存储器扩展

微机原理与接口技术主讲：百色学院数计系第六章存储器及其接口概述6.1存储器的分类与组成6.2随机存取存储器（RAM）6.3只读存储器（ROM）6.4存储器的连接6.4.1存储器芯片的扩充技术6.4.2存储器与CPU的连接6.4.3存储器与CPU连接应注意的一些问题片选译码片内译码百色学院数计系6.4.1存储器芯片的扩充技术任何存储芯片的容量都是有限的，要构成一定容量的内存，往往单个芯片不能满足要求，这时就需要用多个存储芯片进行组合，以满足对存储容量的要求。这种组合称为存储器的扩展。A13~A0D7~D0CS#1A13~A0D7~D0CS#3A13~A0D7~D0CS#4A13~A0D7~D0CS#2百色学院数计系6.4.1存储器芯片的扩充技术微机系统的规模、应用场合不同，对存储器系统的容量、类型的要求也必不相同。一般情况下，需要用不同类型，不同规格的存储器芯片，通过适当的硬件连接，来构成所需要的存储器系统，这就是本节所需要讨论的内容。百色学院数计系6.4.1存储器芯片的扩展技术存储器芯片扩充的方法有3种：位扩展1字扩展2字位扩展3百色学院数计系1.位扩展适用场合：存储器芯片的容量满足存储器系统的要求，但其字长小于存储器系统的要求。由地址线数目决定由数据线数目决定百色学院数计系1.位扩展适用场合：存储器芯片的容量满足存储器系统的要求，但其字长小于存储器系统的要求。一块实际的存储芯片，其存储单元的位数（即字长）通常与实际内存单元的字长并不相等，如SRAM芯片2114为1K×4位，芯片2164为64K×1位等。2114A01000001要用这一芯片来构成实际上按字节组织的内存空间，就需要进行位的扩充，以满足字长的要求。百色学院数计系1.位扩展位扩展构成的存储器系统的每个单元中的内容被存储在不同的存储芯片上。例:用4K×4位的存储器芯片经位扩充构成4KB的存储器，需要存储芯片，扩充如图示。2片4K×84K×4=2片百色学院数计系2.字扩展适用场合：存储器芯片的字长符合存储器系统的要求，但其容量小于存储器系统的要求。这时，可使用到地址译码电路，以其输入的地址码来区分高位地址，而以其输出端的控制线来对具有相同低位地址的几片存储器芯片进行片选。地址译码电路是一种可以将地址码翻译成相应控制信号的电路。有2-4译码器，3-8译码器等。字扩展连接示意图百色学院数计系2.字扩展例：用16K×8位的存储器芯片组成64K×8位存储器，需要存储芯片，连接线路如图示。4片64K×816K×8=4片16K×8位14根地址线A0~A13百色学院数计系2.字扩展【例5-4】用64K×8位的存储器芯片组成128K×8位存储器，需要存储芯片，连接线路如图示。2片128K×864K×8=2片64K×8位16根地址线A0~A15百色学院数计系当需要同时位扩充与字扩充时，可以将上述两种方法结合起来使用。扩充需要的芯片数量计算：要构成一个容量M×N位的存储器，若使用l×k位的芯片（l＜M，k＜N），则构成这样存储器需要M×N1×k3.字位扩展百色学院数计系【例5-5】用Intel2164（64K×1）构成容量为128KB的内存，连接线路如图示。所需的芯片数：（128×8）/（64×1）=16片8片组成64KB的内存模块2组8内存模块构成128KB的内容容量返回3.字位扩展百色学院数计系3.字位扩展微型机中内存的构成就是字位扩充的一个很好的例子。首先，存储器芯片生产厂制造出一个个独立的存储芯片，如64M×1，128M×1等；然后内存条生产厂将若干个芯片用位扩充的方法组装成内存模块（即内存条），如用64M×1的芯片组成64MB的内存条；最后，用户根据实际需要购买若干根内存条插到主板上构成自己的内存系统，即字扩充。3.字位扩充百色学院数计系3.字位扩充百色学院数计系小结STEP1选择适合的芯片；STEP2根据要求将芯片“多片并联”进行位扩充，设计出满足字长要求的“存储模块”；STEP3对“存储模块”进行字扩充，构成符合要求的存储器。存储器扩充可以分为3个步骤：这是你们收获的季节,丰收去吧！百色学院数计系A11~A04K×4SRAMD3~D0CSR/W1.位扩展A11~A04K×4SRAMD3~D0CS片选信号地址总线AB数据总线DB假设要存储字符A（ASCII码41H=01000001B）位扩充连接示意图读/写信号R/WD7~D4D3~D0系统总线有8根数据线，需要将低4位与一块芯片连接，高4位与另外一块芯片连接。4KB百色学院数计系A11~A04K×4SRAMD3~D0CSR/W1.位扩展A11~A04K×4SRAMD3~D0CS011001011001地址总线AB数据总线DB01000001011001011001假设要存储字符A（ASCII码41H=01000001B）每个单元中的8位二进制数分别存放在两块芯片上，即1个芯片存高4位0100，另1个芯片存低4位0001；而两片芯片的地址线及控制线则分别并联在一起。位扩充连接示意图R/WD7~D4D3~D0片选信号读/写信号百色学院数计系2.字扩展A10~A02K×8SRAMD7~D0A10~A02K×8SRAMD7~D0CSCS地址总线AB数据总线DB字扩充连接示意图读/写信号R/WR/W译码电路Y0Y14KBCPU是根据存储器的地址访问相应的内容，地址是唯一的，因此每一块芯片的地址范围不同，则可以连接译码器不同的输出端对存储器芯片进行片选。百色学院数计系2.字扩展2-4译码器A1A0Y0Y1Y2Y3(a)逻辑符号输入输出A1A0Y3Y2Y1Y0001101011110110110110111(b)逻辑关系表百色学院数计系地址总线2.字扩展CPUA15A14A13~A0D7~D0A13~A0D7~D0CS#4A13~A0D7~D0CS#3A13~A0D7~D0CS#2A13~A0D7~D0CS#1数据总线2-4译码器Y0Y1Y2Y3取值范围地址译码器输出选中的芯片地址范围A15A14A13~A0存储器芯片取值范围#101全0到全1Y1#20400H~7FFFH10全0到全1Y2#38000H~BFFFH11全0到全1Y3#4C000H~FFFFH00全0到全1Y00000H~3FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0000000000000000000111111111111110000H~3FFFH百色学院数计系地址总线2.字扩展【例5-4】A15~A0D7~D0CS#2A15~A0D7~D0CS#1数据总线Y2Y3G1G2BG2ACBAA19A18地A17A16百色学院数计系3.字位扩展【例5-5】A15~A0D7~D0CS#1地址总线A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#1A15~A0D7~D0CS#2数据总线译码电路A16