lec15 存儲器擴展

1、第第 15 講講 存儲器擴展存儲器擴展主存儲器的基本組織主存儲器的基本組織l本章的重點內容本章的重點內容l存儲芯片與存儲芯片與CPU的連接的連接l譯碼方法（同樣適用于譯碼方法（同樣適用于I/O端口）端口）1. 1. 存儲器擴展方法存儲器擴展方法n要解決的問題：要解決的問題：q如何利用現(xiàn)有的芯片構造所需要的主存儲器如何利用現(xiàn)有的芯片構造所需要的主存儲器n三種構造方法三種構造方法q位擴展：存儲字長的擴充。位擴展：存儲字長的擴充。q字擴展：存儲單元數(shù)的擴充。字擴展：存儲單元數(shù)的擴充。q字位同時擴展字位同時擴展1414（1）位擴展位擴展即每個存儲單元二進制位數(shù)的擴展。即每個存儲單元二進制位數(shù)的擴展。例

2、如：用例如：用16K1的芯片組成的芯片組成16K8的存儲器的存儲器RDWRM/IOABA13A0A13A0cs A13A13A0A0D0D6D7DBcs cs 1414DDD2114（1）A9A0I/O4I/O1片選片選D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CECEn多個位擴充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)多個位擴充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù)，其它連接都一樣?？偩€的不同位數(shù)，其它連接都一樣。n這些芯片應被看作是一個整體，它們將同時選中這些芯片應被看作是一個整體，它們將同時選中并同時進行讀寫提供一個存儲字數(shù)據(jù)。并同時進行讀寫提供一個存儲字數(shù)據(jù)。n常被

3、稱為常被稱為“芯片組芯片組”位擴展（位擴展（用用1K4的芯片組成的芯片組成1K8的存儲器的存儲器）位擴展的連接方法位擴展的連接方法n芯片的地址線全部并聯(lián)且與地址總線相應連接；芯片的地址線全部并聯(lián)且與地址總線相應連接；n片選信號線并聯(lián)，連接到地址譯碼器的輸出端；片選信號線并聯(lián)，連接到地址譯碼器的輸出端；n讀寫控制信號并聯(lián)，連接到控制總線的存儲器讀讀寫控制信號并聯(lián)，連接到控制總線的存儲器讀寫控制線上；寫控制線上；n不同芯片的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線不同位上。不同芯片的數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)總線不同位上。（2）字擴展字擴展即存儲單元數(shù)的擴展。即存儲單元數(shù)的擴展。例如：用例如：用8K8的芯片組成的芯片組成64K

4、8的存儲器的存儲器RDWRM/IOA15D7013131313A14A138A120cs D70U038譯碼譯碼器器111001000A15 A13A12 A0000000001100100001111110011111A120cs D70U7A120cs D70U1A120低位地址用于片內尋址低位地址用于片內尋址高位地址用于選擇芯片高位地址用于選擇芯片字擴展的連接方法字擴展的連接方法n求出組成存儲器模塊所需芯片數(shù)，然后按下列步驟連求出組成存儲器模塊所需芯片數(shù)，然后按下列步驟連接有關信號線。接有關信號線。n各芯片的數(shù)據(jù)線并聯(lián)，接至相應的系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線；各芯片的數(shù)據(jù)線并聯(lián)，接至相應的系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線；

5、n芯片的地址線并聯(lián)到地址總線對應位上，地址總線芯片的地址線并聯(lián)到地址總線對應位上，地址總線高位接譯碼器，譯碼器輸出用作各芯片的片選信號；高位接譯碼器，譯碼器輸出用作各芯片的片選信號；n讀寫控制信號并聯(lián)，連接到控制總線的存儲器讀寫讀寫控制信號并聯(lián)，連接到控制總線的存儲器讀寫控制線上?？刂凭€上。譯碼器譯碼器74LS1381 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151616A AB BC CE1E1E2E2E3E3Y7Y7GNDGNDY6Y6Y5Y5Y4Y4Y3Y3Y2Y2Y1Y1Y0Y0VccVcc74LS13874LS138引腳圖引腳圖Y

6、0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7E3E3E2E2E1E1C CB BA A74LS13874LS138原理圖原理圖74LS138的功能表的功能表片選輸入片選輸入編碼輸入編碼輸入輸出輸出E3 E2* E1*C B AY7* Y0*1 0 00 0 011111110（僅（僅Y0*有效）有效）0 0 111111101（僅（僅Y1*有效）有效）0 1 011111011（僅（僅Y2*有效）有效）0 1 111110111（僅（僅Y3*有效）有效）1 0 011101111（僅（僅Y4*有效）有效）1 0 111011111（僅（僅Y5*有效）有效）1 1 010111

7、111（僅（僅Y6*有效）有效）1 1 101111111（僅（僅Y7*有效）有效）非上述情況非上述情況11111111（全無效）（全無效）（3）字位同時擴展字位同時擴展例如：用例如：用8K8K4 4的芯片組成的芯片組成16K16K8 8的存儲器的存儲器A13A12A0D3D0D7D41344A12A0cs U2A12A0cs U0A12A0cs U1D0D3D0D3A12A0cs U3D0D3D0D3字位擴展的連接方法字位擴展的連接方法n選擇合適的芯片；選擇合適的芯片；n根據(jù)要求將芯片多片并聯(lián)進行位擴展，設計出滿足字根據(jù)要求將芯片多片并聯(lián)進行位擴展，設計出滿足字長要求的存儲模塊；長要求的存儲

8、模塊；n對存儲模塊進行字擴展，構成符合要求的存儲器。對存儲模塊進行字擴展，構成符合要求的存儲器。小結：小結：MM與與CPU的連接的連接n地址引腳：與地址總線地址引腳：與地址總線AB低位地址相連，供低位地址相連，供CPU選擇選擇片內的某一存儲單元。片內的某一存儲單元。n數(shù)據(jù)引腳：與數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)引腳：與數(shù)據(jù)總線DB相連，接受來自相連，接受來自CPU的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)或向它們提供數(shù)據(jù)。或向它們提供數(shù)據(jù)。n片選端片選端 : 通常連接著由地址總線通常連接著由地址總線AB的高地址經(jīng)譯碼的高地址經(jīng)譯碼后的選擇線，或直接連著后的選擇線，或直接連著CPU提供的內存操作控制線提供的內存操作控制線，實現(xiàn)，實現(xiàn)CPU對內存

9、操作的控制。對內存操作的控制。nRAM讀讀/寫端：與寫端：與CPU的讀的讀/寫控制線相連。寫控制線相連。nROM輸出允許端輸出允許端 ：與：與CPU的讀控制線相連。的讀控制線相連。CSOEA19 A18 A17 A16 A15 A14A0 全全0全全1D7D027256EPROMA14A0CE2. 片選端處理（地址譯碼）片選端處理（地址譯碼）n令芯片（組）的片選端常有效令芯片（組）的片選端常有效,不不與系統(tǒng)的高位地址線發(fā)生聯(lián)系與系統(tǒng)的高位地址線發(fā)生聯(lián)系,芯芯片（組）總處在被選中的狀態(tài)片（組）總處在被選中的狀態(tài).雖雖簡單易行、但無法再進行地址擴簡單易行、但無法再進行地址擴充，會出現(xiàn)充，會出現(xiàn)“地

10、址重復地址重復” 表示任意（表示任意（0或或1均可）均可）簡單處理：片選端常有效簡單處理：片選端常有效地址重復地址重復n地址重復地址重復：一個存儲單元具有多個存儲地址：一個存儲單元具有多個存儲地址q原因：有些高位地址線沒有用、可任意原因：有些高位地址線沒有用、可任意n出現(xiàn)地址重復時，常選取其中既好用、又不沖出現(xiàn)地址重復時，常選取其中既好用、又不沖突的一個突的一個“可用地址可用地址”，選取的一個原則為：，選取的一個原則為：高位地址全為高位地址全為0例如：例如：00000H 07FFFH高位地址譯碼才更好譯碼和譯碼器譯碼和譯碼器n譯碼：將某個特定的譯碼：將某個特定的“編碼輸入編碼輸入”翻譯為唯一翻

11、譯為唯一“有效有效輸出輸出”的過程的過程n譯碼電路可以使用門電路組合邏輯；更多的是采用譯碼電路可以使用門電路組合邏輯；更多的是采用集集成譯碼器成譯碼器q常用的常用的2:4譯碼器：譯碼器： 74LS139q常用的常用的3:8譯碼器：譯碼器： 74LS138q常用的常用的4:16譯碼器：譯碼器：74LS154n譯碼具體的方法：譯碼具體的方法：q全譯碼全譯碼q部分譯碼部分譯碼q線選譯碼線選譯碼全譯碼全譯碼n全譯碼：全譯碼：所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元所有的系統(tǒng)地址線均參與對存儲單元的譯碼尋址，包括的譯碼尋址，包括q片內譯碼：片內譯碼：低位地址線對芯片內各存儲單元的譯碼低位地址線對芯片內各存儲單元

12、的譯碼尋址尋址q片選譯碼：片選譯碼：高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址高位地址線對存儲芯片的譯碼尋址n采用全譯碼，采用全譯碼，每個存儲單元的地址都是唯一的每個存儲單元的地址都是唯一的，不存在地址重復不存在地址重復n譯碼電路可能比較復雜、連線也較多譯碼電路可能比較復雜、連線也較多部分譯碼部分譯碼n部分譯碼：部分譯碼：只有部分高位地址線參與對存儲芯只有部分高位地址線參與對存儲芯片的譯碼片的譯碼n每個存儲單元將對應多個地址每個存儲單元將對應多個地址（地址重復），（地址重復），需要選取一個可用地址需要選取一個可用地址n可簡化譯碼電路的設計可簡化譯碼電路的設計n系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費系統(tǒng)的部分地址空間將

13、被浪費線選譯碼線選譯碼n線選譯碼：線選譯碼：只用少數(shù)幾根高位地址線進行芯片只用少數(shù)幾根高位地址線進行芯片的譯碼，且每根負責選中一個芯片（組）的譯碼，且每根負責選中一個芯片（組）n構成簡單，但地址空間嚴重浪費構成簡單，但地址空間嚴重浪費n必然會出現(xiàn)地址重復（一個存儲單元對應多個必然會出現(xiàn)地址重復（一個存儲單元對應多個存儲地址）存儲地址）,而且而且一個存儲地址會對應多個存儲一個存儲地址會對應多個存儲單元單元n多個存儲單元共用的存儲地址不應使用多個存儲單元共用的存儲地址不應使用片選端譯碼小結片選端譯碼小結n在系統(tǒng)中，存儲芯片的片選控制端主要與地址在系統(tǒng)中，存儲芯片的片選控制端主要與地址發(fā)生聯(lián)系：包括

14、發(fā)生聯(lián)系：包括地址空間的選擇地址空間的選擇（例如接系統(tǒng)（例如接系統(tǒng)的的M/IO*信號）和信號）和高位地址的譯碼選擇高位地址的譯碼選擇（與系（與系統(tǒng)的高位地址線相關聯(lián)）統(tǒng)的高位地址線相關聯(lián)）n對一些存儲芯片通過片選無效可關閉內部的輸對一些存儲芯片通過片選無效可關閉內部的輸出驅動機制，起到降低功耗的作用出驅動機制，起到降低功耗的作用n例例: 設計一設計一RAM擴展電路，容量為擴展電路，容量為32K字，字，地址從地址從10000H開始。芯片采用開始。芯片采用62256。n解：解：qa、計算所需要的芯片個數(shù)、計算所需要的芯片個數(shù)32K16/(32 K8)=2(片片)3. 8086系統(tǒng)存儲器擴展舉例系統(tǒng)

15、存儲器擴展舉例 nb、確定、確定CS電路電路6 62 22 25 56 6R RA AM MA14A0D7D0CS OE WR6 62 22 25 56 6R RA AM MA14A0D7D0CS OE WRA14|A1D15|D8D7|D0RDWR+A0M/IOA19A18A17A16BHEnC、電路、電路6 62 22 25 56 6R RA AM MA14A0D7D0CS OE WR6 62 22 25 56 6R RA AM MA14A0D7D0CS OE WRA15|A1D15|D8D7|D0RDWR+A0M/IOA19A18A17A16BHEn總結總結8086CPU芯片芯片DB70

16、D70 (偶片偶片)DB158 D70 (奇片奇片)/RD/OE/WR/WRAn1 An-1.0 /CSA0/BHE偶片/CS奇片/CSA19n+1+M/IO#全譯碼示例全譯碼示例A15 A14A13A16CBAE3138 2764A19A18A17A12A0CEY6E2E1IO/M1C000H1DFFFH全全0全全10 0 0 1 1 1 00 0 0 1 1 1 0地址范圍地址范圍A12 A0A19A18A17A16A15A14 A13部分譯碼示例部分譯碼示例138A17 A16A11A0A14 A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19 A15A14 A12A11 A0一個可用地址一個可用地址123410101010000001010011全全0 全全1全全0 全全1全全0 全全1全全0 全全120000H 20FFFH21000H 21FFFH22000H 22FFFH23000H 23FFFH線選譯碼示例線選譯碼示例A14A12A0A13(1)2764(2)276