存儲(chǔ)器與CPU的連接.ppt

1、5.4 存儲(chǔ)器與CPU的連接,5.4.1 存儲(chǔ)器與CPU連接應(yīng)考慮的問題,1存儲(chǔ)器類型選擇 RAM最大的特點(diǎn)是其存儲(chǔ)的信息可以在程序中用讀寫指令隨機(jī)讀寫，但掉電時(shí)信息丟失。所以RAM一般用于存儲(chǔ)用戶的調(diào)試程序（或程序存儲(chǔ)器中的用戶區(qū)）、程序的中間運(yùn)算結(jié)果及掉電時(shí)無需保護(hù)（存）的I/O數(shù)據(jù)及參數(shù)等。 ROM中的內(nèi)容掉電不易失，但不能隨機(jī)寫入，故一般用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序（監(jiān)控程序）和無需在線修改的參數(shù)等。,2CPU總線的負(fù)載能力 通常CPU總線的直流負(fù)載能力（也稱驅(qū)動(dòng)能力）為一個(gè)TTL器件或20個(gè)MOS器件。因存儲(chǔ)器基本上是MOS電路，直流負(fù)載很小，所以在小型系統(tǒng)中CPU可直接與存儲(chǔ)器芯片連接。 而當(dāng)

2、CPU總線上需掛接的器件超過上述負(fù)載時(shí)，就應(yīng)考慮在其總線與掛接的器件間加接緩沖器或驅(qū)動(dòng)器，以增加CPU的負(fù)載能力。常用的驅(qū)動(dòng)器和緩沖器有單向的74LS244以及Intel8282、8283等，用于單向傳輸?shù)牡刂房偩€和控制總線的驅(qū)動(dòng)；對雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總線通常采用數(shù)據(jù)收發(fā)器74LS245或Intel8286、8287等實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。,3存儲(chǔ)器的地址分配和片選問題 內(nèi)存通常分為RAM和ROM兩大部分，而RAM又分為系統(tǒng)區(qū)(即機(jī)器的監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)占用的區(qū)域)和用戶區(qū)，所以內(nèi)存的地址分配是一個(gè)重要的問題。 存儲(chǔ)器芯片單片的容量有限，由多片存儲(chǔ)器芯片組成一個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，要求正確解決片選問題。,4CPU的時(shí)

3、序和存儲(chǔ)器的存取速度之間的配合問題 CPU在取指令和讀寫操作、存儲(chǔ)器芯片讀/寫都有相應(yīng)的固定時(shí)序。 選用存儲(chǔ)芯片時(shí)，必須考慮它的存取時(shí)間與CPU的固定時(shí)序之間的匹配問題，即時(shí)序配合問題。,5.4.2 存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)充,當(dāng)一片存儲(chǔ)器芯片的容量不能滿足系統(tǒng)要求時(shí)，需多片組合以擴(kuò)充位數(shù)或單元數(shù)。這就是所謂的存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充。 字?jǐn)U充：擴(kuò)充存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，如果把存儲(chǔ)器視為一個(gè)矩陣，這字?jǐn)U充就是行擴(kuò)充 位擴(kuò)充：擴(kuò)充存儲(chǔ)器的一個(gè)單元的位數(shù)，也就是矩陣的列擴(kuò)充。,下面以SRAM 6264為例說明存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充的方法，ROM的處理方法與之相同。,1位（并聯(lián)）擴(kuò)充 用2片8K8位的6264擴(kuò)充形成8K16位的芯

4、片組：,除了數(shù)據(jù)線外，對應(yīng)相連,2字（串聯(lián)）擴(kuò)充 用4片8K8位芯片6264構(gòu)成32K8位的存儲(chǔ)芯片組：,這32K單元的地址范圍在4個(gè)芯片中的分配如下表所示：,4片存儲(chǔ)器內(nèi)部的地址（A12A0）都是相同（重復(fù)）的，但增加了A14、A13后，它們對外的地址就是連續(xù)（不重復(fù)）的了，故稱地址線A12A0實(shí)現(xiàn)片內(nèi)尋址，A14、A13實(shí)現(xiàn)片間尋址。,再擴(kuò)充單元數(shù)：將這8個(gè)芯片組組合成8K8位存儲(chǔ)區(qū)。顯然，8K存儲(chǔ)單元需要13根地址線（213=8K），比原來每片的10根地址線多了3根，可用38譯碼器芯片74LS138,3位和字同時(shí)（串并聯(lián)）擴(kuò)充,當(dāng)存儲(chǔ)器的位數(shù)和單元數(shù)都需要擴(kuò)充時(shí)，如用16片1K4位芯片構(gòu)

5、成8K8位存儲(chǔ)區(qū)：,先擴(kuò)充位數(shù)：每2個(gè)芯片（24位=8位）一組，構(gòu)成8個(gè)1K8位芯片組；,138譯碼器,C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1,1 0 0 =1 0 0,使能輸入端,將CPU的A12A10對應(yīng)接至74LS138的C、B、A，而8個(gè)輸出引腳對應(yīng)接至8個(gè)存儲(chǔ)芯片組的片選信號端，A12A10的組合就可分別選中8個(gè)存儲(chǔ)芯片組中的一組。存儲(chǔ)單元的地址范圍分配如表所示。,存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)充關(guān)鍵是存儲(chǔ)單元地址的分

6、配和片選信號的處理，其基本原則是：地址安排不要重疊，也不要斷檔，最好是連續(xù)的，這樣，存儲(chǔ)器容量和CPU地址資源的利用率最高，也便于編程。,5. 4. 3 片選譯碼方式,片選信號的譯碼方式有全譯碼、部分譯碼和線選三種。,1 全譯碼方式 CPU的地址線除低位地址線用于存儲(chǔ)器芯片的片內(nèi)尋址外，剩下的高位地址線全部用于存儲(chǔ)器芯片的片間尋址（經(jīng)譯碼器產(chǎn)生片選信號）,例：,CPU的20位地址線采用全譯碼方式： 低位地址線A12A0接至各存儲(chǔ)器芯片的地址線，用作片內(nèi)尋址 剩下的高位地址A19A13通過譯碼器接至各存儲(chǔ)器芯片的片選端，用作片間尋址。,全譯碼方式充分發(fā)揮了CPU的尋址能力（不浪費(fèi)存儲(chǔ)地址空間），

7、存儲(chǔ)器芯片中的每一個(gè)單元都有一個(gè)唯一確定的地址，不會(huì)出現(xiàn)部分譯碼方式和線選方式中的地址重疊、地址不連續(xù)現(xiàn)象； 但譯碼電路較復(fù)雜，需要的元器件也較多 。,2 部分譯碼方式 CPU的高位地址線中只有一部分用于存儲(chǔ)器芯片的片間尋址。,只用2條高位地址線A14、A13作為譯碼輸入，仍可產(chǎn)生4個(gè)芯片的片選信號，其地址分配如下。,雖然4片存儲(chǔ)器芯片的基本地址分別為00000H01FFFH、02000H03FFFH、04000H05FFFH、06000H07FFFH，但其余高位地址線的任意組合也可能會(huì)重復(fù)選中這些存儲(chǔ)器芯片，如CPU地址00000H和08000H、10000H等均選中0#芯片的0000H存儲(chǔ)

8、單元，這就是地址重疊現(xiàn)象。,00000H和08000H、10000H 00000H0000 0000 0000 0000 0000 08000H0000 1000 0000 0000 0000 10000H0001 0000 0000 0000 0000,3 線選方式 直接用高位地址線作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號，無需譯碼器，此譯碼方式稱為線選。,只用A13產(chǎn)生兩個(gè)片選信號，則0#、1#存儲(chǔ)器芯片的基本地址分別為00000H01FFFH、02000H03FFFH，但其余高位地址線的任意組合也可能會(huì)重復(fù)選中這兩片存儲(chǔ)器芯片，如CPU地址01000H和06000H、12000H等均選中1#芯片的000

9、0H存儲(chǔ)單元。,5.4.4 存儲(chǔ)器連接舉例,在微機(jī)系統(tǒng)中，為能支持各種數(shù)據(jù)寬度操作，存儲(chǔ)器模塊一般都按字節(jié)編址，以字節(jié)為單位構(gòu)成。對于不同總線寬度的微機(jī)系統(tǒng)，其中的存儲(chǔ)器連接方式是不同的。下面介紹16位和32位微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器連接。,1. 16位微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器 16位微機(jī)系統(tǒng)需要用兩個(gè)字節(jié)組成一個(gè)整字，即占用兩個(gè)字節(jié)地址組成一個(gè)字地址，故必須將8位存儲(chǔ)器安排成兩組存儲(chǔ)體：即高位存儲(chǔ)體和低位存儲(chǔ)體，高位存儲(chǔ)體的8位數(shù)據(jù)線連接微機(jī)系統(tǒng)的高8位數(shù)據(jù)線D15D8，其地址碼為奇數(shù)（也稱奇存儲(chǔ)體）；低位存儲(chǔ)體的8位數(shù)據(jù)線連接微機(jī)系統(tǒng)的低8位數(shù)據(jù)線D7D0，其地址碼為偶數(shù)（也稱偶存儲(chǔ)體）。,CPU有2

10、0根地址線A19A0，16位數(shù)據(jù)總線D15D0，可直接尋址1M字節(jié)的內(nèi)存地址空間。因此，將1M字節(jié)的存儲(chǔ)器地址空間分成兩個(gè)512K字節(jié)的存儲(chǔ)體：,特點(diǎn)： 8086系統(tǒng)對存貯器的操作既可以16位，也可以8位。 當(dāng)進(jìn)行16位數(shù)據(jù)讀寫時(shí)： 若數(shù)據(jù)是對準(zhǔn)的（從偶地址開始安排數(shù)據(jù)），則只需要1個(gè)總線周期完成； 若數(shù)據(jù)未對準(zhǔn)（從奇地址開始安排數(shù)據(jù)），則需要2個(gè)總線周期完成。 而進(jìn)行8位數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，每次均要1個(gè)總線周期。,例如：有數(shù)據(jù)定義如下： DATASEGMENT DAT1DW1234H；數(shù)據(jù)對準(zhǔn) DAT2DB20H； DAT3DW2000H；數(shù)據(jù)未對準(zhǔn) DATAENDS 執(zhí)行： MOV AX，DAT1

11、；需要1個(gè)總線周期 執(zhí)行： MOV AX，DAT3；需要2個(gè)總線周期,2 32位微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器 32位微機(jī)系統(tǒng)需要用4個(gè)字節(jié)組成一個(gè)整字（32位），即占用4個(gè)字節(jié)地址組成一個(gè)字地址：,地址線A0和A1通過CPU內(nèi)部編碼產(chǎn)生字節(jié)選通信號,5.4.5 存儲(chǔ)器模塊（Memory Module）,存儲(chǔ)器模塊（俗稱內(nèi)存條）就是高集成度RAM模塊，它將多片高容量DRAM芯片裝配在條狀印刷線路板上，加上相應(yīng)的控制電路，線路板配有標(biāo)準(zhǔn)單或雙邊沿連接插腳，可直接插入微機(jī)主板上的存儲(chǔ)器插座。 微機(jī)系統(tǒng)常用的模塊按數(shù)據(jù)字長不同，可分為三種：,（1）30線SIMM（Single Inline Memory Mod

12、ule，單列直插存儲(chǔ)器模塊）內(nèi)存條： 8+1位（其中的1位為奇偶校驗(yàn)位），多用于80386以下系統(tǒng)，內(nèi)存條容量有256KB、512KB、1MB、2MB、4MB等。,（2）72線SIMM內(nèi)存條：32+4位（其中每8位配1位奇偶校驗(yàn)位），多用于80486系統(tǒng)，內(nèi)存條容量有4MB、8MB、16MB、32MB等。,（3）168線DIMM（Dual Inline Memory Module，雙列直插存儲(chǔ)器模塊）內(nèi)存條：64+8位（其中每8位配1位奇偶校驗(yàn)位），主要用于Pentium以上機(jī)型（PC66、PC100、PC133等），內(nèi)存條容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。Pentium以上微機(jī)主要采用168線同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM模塊。,在微機(jī)的主板上，往往標(biāo)有存儲(chǔ)庫“BANK0、BAN