微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計第二版——chap5習(xí)題解答

1、每8片組成16K×8位的存儲區(qū)， A13A0作為片內(nèi)地址，用A15、A14經(jīng)2:4譯碼器產(chǎn)生片選信號，邏輯框圖如下（圖有誤：應(yīng)該每組8片，每片數(shù)據(jù)線為1根）（2）設(shè)16K×8位存儲芯片的陣列結(jié)構(gòu)為128行×128列，刷新周期為2ms。因為刷新每行需S，則兩次（行）刷新的最大時間間隔應(yīng)小于：為保證在每個1S內(nèi)都留出S給CPU訪問內(nèi)存，因此該DRAM適合采用分散式或異步式刷新方式，而不能采用集中式刷新方式。l 若采用分散刷新方式，則每個存儲器讀/寫周期可視為1S，前S用于讀寫，后S用于刷新。相當(dāng)于每1S刷新一行，刷完一遍需要128×1S128S，滿足刷新周期

2、小于2ms的要求；l 若采用異步刷新方式，則應(yīng)保證兩次刷新的時間間隔小于S。如每隔14個讀寫周期刷新一行，相當(dāng)于每15S刷新一行，刷完一遍需要128×15S1920S，滿足刷新周期小于2ms的要求；需要補充的知識：刷新周期：從上一次對整個存儲器刷新結(jié)束到下一次對整個存儲器全部刷新一遍為止的時間間隔。刷新周期通?？梢允?ms，4ms或8ms。DRAM一般是按行刷新，常用的刷新方式包括：l 集中式：正常讀/寫操作與刷新操作分開進(jìn)行，刷新集中完成。特點：存在一段停止讀/寫操作的死時間，適用于高速存儲器。（DRAM共128行，刷新周期為2ms，讀/寫/刷新時間均為S）l 分散式：一個存儲系統(tǒng)

3、周期分成兩個時間片，分時進(jìn)行正常讀/寫操作和刷新操作。特點：不存在停止讀/寫操作的死時間，但系統(tǒng)運行速度降低。（DRAM共128行，刷新周期為128s，tmS為讀/寫時間，trS為刷新時間，tc1S為存儲周期）l 異步式：前兩種方式的結(jié)合，每隔一段時間刷新一次，只需保證在刷新周期內(nèi)對整個存儲器刷新一遍。該存儲器的存儲容量=224 *8bit=16M字節(jié)需要SRAM2114(1K*4)存儲芯片數(shù)目：片注：上述分析有錯，采用線選譯碼，顯然用于字選的地址線應(yīng)該為10根（對應(yīng)于1k的芯片存儲容量），那么余下24-10=14根地址線可用于片選，因此需要SRAM2114(1K*4)存儲芯片數(shù)目應(yīng)該為：14

4、組*2片/組=28片。（根據(jù)答案改的題目）888由于地址總線長度為16，故系統(tǒng)尋址空間為（1）8K*8位存儲芯片字選地址長度為13，64KB存儲器需要8個8K*8位存儲芯片，故總共需要3根地址總線用于片選，地址譯碼為：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0共需8片8K*8位存儲芯片紅色為片選第一片地址范圍0000H1FFFH00000000000000000001111111111111第二片地址范圍2000H3FFFH00100000000000000011111111111111第三片地址范圍4000H5FFFH01000000000000000101

5、111111111111第四片地址范圍6000H7FFFH01100000000000000111111111111111第五片地址范圍8000H9FFFH10000000000000001001111111111111第六片地址范圍0A000H0BFFFH10100000000000001011111111111111第七片地址范圍0C000H0DFFFH11000000000000001101111111111111第八片地址范圍0E000H0FFFFH11100000000000001111111111111111其連線圖如下：（2）8K*8位存儲芯片地址長度為13，32KB存儲器需要4

6、個8K*8位存儲芯片故總共需要15根地址總線，地址譯碼為：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0共需4片8K*8位存儲芯片紅色為片選紫色用于決定地址范圍第一片地址范圍0000H1FFFH00000000000000000001111111111111第二片地址范圍2000H3FFFH00100000000000000011111111111111第三片地址范圍4000H5FFFH01000000000000000101111111111111第四片地址范圍6000H7FFFH01100000000000000111111111111111其連線圖如下：（3

7、）4K*8位存儲芯片地址長度為12，16KB存儲器需要4個4K*8位存儲芯片故總共需要14根地址總線，地址譯碼為：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0共需4片4K*8位存儲芯片紅色為片選紫色用于決定地址范圍第一片地址范圍0000H0FFFH00000000000000000000111111111111第二片地址范圍1000H1FFFH00010000000000000001111111111111第三片地址范圍2000H2FFFH00100000000000000010111111111111第四片地址范圍3000H3FFFH0011000000000

8、0000011111111111111其連線圖如下：方案一：注：Q1、Q2、Q3、Q4要有有效輸出，則須C口輸入為0，此時須確保為0時C口輸入為0，則A14、A15信號線之后須用一個或門。方案二：注：Q0、Q1、Q2、Q3分別對應(yīng)A15、A14、A13分別取000、001、010、011時的值，可通過A12進(jìn)行選擇，上圖有錯（不對應(yīng)答案中的地址）；上圖的地址應(yīng)該是：第一片0000（A15、A14、A13、A12），第二片0011（A15、A14、A13、A12），第三片0100（A15、A14、A13、A12），第四片0111（A15、A14、A13、A12）；正確的連法應(yīng)該是第一、二片均從Q

9、0接，而不是分別接Q0、Q1；第三、四片均接Q1，而不是分別接Q2、Q3。若上圖中片選CS低電平有效，則應(yīng)該采用或門（地址會產(chǎn)生變動）。查閱資料可知，2732容量為4K×8(字選線12根)，6264容量為8K×8(字選線13根)，因此本系統(tǒng)中所需芯片數(shù)目及各芯片地址范圍應(yīng)如下表所示：A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1共需2片2732構(gòu)成系統(tǒng)ROM紅色為片選紫色由地址取值范圍決定（0000H開始）第一片地址范圍0000H0FFFH000000000000000000011111111111第二片地址范圍1000H1FFFH00010000

10、0000000000111111111111共需5片6264構(gòu)成系統(tǒng)RAM紅色為片選第一片地址范圍4000H5FFFH010000000000000010111111111111第二片地址范圍6000H7FFFH011000000000000011111111111111第三片地址范圍8000H9FFFH100000000000000100111111111111第四片地址范圍0A000H0BFFFH101000000000000101111111111111第五片地址范圍0C000H0DFFFFH110000000000000110111111111111硬件連線方式之一如下圖所示：A14C

11、S 6EN C 2B 1A 0A0-A11RDWRD0-D7AB CS2732WRD0-7AB CS2732WRD0-7AB CS6264RDWRD0-7A12A13A1538譯碼器A0-A12RDWRAB CS6264RDWRD0-7未用1215說明：8位微機(jī)系統(tǒng)地址線一般為16位。采用全譯碼方式時，系統(tǒng)的A0A12直接與6264的13根地址線相連，系統(tǒng)的A0A11直接與2732的12根地址線相連。片選信號由74LS138譯碼器產(chǎn)生，系統(tǒng)的A15A13作為譯碼器的輸入。各芯片的數(shù)據(jù)總線（D0D7）直接與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連。各芯片的控制信號線（RD、WR）直接與系統(tǒng)的控制信號線相連。EPROM

12、寫入編程電路設(shè)計如下圖所示：控制軟件流程：（1） 上電復(fù)位；（2） 信號為電平”1”無效（寫模式），信號為電平”0”有效（編程控制模式），軟件進(jìn)入編程狀態(tài)，對EPROM存儲器進(jìn)行寫入編程操作；（3） 高位地址譯碼信號為電平”1”無效，對存儲器對應(yīng)0000H3FFFH地址的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行寫入操作（其中高位地址為0、低位地址從0000H到3FFFH依次加1）寫入的值為數(shù)據(jù)總線D0D8對應(yīng)的值。（4） 高位地址譯碼信號為電平”0”有效，對存儲器對應(yīng)4000H7FFFH地址的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行寫入操作（其中高位地址為1，低位地址從0000H到3FFFH依次加1）寫入的值為數(shù)據(jù)總線D0D8對應(yīng)的值。（5） 存儲

13、器地址為7FFFH時，寫入操作完成，控制軟件停止對EPROM的編程狀態(tài)，釋放對信號和信號的控制。系統(tǒng)A11A12A13A14A15A10譯碼器輸出A15A14A13A12A11A10A0地址空間/Q0000000000H07FFH/Q10010800H0FFFH/Q20101000H17FFH/Q30111800H1FFFH/Q41002000H27FFH/Q5101000000000011111111112800H2BFFH12C00H2FFFH/Q6110/Q7111下面方案的問題：1 地址不連續(xù)，驅(qū)動設(shè)計可能會比較麻煩；2 地址重復(fù)，浪費系統(tǒng)地址空間；3 不容易理解，實際上使用可能會有問

14、題；（1）該計算機(jī)系統(tǒng)的存儲器地址空間為A8000HCFFFFH，系統(tǒng)存儲容量為：（2）單片容量為16K*1為的SRAM芯片的存儲容量為16Kbit=2KB組成該存儲系統(tǒng)共需該類芯片160KB/2KB=80個（3）題目未給出該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)位寬為多少，此處設(shè)為8bit位寬則每組芯片組需要8個單片容量為16K*1為的SRAM芯片所有整個系統(tǒng)應(yīng)分為80/8=10個芯片組。888888888888此處題目有誤，10018應(yīng)為，依次類推低位多體交叉存儲體包含8個存儲體，故處理器每次可同時訪問相鄰8個地址的數(shù)據(jù)（1）訪存地址為相鄰地址，故存儲器比單體存儲器的平均訪問速度提高8倍；（2）訪存地址為間隔2個地址

15、，故存儲器比單體存儲器的平均訪問速度提高4倍；（3）訪存地址為間隔3個地址，但訪存地址轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為3、6、9、12、15、18、21、24、27，分別除8的余數(shù)為3、6、1、4、7、2、5、0、3，故存儲器比單體存儲器的平均訪問速度提高8倍。注：如果是8體交叉存儲體，則低3位二進(jìn)制用于片選，高位用于字選。八進(jìn)制到二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換為一位八進(jìn)制對應(yīng)于三位二進(jìn)制。(1) 轉(zhuǎn)為二進(jìn)制則為001 000 000 001001 000 000 010001 000 000 011001 000 000 100001 000 000 101001 000 000 110001 000 000 111001

16、000 001 000001 000 001 001001 000 001 010001 000 001 011001 000 001 100001 001 000 101001 000 001 110001 000 001 111001 000 002 000用于片選的低三位變化規(guī)律為001 010 011 100 101 110 111 000001 010 011 100 101 110 111 000001 010 011 100 101 110 111 000可見連續(xù)8個地址在同一個總線周期中可以得到訪問，因此速度提高至8倍。(2) 分析同題（1）用于片選的低三位地址變化規(guī)律為：010 100 110 000010 100 110 000010 100 110 000010 100 110 000因此連續(xù)四個地址可以同時被訪問，因此速度提高至4倍。(3) 分析同題（1）用于片選的低三位地址變化規(guī)律為：011 110 001 100 111 010 101 000011 110 001 100 111 010 101 000011 110 001 100 111 010 101 000因此連續(xù)八個地址可以同時被訪問，因此速度提高至8倍。最后三位的變化規(guī)律是：3