才=0，輸入端G2A（G2B）畫一個圈表示低電平有效；
2）A14到A18的值你必須知道，否則你就不知道何處去訪問內存塊，這是分配內存塊地址時就必須指定的，另外M表示要訪問內存塊，IO就表示訪問的是IO地址；
3）138輸出端的圈圈表示低電平輸出有效；
這里，地址：A19=0，A18--A14=1，A13--A12=0，A11=0,1，則分別選通兩個6116；

Ⅵ 存儲器的基本結構原理

存儲器單元實際上是時序邏輯電路的一種。按存儲器的使用類型可分為只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)，兩者的功能有較大的區別，因此在描述上也有所不同
存儲器是許多存儲單元的集合，按單元號順序排列。每個單元由若干三進制位構成，以表示存儲單元中存放的數值，這種結構和數組的結構非常相似，故在VHDL語言中，通常由數組描述存儲器

結構
存儲器結構在MCS - 51系列單片機中，程序存儲器和數據存儲器互相獨立，物理結構也不相同。程序存儲器為只讀存儲器，數據存儲器為隨機存取存儲器。從物理地址空間看，共有4個存儲地址空間，即片內程序存儲器、片外程序存儲器、片內數據存儲器和片外數據存儲器，I/O介面與外部數據存儲器統一編址

存儲器是用來存儲程序和各種數據信息的記憶部件。存儲器可分為主存儲器(簡稱主存或內存)和輔助存儲器(簡稱輔存或外存)兩大類。和CPU直接交換信息的是主存。
主存的工作方式是按存儲單元的地址存放或讀取各類信息，統稱訪問存儲器。主存中匯集存儲單元的載體稱為存儲體，存儲體中每個單元能夠存放一串二進制碼表示的信息，該信息的總位數稱為一個存儲單元的字長。存儲單元的地址與存儲在其中的信息是一一對應的，單元地址只有一個，固定不變，而存儲在其中的信息是可以更換的。
指示每個單元的二進制編碼稱為地址碼。尋找某個單元時，先要給出它的地址碼。暫存這個地址碼的寄存器叫存儲器地址寄存器(MAR)。為可存放從主存的存儲單元內取出的信息或准備存入某存儲單元的信息，還要設置一個存儲器數據寄存器(MDR)

Ⅶ 存儲器的發展史

存儲器設備發展

1.存儲器設備發展之汞延遲線

汞延遲線是基於汞在室溫時是液體，同時又是導體，每比特數據用機械波的波峰（1）和波谷（0）表示。機械波從汞柱的一端開始，一定厚度的熔融態金屬汞通過一振動膜片沿著縱向從一端傳到另一端，這樣就得名「汞延遲線」。在管的另一端，一感測器得到每一比特的信息，並反饋到起點。設想是汞獲取並延遲這些數據，這樣它們便能存儲了。這個過程是機械和電子的奇妙結合。缺點是由於環境條件的限制，這種存儲器方式會受各種環境因素影響而不精確。

1950年，世界上第一台具有存儲程序功能的計算機EDVAC由馮.諾依曼博士領導設計。它的主要特點是採用二進制，使用汞延遲線作存儲器，指令和程序可存入計算機中。

1951年3月，由ENIAC的主要設計者莫克利和埃克特設計的第一台通用自動計算機UNIVAC-I交付使用。它不僅能作科學計算，而且能作數據處理。

2.存儲器設備發展之磁帶

UNIVAC-I第一次採用磁帶機作外存儲器，首先用奇偶校驗方法和雙重運算線路來提高系統的可靠性，並最先進行了自動編程的試驗。

磁帶是所有存儲器設備發展中單位存儲信息成本最低、容量最大、標准化程度最高的常用存儲介質之一。它互換性好、易於保存，近年來，由於採用了具有高糾錯能力的編碼技術和即寫即讀的通道技術，大大提高了磁帶存儲的可靠性和讀寫速度。根據讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術、線性記錄（數據流）技術、DLT技術以及比較先進的LTO技術。

根據讀寫磁帶的工作原理，磁帶機可以分為六種規格。其中兩種採用螺旋掃描讀寫方式的是面向工作組級的DAT（4mm）磁帶機和面向部門級的8mm磁帶機，另外四種則是選用數據流存儲技術設計的設備，它們分別是採用單磁頭讀寫方式、磁帶寬度為1/4英寸、面向低端應用的Travan和DC系列，以及採用多磁頭讀寫方式、磁帶寬度均為1/2英寸、面向高端應用的DLT和IBM的3480/3490/3590系列等。

磁帶庫是基於磁帶的備份系統，它能夠提供同樣的基本自動備份和數據恢復功能，但同時具有更先進的技術特點。它的存儲容量可達到數百PB，可以實現連續備份、自動搜索磁帶，也可以在驅動管理軟體控制下實現智能恢復、實時監控和統計，整個數據存儲備份過程完全擺脫了人工干涉。

磁帶庫不僅數據存儲量大得多，而且在備份效率和人工佔用方面擁有無可比擬的優勢。在網路系統中，磁帶庫通過SAN（Storage Area Network，存儲區域網路）系統可形成網路存儲系統，為企業存儲提供有力保障，很容易完成遠程數據訪問、數據存儲備份或通過磁帶鏡像技術實現多磁帶庫備份，無疑是數據倉庫、ERP等大型網路應用的良好存儲設備。

3.存儲器設備發展之磁鼓

1953年，隨著存儲器設備發展，第一台磁鼓應用於IBM 701，它是作為內存儲器使用的。磁鼓是利用鋁鼓筒表面塗覆的磁性材料來存儲數據的。鼓筒旋轉速度很高，因此存取速度快。它採用飽和磁記錄，從固定式磁頭發展到浮動式磁頭，從採用磁膠發展到採用電鍍的連續磁介質。這些都為後來的磁碟存儲器打下了基礎。

磁鼓最大的缺點是利用率不高， 一個大圓柱體只有表面一層用於存儲，而磁碟的兩面都利用來存儲，顯然利用率要高得多。 因此，當磁碟出現後，磁鼓就被淘汰了。

4.存儲器設備發展之磁芯

美國物理學家王安1950年提出了利用磁性材料製造存儲器的思想。福雷斯特則將這一思想變成了現實。

為了實現磁芯存儲，福雷斯特需要一種物質，這種物質應該有一個非常明確的磁化閾值。他找到在新澤西生產電視機用鐵氧體變換器的一家公司的德國老陶瓷專家，利用熔化鐵礦和氧化物獲取了特定的磁性質。

對磁化有明確閾值是設計的關鍵。這種電線的網格和芯子織在電線網上，被人稱為芯子存儲，它的有關專利對發展計算機非常關鍵。這個方案可靠並且穩定。磁化相對來說是永久的，所以在系統的電源關閉後，存儲的數據仍然保留著。既然磁場能以電子的速度來閱讀，這使互動式計算有了可能。更進一步，因為是電線網格，存儲陣列的任何部分都能訪問，也就是說，不同的數據可以存儲在電線網的不同位置，並且閱讀所在位置的一束比特就能立即存取。這稱為隨機存取存儲器（RAM），在存儲器設備發展歷程中它是互動式計算的革新概念。福雷斯特把這些專利轉讓給麻省理工學院，學院每年靠這些專利收到1500萬～2000萬美元。

最先獲得這些專利許可證的是IBM，IBM最終獲得了在北美防衛軍事基地安裝「旋風」的商業合同。更重要的是，自20世紀50年代以來，所有大型和中型計算機也採用了這一系統。磁芯存儲從20世紀50年代、60年代，直至70年代初，一直是計算機主存的標准方式。

5.存儲器設備發展之磁碟

世界第一台硬碟存儲器是由IBM公司在1956年發明的，其型號為IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control）。這套系統的總容量只有5MB，共使用了50個直徑為24英寸的磁碟。1968年，IBM公司提出「溫徹斯特/Winchester」技術，其要點是將高速旋轉的磁碟、磁頭及其尋道機構等全部密封在一個無塵的封閉體中，形成一個頭盤組合件（HDA），與外界環境隔絕，避免了灰塵的污染，並採用小型化輕浮力的磁頭浮動塊，碟片表面塗潤滑劑，實行接觸起停，這是現代絕大多數硬碟的原型。1979年，IBM發明了薄膜磁頭，進一步減輕了磁頭重量，使更快的存取速度、更高的存儲密度成為可能。20世紀80年代末期，IBM公司又對存儲器設備發展作出一項重大貢獻，發明了MR（Magneto Resistive)磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感，使得碟片的存儲密度比以往提高了數十倍。1991年，IBM生產的3.5英寸硬碟使用了MR磁頭，使硬碟的容量首次達到了1GB，從此，硬碟容量開始進入了GB數量級。IBM還發明了PRML（Partial Response Maximum Likelihood）的信號讀取技術，使信號檢測的靈敏度大幅度提高，從而可以大幅度提高記錄密度。

目前，硬碟的面密度已經達到每平方英寸100Gb以上，是容量、性價比最大的一種存儲設備。因而，在計算機的外存儲設備中，還沒有一種其他的存儲設備能夠在最近幾年中對其統治地位產生挑戰。硬碟不僅用於各種計算機和伺服器中，在磁碟陣列和各種網路存儲系統中，它也是基本的存儲單元。值得注意的是，近年來微硬碟的出現和快速發展為移動存儲提供了一種較為理想的存儲介質。在快閃記憶體晶元難以承擔的大容量移動存儲領域，微硬碟可大顯身手。目前尺寸為1英寸的硬碟，存儲容量已達4GB，10GB容量的1英寸硬碟不久也會面世。微硬碟廣泛應用於數碼相機、MP3設備和各種手持電子類設備。

另一種磁碟存儲設備是軟盤，從早期的8英寸軟盤、5.25英寸軟盤到3.5英寸軟盤，主要為數據交換和小容量備份之用。其中，3.5英寸1.44MB軟盤占據計算機的標准配置地位近20年之久，之後出現過24MB、100MB、200MB的高密度過渡性軟盤和軟碟機產品。然而，由於USB介面的快閃記憶體出現，軟盤作為數據交換和小容量備份的統治地位已經動搖，不久會退出存儲器設備發展歷史舞台。

6. 存儲器設備發展之光碟

光碟主要分為只讀型光碟和讀寫型光碟。只讀型指光碟上的內容是固定的，不能寫入、修改，只能讀取其中的內容。讀寫型則允許人們對光碟內容進行修改，可以抹去原來的內容，寫入新的內容。用於微型計算機的光碟主要有CD-ROM、CD-R/W和DVD-ROM等幾種。

上世紀60年代，荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光光束進行記錄和重放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場。最初的產品就是大家所熟知的激光視盤（LD，Laser Vision Disc）系統。

從LD的誕生至計算機用的CD-ROM，經歷了三個階段，即LD-激光視盤、CD-DA激光唱盤、CD-ROM。下面簡單介紹這三個存儲器設備發展階段性的產品特點。

LD-激光視盤，就是通常所說的LCD，直徑較大，為12英寸，兩面都可以記錄信息，但是它記錄的信號是模擬信號。模擬信號的處理機制是指，模擬的電視圖像信號和模擬的聲音信號都要經過FM（Frequency Molation）頻率調制、線性疊加，然後進行限幅放大。限幅後的信號以0.5微米寬的凹坑長短來表示。

CD-DA激光唱盤 LD雖然取得了成功，但由於事先沒有制定統一的標准，使它的開發和製作一開始就陷入昂貴的資金投入中。1982年，由飛利浦公司和索尼公司制定了CD-DA激光唱盤的紅皮書（Red Book）標准。由此，一種新型的激光唱盤誕生了。CD-DA激光唱盤記錄音響的方法與LD系統不同，CD-DA激光唱盤系統首先把模擬的音響信號進行PCM（脈沖編碼調制）數字化處理，再經過EMF（8～14位調制）編碼之後記錄到盤上。數字記錄代替模擬記錄的好處是，對干擾和雜訊不敏感，由於盤本身的缺陷、劃傷或沾污而引起的錯誤可以校正。

CD-DA系統取得成功以後，使飛利浦公司和索尼公司很自然地想到利用CD-DA作為計算機的大容量只讀存儲器。但要把CD-DA作為計算機的存儲器，還必須解決兩個重要問題，即建立適合於計算機讀寫的盤的數據結構，以及CD-DA誤碼率必須從現有的10-9降低到10-12以下，由此就產生了CD-ROM的黃皮書(Yellow Book)標准。這個標準的核心思想是，盤上的數據以數據塊的形式來組織，每塊都要有地址，這樣一來，盤上的數據就能從幾百兆位元組的存儲空間上被迅速找到。為了降低誤碼率，採用增加一種錯誤檢測和錯誤校正的方案。錯誤檢測採用了循環冗餘檢測碼，即所謂CRC，錯誤校正採用里德－索洛蒙(Reed Solomon)碼。黃皮書確立了CD-ROM的物理結構，而為了使其能在計算機上完全兼容，後來又制定了CD-ROM的文件系統標准，即ISO 9660。

在上世紀80年代中期，光碟存儲器設備發展速度非常快，先後推出了WORM光碟、磁光碟（MO）、相變光碟（Phase Change Disk，PCD）等新品種。20世紀90年代，DVD-ROM、CD-R、CD-R/W等開始出現和普及，目前已成為計算機的標准存儲設備。

光碟技術進一步向高密度發展，藍光光碟是不久將推出的下一代高密度光碟。多層多階光碟和全息存儲光碟正在實驗室研究之中，可望在5年之內推向市場。

7.存儲器設備發展之納米存儲

納米是一種長度單位，符號為nm。1納米=1毫微米，約為10個原子的長度。假設一根頭發的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度即約為1納米。與納米存儲有關的主要進展有如下內容。

1998年，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學制備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系。一個量子磁碟相當於我們現在的10萬～100萬個磁碟，而能源消耗卻降低了1萬倍。

1988年，法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年，採用巨磁電阻原理的納米結構器件已在美國問世，它在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭等方面均有廣闊的應用前景。

2002年9月，美國威斯康星州大學的科研小組宣布，他們在室溫條件下通過操縱單個原子，研製出原子級的硅記憶材料，其存儲信息的密度是目前光碟的100萬倍。這是納米存儲材料技術研究的一大進展。該小組發表在《納米技術》雜志上的研究報告稱，新的記憶材料構建在硅材料表面上。研究人員首先使金元素在硅材料表面升華，形成精確的原子軌道；然後再使硅元素升華，使其按上述原子軌道進行排列；最後，藉助於掃瞄隧道顯微鏡的探針，從這些排列整齊的硅原子中間隔抽出硅原子，被抽空的部分代表「0」，餘下的硅原子則代表「1」，這就形成了相當於計算機晶體管功能的原子級記憶材料。整個試驗研究在室溫條件下進行。研究小組負責人赫姆薩爾教授說，在室溫條件下，一次操縱一批原子進行排列並不容易。更為重要的是，記憶材料中硅原子排列線內的間隔是一個原子大小。這保證了記憶材料的原子級水平。赫姆薩爾教授說，新的硅記憶材料與目前硅存儲材料存儲功能相同，而不同之處在於，前者為原子級體積，利用其製造的計算機存儲材料體積更小、密度更大。這可使未來計算機微型化，且存儲信息的功能更為強大。

以上就是本文向大家介紹的存儲器設備發展歷程的7個關鍵時期

Ⅷ shi shui fa ming de dian nao

馮.諾伊曼

Ⅸ 高分求單片機課程設計報告

手邊有一些你需要的關於單片機的論文設計資料 需要的話加QQ 晚上7點以後隱身在線，直接加就行，說明要的資料名字就好。嘿嘿 樓主 要是覺的好的話 可別忘了給分哦。

Ⅹ 存儲器設計方法:使用128M×8位SRAM晶元設計一個512M×32位的存儲器

需要16片128M*8位的晶元！