計算機組成原理第4章第三講教材

第四章存儲器第3講存儲器概述分類層次結(jié)構(gòu)主存儲器概述半導體存儲芯片靜態(tài)隨機存儲器動態(tài)隨機存儲器只讀存儲器存儲器與CPU的連接存儲器的校驗主要內(nèi)容

用1K

×

4位存儲芯片組成1K

×

8位的存儲器？片

六、存儲器與CPU的連接1.存儲器容量的擴展(1)位擴展（增加存儲字長）10根地址線8根數(shù)據(jù)線DD……D0479AA0???21142114CSWE2片(2)字擴展（增加存儲字的數(shù)量）

用1K

×

8位存儲芯片組成2K

×

8位的存儲器11根地址線8根數(shù)據(jù)線？片2片1K×8位1K×8位D7D0???????????????WEA1A0???A9CS0A10

1CS1(3)字、位擴展用1K

×

4位存儲芯片組成4K

×

8位的存儲器8根數(shù)據(jù)線12根地址線WEA8A9A0...D7D0…A11A10CS0CS1CS2CS3片選譯碼……………………1K×41K×41K×41K×41K×41K×41K×41K×4？片8片2.存儲器與CPU的連接(1)地址線的連接(2)數(shù)據(jù)線的連接(3)讀/寫命令線的連接(4)片選線的連接(5)合理選擇存儲芯片(6)其他時序、負載要特別注意片與片之間的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的連接CPU地址線的低位與存儲芯片的地址線相連，高位或在存儲芯片擴充時用或做其他用途，如片選信號；對存儲芯片擴展使其數(shù)據(jù)位數(shù)和CPU的數(shù)據(jù)線一致；

訪存控制信號（MREQ）CPU的高位地址

ROM存放系統(tǒng)程序、標準子程序和各類常數(shù)；RAM用戶編程74138譯碼器G1CBAG2BG2AY7Y6Y0…

CPU芯片引腳圖MREQA14A15A13A12A11A10A9A0…D7D4D3D0WR…例1（書94頁例4.1）(1)寫出對應的二進制地址碼(2)確定芯片的數(shù)量及類型0110000000000000A15A14A13A11A10…A7…

A4A3…

A0…01100111111111110110100000000000…01101011111111112K×8位1K×8位RAM2片1K×4位ROM1片2K×8位

6

000

6

7FF

6

800

6

BFF(3)分配地址線A10~A0接2K

×

8位ROM的地址線A9~A0接1K

×

4位RAM的地址線(4)確定片選信號CBA0110000000000000A15A13A11A10…A7…A4A3…

A0…01100111111111110110100000000000…01101011111111112K

×

8位1片ROM1K

×

4位2片RAM2K

×8位ROM

1K

×4位

RAM1K

×4位

RAM………&PD/ProgrY5Y4G1CBAG2BG2A……MREQA14A15A13A12A11A10A9A0…D7D4D3D0WR…………例1CPU與存儲器的連接圖………CPU與存儲芯片連接設(shè)計4步驟根據(jù)十六進制地址范圍寫出二進制地址碼，并確定其容量；根據(jù)地址范圍以及該范圍在計算機系統(tǒng)中的作用確定芯片的數(shù)量及類型；分配CPU地址線(CPU低位與存儲芯片地址相連，高位和訪存信號共同產(chǎn)生片選信號）；確定片選信號(1)寫出對應的二進制地址碼例2

假設(shè)同例1，要求最小4K為系統(tǒng)

程序區(qū)，相鄰8K為用戶程序區(qū)。(2)確定芯片的數(shù)量及類型(3)分配地址線(4)確定片選信號1片

4K

×

8位

ROM2片

4K

×

8位

RAMA11~A0接ROM和RAM的地址線4K

×8位ROM

4K

×8位

RAM4K

×8位

RAM…PD/ProgrY0G1CBAG2BG2A……MREQA15A14A13A12A11A10A0…D7D4D3D0WR……例2CPU與存儲器的連接圖…+5VY1Y2………………例3

設(shè)CPU有20根地址線，8根數(shù)據(jù)線。并用IO/M作訪存控制信號。RD為讀命令，

WR為寫命令?，F(xiàn)有2764EPROM(8K×8位),

外特性如下：用138譯碼器及其他門電路（門電路自定）畫出CPU和2764的連接圖。要求地址為F0000H~FFFFFH,

并寫出每片2764的地址范圍?！璂7D0CEOECE片選信號OE允許輸出PGM可編程端PGM…A0A12(1)寫出對應的二進制地址碼(2)確定芯片的數(shù)量及類型(3)分配地址線(4)確定片選信號8片

8K

×

8位

EPROMA12~A0接EPROM的地址線F0000H-FFFFFH容量64KIO/M控制譯碼器工作，RD對應OE,WE對應PGMA13~A15譯碼器輸入端和高位地址一起片選七、存儲器的校驗編碼的糾錯、檢錯能力與編碼的最小距離有關(guān)L——編碼的最小距離D——檢測錯誤的位數(shù)C——糾正錯誤的位數(shù)漢明碼是具有一位糾錯能力的編碼L1=D+C(D≥C)1.編碼的最小距離任意兩組合法代碼之間二進制位數(shù)

的最少差異L=3最多糾錯1位

最多檢錯2位

漢明碼的組成需增添？位檢測位檢測位的位置？檢測位的取值？2k

≥

n+k+1組成漢明碼的三要素2.漢明碼2i-1(i=1，2，…，

k)（1）漢明碼的組成各檢測位的取值與該位所在的檢測“小組”中各位數(shù)值，以及校驗方式有關(guān)各檢測位Ci

所承擔的檢測小組為gi

小組獨占第2i－1

位gi

和gj

小組共同占第2i－1+2j－1

位gi、gj

和gl

小組共同占第2i－1+2j－1+2l－1

位C1

檢測的g1小組包含第1，3，5，7，9，11，…C2

檢測的g2

小組包含第2，3，6，7，10，11，…C4

檢測的g3

小組包含第4，5，6，7，12，13，…C8

檢測的g4

小組包含第8，9，10，11，12，13，14，15，24，…奇校驗各檢測位的值使各自對應監(jiān)測小組中為1的位數(shù)為奇數(shù)；如漢明碼為7位，則檢測位C1應使1、3、5、7位中的1的個數(shù)為奇數(shù)，C2則應使2、3、6、7位中1的個數(shù)為奇數(shù)，C4則應使4、5、6、7位中1的個數(shù)為奇數(shù)；偶校驗各檢測位的值使各自對應監(jiān)測小組中為1的位數(shù)為偶數(shù)；奇偶校驗例1求0101按“偶校驗”配置的漢明碼解：∵n=4根據(jù)2k

≥n+k+1得k=3漢明碼排序如下:二進制序號名稱1234567C1C2C40∴0101的漢明碼為

0100101b4b3b2b110C1=357=0C2=367=1C4=567=00101得各檢測位位置202122由2i-1(i=1，2，…，

k)求0011按“奇校驗”配置的漢明碼

二進制序號

名稱1234567C1C2C40110011解：∵n=4根據(jù)2k

≥n+k+1取k=3C1=357=0C2=367=1C4=567=1∴0011的漢明碼為

0101011例2按配偶原則配置1011的漢明碼

二進制序號

名稱1234567C1C2C40101011解：∵n=4根據(jù)2k

≥n+k+1取k=3C1=357=0C2=367=1C4=567=0∴0011的漢明碼為

0110011練習1（2）漢明碼的糾錯過程形成新的檢測位Pi

，如增添3位（k=3），新的檢測位為P4P2P1

。以k=3為例，Pi

的取值為P1=13

57P2=23

67P4=45

67對于按“偶校驗”配置的漢明碼不出錯時P1=0，P2=0，P4=0C1C2C4其位數(shù)與增添的檢測位有關(guān)，P1=1357=0無錯P2=2367=1有錯P4=4567=1有錯∴

P4P2P1=110第6位出錯，可糾正為0100101，故要求傳送的信息為

0101。糾錯過程如下例3解：

已知接收到的漢明碼為0100111（按配偶原則配置）試問要求傳送的信息是什么?

練習2P4=4567=1P2=2367=0P1=1357=0∴P4P2P1=100第4

位錯，可不糾寫出按偶校驗配置的漢明碼0101101的糾錯過程漢明碼形成過程首先根據(jù)2k

≥n+k+1，求出需增加的檢測位位數(shù)k；再根據(jù)2i-1(i=1，2，…，k)確定Ci的位置；然后根據(jù)奇偶原則配置Ci各位的值，注意：按奇配置與偶配置所求得的Ci值正好相反；糾錯時，新的檢測位Pi的取值與奇偶配置原則是相對應的；對于偶配置，不出錯時Pi的取值為0；而對于奇配置，不出錯時Pi的值為1；CyclicRedundancyCheck，CRC基于模2運算而建立編碼規(guī)則的校驗碼，是在k位信息碼之后拼接r位校驗碼；應用CRC碼的關(guān)鍵是如何從k位信息位簡便地得到r位校驗位(編碼)，以及如何從k+r位信息碼判斷是否出錯；CRC碼可以發(fā)現(xiàn)并糾正信息存儲或傳送過程中連續(xù)出現(xiàn)的多位錯誤。3.循環(huán)冗余校驗碼

（1）模2運算以按位模2相加為基礎(chǔ)的四則運算，不考慮進位和借位；模2加減即0±0=0，0±1=1，1±0=1，1±1=0；按位加，可用異或邏輯實現(xiàn)；兩個相同的數(shù)據(jù)的模2和為0；模2加與模2減的結(jié)果相同；模2乘按模2加求部分積之和.例如：0000111011101110×110100100模2除按模2減求部分余數(shù)，每求一位商應使部分余數(shù)減少一位；上商的原則當部分余數(shù)的首位為1時，商取1；當部分余數(shù)的首位為0時，商取0。當部分的余數(shù)的位數(shù)小于除數(shù)的位數(shù)時，該余數(shù)即為最后余數(shù)。例：被除數(shù)101101，除數(shù)1101，商？余數(shù)？商110，余數(shù)0011（2）CRC碼的編碼方法在糾錯編碼代數(shù)中，把以二進制數(shù)字表示的一個數(shù)據(jù)系列看成一個多項式。如，可將待編碼的k位有效信息位組表達為多項式M(x)M(x)=Ck-1Xk-1+Ck-2Xk-2+…+CiXi+…+C1X+C0式中Ci為0或1，由對應二進制數(shù)確定；如待編碼數(shù)為1100，則M(x)=X3+X2+0+0;若將信息位組左移r位，則可表示為多項式M(x)·Xr。這樣就可空出r位，以便拼接r位校驗位，即：n=(k+r)位信息位組k位左移r位k位+r位信息位組左移r位情況CRC碼就是用多項式M(x)·Xr

除以生成多項式G(x)（即產(chǎn)生效驗碼的多項式），所得的余數(shù)作為校驗位；設(shè)所得余數(shù)表達為R(x)，商為Q(x)，將余數(shù)拼接在信息位組左移r位空出的r位上，就構(gòu)成這個有效信息的CRC碼。這個CRC碼可用多項式表達為：

M(x)·Xr+R(x)=[Q(x)·G(x)+R(x)]+R(x)=[Q(x)·G(x)]+[R(x)+R(x)]=Q(x)·G(x)所得CRC碼可被G(x)表示的數(shù)碼除盡。模2和為0例4（P145）對4位有效信息(1100)求循環(huán)校驗編碼，選擇生成多項式(1011)。解：有效信息M(x)=x3+x2

由多項式G(x)=x3+x+1

得k+1=4

所以k=3，將有效信息左移k位后再被G(x)模2除，得M(x)·x3=1100000=x6+x5M(x)x3/G(x)=1100000/1011=1110+010/1011

所以M(x)·X3+R(x)=1100000+010=1100010上面循環(huán)校驗碼中n=7，k=4，稱為(7，4)碼說明：生成多項式不是隨意設(shè)定的，也不是唯一的，上面例子中生成多項式使用1011，也可以用1101；大家算一下使用1101