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一.单块存储芯片与CPU的连接
二.多块存储芯片与CPU的连接
1.位扩展
2.字扩展
#xff08;1#xff09;线选法
#xff08;2#xff09;译码器片选法
3.字位同时扩展
三.译码器相关 一.单块存储芯片与CPU的连接
如图所示是8*8位的芯片#xff0c;总共8个存储…目录
一.单块存储芯片与CPU的连接
二.多块存储芯片与CPU的连接
1.位扩展
2.字扩展
1线选法
2译码器片选法
3.字位同时扩展
三.译码器相关 一.单块存储芯片与CPU的连接
如图所示是8*8位的芯片总共8个存储字每个存储字有8位 回忆一下存储器芯片的输入输出信号 注现在的计算机MAR、MDR通常集成在CPU内部。存储芯片内只需一个普通的寄存器暂存输入、输出数据 二.多块存储芯片与CPU的连接
1.位扩展
只有存储字长与数据总线的宽度一致才能尽可能地发挥数据总线的性能若单块存储芯片字长小于数据总线的宽度就可以使用位扩展 如下图所示8K表示2^13次方所以需要13根地址线A0~A12CPU会把想要访问的地址通过地址线送到存储器中 WE则表示当这个信号是高电平时CPU需要往存储器写数据低电平时表示CPU需要往其中读数据。 由于存储芯片位8K*1位所以每次只能通过数据总线传送一个bit数据总线没有被充分利用 CS为片选信号高电平有效 为了解决数据总线没有被充分利用的问题我们可以给主存加上一块相同型号的存储芯片。因为两个存储芯片都有8K个存储单元若将CPU将13位的地址信息同时送给两个芯片则这个地址数据会对应两个芯片相同位置的存储单元。
与第一块芯片不同的是右边这一芯片读出的数据可以作为CPU的D1读入的数据如图所示给CS都加上高电平两块芯片就能同时工作 使用同样的方法可以增至8块存储芯片如图所示
数据总线可以同时把8位的数据信息送至CPU所以整个主存的存储字长被拓展为8bit
8片8Kx1位的存储芯片----1个8Kx8位的存储器总容量8KB这就是位拓展 2.字扩展
若想要扩展主存字数可以使用字扩展如图所示的存储芯片由于其字长已经是8位数据总线宽度存储字长所以不需要进行位扩展了 但是我们会发现另一个问题如图所示的CPU中MAR有16位即2^16的寻址能力但是我们只用了A0~A13这13根地址线若依然使用第1节中位扩展的方法这两个存储单元的8位的信息会通过数据总线传给CPU都会导致数据总线的冲突。 1线选法
对这一芯片的第一种改造方法为线选法我们将A13地址线连接到第一个芯片将A14地址线连接到第二个芯片当A13和A14两个信号分别为10时第一个芯片CS为1会工作第二个芯片CS为0不会工作。同理若第二个存储器CS信号为1第一个存储器CS信号为0。那么第二个存储器会工作。
所以A13,A14为01或10 A14A13为01第一个芯片工作A14A13为10第二个芯片工作 总结
可以看到线选法中A14A13只能为01或10n个存储体就需要n条专门的地址线来表示n个选片信号。 2译码器片选法
其实只需要一根专门的地址线就可以表示片选信号。如图所示用A13传送片选信号。如图所示若A13为1那么第一个存储芯片的片选信号为1第二个存储芯片的片选信号为0若A13为0则反过来即可。 所以A13为1第一个芯片工作A13为0第二个芯片工作。 这里的电路我们可以将其看作1-2译码器即输入一位地址信息可能呈现2^1两种状态 总结
我们可以使用译码器处理CPU的高位地址部分对于专门用来表示片选信号的地址线n条线就可以表示2^n个选片信号如图所示3位译码器就对应82^3根地址线 注译码器的编号也可以逆过来
举个例子如图所示使用的是2-4译码器这里各存储器的地址线是都是一端连接CPU一段连接存储器的这里只是为了看起来比较简洁
例如A13A14为00那么0号线会被选通对应的存储芯片会工作所以其地址范围为00 0....0~00 1.....100跟上13位地址 注若为,则存储芯片信号端要画一个小圆圈 与此同理其他存储器的地址范围如图所示 若将A13A15作为译码器的输入信号无论A14这一位取0还是1都影响不到选片操作如图所示对于第一个存储芯片当A14为0时有8K个合法地址当A14为1时也有8K个合法地址。
本来芯片只有8K个存储单元然而有16个合法地址对应8K个存储单元其他存储芯片也是类似所以实际应用中这种设计是不合理的。 总结 对于字扩展有线选法和译码片选法两种方法: 实际应用时都用译码片选法 3.字位同时扩展
如图所示总共8个存储芯片每两个芯片为一组因为每个芯片为4位而CPU能同时读写8位地址即数据总线有8根所以可以用两块芯片为1组进行位扩展
每个芯片是16K即2^14次方所以CPU的A0~A13这14位的地址信息作为片内地址由于CPU的A14A15两个地址信息没有使用所以可以接一个2-4译码器进行字扩展总共有4个片选信号所以可以接4组每组有两个存储芯片。 1组为16K*8位4组为64K*8位合法的地址
第一组为00开头第二组为01开头第三组为10开头第四组为11开头地址范围如图所示 三.译码器相关 补充译码器相关知识点 译码器输出端只有1条线能输出高电平这种译码器就能和片选信号CS高电平有效存储芯片配合使用 若译码器输出端画了个小圆圈那么有效信号是0无效信号是1这种译码器就能和片选信号CS低电平有效存储芯片配合使用 实际的译码器还有使能端高电平有效若使能端为1则译码器工作 还有的译码器会有多个使能端只有以下使能端都有效译码器才能工作 对于74LS138译码器是最常见的。若使能信号是非法的状态译码器输出的都是全1 CPU可使用译码器的使能端控制片选信号的生效时间CPU地址的输出与数据的输入输出外还有一个很重要的输出信号memory request 当CPU访问主存时CPU就会使这个信号有效即置为低电平 如下图所示我们把译码器的G1和置为1和0即合法的值再把接通信号的输出端当CPU没有发出主存请求信号时输出1此时译码器不工作所有片选信号都为1当CPU发出主存请求信号时输出0译码器才会工作把输入的地址信号映射为某一位选通信号 所以CPU与译码器是这样配合工作的 ① CPU先通过地址线送出地址信号包括传到存储器的低的13位和传到译码器的高3位 这些地址信息是通过电信号传输的当CPU刚开始输出电信号时电信号不稳定因此CPU发出地址信息后会等电流稳定才发出主存请求信号 ② 这样能保证译码器的某一根选通线有效时这块选通线所对应存储芯片所接收的地址信号稳定。 具体地看一下RAM的读周期 从红色划线处开始CPU送出了地址信息 但CPU会等地址信号稳定后才会发出主存请求信号这会导致译码器的某个输出端输出一个有效的片选信号使得某片存储芯片被选通。 通过一段时间后这个芯片某个存储单元的数据就可以通过数据总线传出到CPU即图中的 等数据传出一段时间后CPU就会撤回主存请求信号即撤回片选信号 当CPU确定接收到主存发来的数据后就会撤回刚刚发出的地址信号 注这样往上往下的画法表示输出的信号有0也有1 低电平有效高电平无效
