1、l存儲器的擴展存儲器的擴展l主存與主存與CPU的連接的連接要組成一個主存要考慮： 如何選片的問題 如何把芯片連接起來的問題。 根據存儲器所要求的容量和選定的存儲器芯片的容量，就可以計算出總的芯片數，即 總片數=總容量/（容量/片） 例：存儲器容量為4K8b,若選用2114芯片(1K4b/片)，則需要： 4k*8b/（1k*4b/片）=4*2片=8片 主存的基本組成主存的基本組成存儲體存儲體驅動器驅動器譯碼器譯碼器MAR控制電路控制電路讀讀寫寫電電路路MDR.地址總線地址總線數據總線數據總線讀讀寫寫用用intel2114芯片構芯片構成成4K*8位存儲器位存儲器組織與組織與cpu連接連接 擴展字長

2、（位擴展）擴展字長（位擴展） 擴展字數（字擴展）擴展字數（字擴展）( (1 1) ) 位擴展位擴展 位擴展法指的是用若干片位數較少的存儲芯片構位擴展法指的是用若干片位數較少的存儲芯片構成具有給定字長的存儲器，而存儲器的字數與芯成具有給定字長的存儲器，而存儲器的字數與芯片上的字數相同。各存儲芯片采用相同的地址信片上的字數相同。各存儲芯片采用相同的地址信號，數據線分別連接到數據總線上的相應位。號，數據線分別連接到數據總線上的相應位。 位擴展的連接方式是將各存儲器芯片的地位擴展的連接方式是將各存儲器芯片的地址線、片選線和讀址線、片選線和讀/ /寫線相應的并聯起來，而寫線相應的并聯起來，而將各芯片的數

3、據線單獨列出。將各芯片的數據線單獨列出。位擴展位擴展（增加存儲字長）（增加存儲字長） 例例:用用 2片片 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 1K 8位位 的存儲器的存儲器10根地址線根地址線8根數據線根數據線DDD0479AA021142114CSWE位擴展法演示位擴展法演示 (2)(2) 字擴展字擴展 字擴展法指的是增加存儲器中字的數字擴展法指的是增加存儲器中字的數量。因此，字擴展只在字的方向上進行量。因此，字擴展只在字的方向上進行擴充，而位數不變。擴展時，將各芯片擴充，而位數不變。擴展時，將各芯片的地址線、數據線、讀寫控制線直接相的地址線、數據線、讀寫控制線直接相連接，而由片選信號區

4、分各芯片的地址連接，而由片選信號區分各芯片的地址范圍。范圍。 CS1M 8R/W D7D0 CS1M 8R/W D7D0R/WA20A19A0A19A0A19A0圖圖4.8.2DB簡單譯碼器（門電路組成）簡單譯碼器（門電路組成）字擴展（增加存儲字的數量）字擴展（增加存儲字的數量） 例例:用用 2片片 1K 8位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 2K 8位位 的存儲器的存儲器11根地址線根地址線8根數據線根數據線 1K 8位位 1K 8位位D7D0WEA1A0A9CS0A10 1CS1 采用專用譯碼器擴展采用專用譯碼器擴展 常用的采用專用譯碼器有常用的采用專用譯碼器有: 2 ：4線譯碼器線譯碼器74

5、139、3 ：8線譯碼器線譯碼器74138和和4 ：16線譯碼器線譯碼器4067等。使用是比較方便。等。使用是比較方便。 例如：主存儲器容量為例如：主存儲器容量為64K*8位位,而選用的存儲而選用的存儲器芯片容量為器芯片容量為16K*8位，那么主存儲器由位，那么主存儲器由4個芯片個芯片組成。片外高位地址組成。片外高位地址A15A14采用采用2 ：4譯碼器進譯碼器進行選擇，行選擇，16K芯片內的低芯片內的低14位地址直接連到地址位地址直接連到地址總線的總線的A13A0上，電路如圖上，電路如圖4.8.3所示。所示。各片地址范圍如表：各片地址范圍如表： C000H FFFFH 0 0 0 0 0 0

6、 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 8000H BFFFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 3 4000H 7FFFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 0000H 3FFFH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 地址范圍地址范圍 片內地址片內地址A13A12A11A

7、10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0選片地選片地址址A15A14芯片號芯片號l 2:4譯碼器譯碼器B Y0 Y1A Y2 Y3 A13 CSA12 # 4 16K*8位A0WE D7D0 A13 CSA12 # 3 16K*8位A0WE D7D0 A13 CSA12 # 2 16K*8位A0WE D7D0 A13 CSA12 # 1 16K*8位A0WE D7D0 A15A14A13A12 * * *A0WED7D0圖圖4.8.3 字擴展字擴展二進制譯碼器二進制譯碼器0123012201210120AAAYAAAYAAAYAAAY0127012601250124AAAYAAAYAAAY

8、AAAY用與非門組成的用與非門組成的3 38 8譯碼器譯碼器G0G7G6G5G4G3G2G1GSSA0A1A2S13Y0Y2Y1Y7Y4Y6Y5Y2S3S邏輯函數表達式邏輯函數表達式字擴展法演示字擴展法演示l如果一個存儲容量為如果一個存儲容量為M 字字 N位位l所用芯片規格為所用芯片規格為L字字 K位位l那么這個存儲器共用那么這個存儲器共用M/L N/K個個芯片芯片l例如：要組成例如：要組成16M 8位位的存儲器系統，目前有芯片規的存儲器系統，目前有芯片規格為格為4M 1位位,需用需用16M/4 * 8/1=32片，如圖片，如圖4.8.4所示。所示。圖圖中每行中每行8片構成一個字節，是位擴展；

9、片構成一個字節，是位擴展；4列構成列構成4M為字擴為字擴展。展。 l若有芯片規格為若有芯片規格為2M 4位位則需用則需用16片片l若有芯片規格為若有芯片規格為8M 8位位則需用則需用2片片CS I/OA0A21R/W8 片片4片片A22S=16M*8位位D0CS I/O 4M*1位位A21A0R/WCS I/O 4M*1位位A21A0R/WCS I/O 4M*1位位A21A0R/WCS I/O 4M*1位位A21A0R/WA21A0譯碼器譯碼器Y0Y32-4譯碼器譯碼器A23R/W圖圖4.8.4D7l各排芯片的地址范圍（從下到上排列）如下：各排芯片的地址范圍（從下到上排列）如下： A23A22

10、 A21A20A19-A0 1. 0 0 0 0 0 - 0 000000H 0 0 1 1 1 - 1 3FFFFFH 2. 0 1 0 0 0 - 0 400000H 0 1 1 1 1 - 1 7FFFFFH 3. 1 0 0 0 0 - 0 800000H 1 0 1 1 1 - 1 BFFFFFH 4. 1 1 0 0 0 - 0 C00000H 1 1 1 1 1 - 1 FFFFFFH (3) 字、位擴展字、位擴展用用 1K 4位位 存儲芯片組成存儲芯片組成 4K 8位位 的存儲器的存儲器8根數據線根數據線12根地址線根地址線WEA8A9A0.D7D0A11A10CS0CS1CS

11、2CS3片選片選譯碼譯碼1K41K41K41K41K41K41K41K4？片？片8片片字位擴展法字位擴展法1字位擴展法字位擴展法2 2. 存儲器與存儲器與 CPU 的連接的連接 (1) 地址線的連接地址線的連接(2) 數據線的連接數據線的連接(3) 讀讀/寫命令線的連接寫命令線的連接(4) 片選線的連接片選線的連接(5) 合理選擇存儲芯片合理選擇存儲芯片(6) 其他其他 時序、負載時序、負載例例4.1 解解: : (1) 寫出對應的二進制地址碼寫出對應的二進制地址碼(2) 確定芯片的數量及類型確定芯片的數量及類型0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A15A14A13

12、A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K8位位1K8位位RAM2片片1K4位位ROM1片片 2K8位位(3) 分配地址線分配地址線A10 A0 接接 2K 8位位 ROM 的地址線的地址線A9 A0 接接 1K 4位位 RAM 的地址線的地址線(4) 確定片選信號確定片選信號C B A0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0A15 A13 A11 A10 A7 A4 A3 A00 1 1

13、 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12K 8位位1片片 ROM1K 4位位2片片RAM 2K 8位位 ROM 1K 4位位 RAM1K 4位位 RAM&PD/ProgrY5Y4G1CBAG2BG2AMREQA14A15A13A12A11A10A9A0D7D4D3D0WR例例 4.1 CPU 與存儲器的連接圖與存儲器的連接圖(1) 寫出對應的二進制地址碼寫出對應的二進制地址碼例例4.2 假設同前，要求最小假設同前，要求最小 4K為系統為系統 程序區，相鄰程序

14、區，相鄰 8K為用戶程序區。為用戶程序區。(2) 確定芯片的數量及類型確定芯片的數量及類型(3) 分配地址線分配地址線(4) 確定片選信號確定片選信號1片片 4K 8位位 ROM 2片片 4K 8位位 RAMA11 A0 接接 ROM 和和 RAM 的地址線的地址線例例 4.3 設設 CPU 有有 20 根地址線，根地址線，8 根數據線。根數據線。 并用并用 IO/M 作訪存控制信號。作訪存控制信號。RD 為讀命令，為讀命令， WR 為寫命令。現有為寫命令。現有 2764 EPROM ( 8K 8位位 ), 外特性如下：外特性如下：用用 138 譯碼器及其他門電路（門電路自定）畫出譯碼器及其他

15、門電路（門電路自定）畫出 CPU和和 2764 的連接圖。要求地址為的連接圖。要求地址為 F0000HFFFFFH , 并并寫出每片寫出每片 2764 的地址范圍。的地址范圍。D7D0CEOECE片選信號片選信號OE允許輸出允許輸出PGM可編程端可編程端PGMA0A12七、提高訪存速度的措施七、提高訪存速度的措施 采用高速元器件采用高速元器件 調整主存結構調整主存結構1. 單體多字系統單體多字系統 W位位W位位W位位W位位W位位 地址寄存器地址寄存器 主存控制器主存控制器. . . . . . 單字長寄存器單字長寄存器 數據寄存器數據寄存器 存儲體存儲體 采用層次結構采用層次結構 Cache

16、主存主存 增加存儲器的帶寬增加存儲器的帶寬 l由于程序和數據在存儲體內是連續存放的，因此CPU訪存取出的信息也是連續的，在一個存取周期內可按地址讀出4W位的指令或數據，使主存帶寬提高到4倍。但是采用這種辦法的前提是：指令和數據在主存內必須是連續存放的，一旦遇到轉移指令，或者操作數不能連續存放，這種辦法的效果不太明顯。l多體并行系統就是采用多體模塊組成的存多體并行系統就是采用多體模塊組成的存儲器。每個模塊有相同的容量和存取速度，儲器。每個模塊有相同的容量和存取速度，各模塊各自都有獨立的地址寄存器、數據各模塊各自都有獨立的地址寄存器、數據寄存器、地址譯碼器、驅動電路和讀寫電寄存器、地址譯碼器、驅動

17、電路和讀寫電路，它們能并行工作也能交叉工作。并行路，它們能并行工作也能交叉工作。并行工作即同時訪問工作即同時訪問N個模塊，同時啟動，同個模塊，同時啟動，同進讀出，完全并行的工作（不過，同時讀進讀出，完全并行的工作（不過，同時讀出的出的N個字在總線上需分時傳送）。個字在總線上需分時傳送）。(1) 高位交叉高位交叉 M0M1M2M3體內地址體內地址體號體號體號體號地址地址00 000000 000100 111101 000001 000101 111110 000010 000110 111111 000011 000111 1111順序編址順序編址 各個體并行工作各個體并行工作M0地址地址01

18、n1M1nn+12n1M22n2n+13n1M33n3n+14n1地址譯碼地址譯碼體內地址體內地址體號體號體號體號(1) 高位交叉高位交叉 M0M1M2M3體號體號體內地址體內地址地址地址0000 000000 010000 100000 110001 000001 010001 100001 111111 001111 011111 101111 11(2) 低位交叉低位交叉各個體輪流編址各個體輪流編址M0地址地址044n4M1154n3M2264n2M3374n1地址譯碼地址譯碼 體號體號體內地址體內地址 體號體號(2) 低位交叉低位交叉 各個體輪流編址各個體輪流編址低位交叉的特點：低位交

19、叉的特點：采用流水方式存取采用流水方式存取在不改變存取周期的前提下，增加存儲器的帶寬在不改變存取周期的前提下，增加存儲器的帶寬時間時間 單體單體訪存周期訪存周期 單體單體訪存周期訪存周期啟動存儲體啟動存儲體 0啟動存儲體啟動存儲體 1啟動存儲體啟動存儲體 2啟動存儲體啟動存儲體 3 設四體低位交叉存儲器，存取周期為設四體低位交叉存儲器，存取周期為T，總線傳輸周期，總線傳輸周期為為，為實現，為實現流水線方式存取流水線方式存取，應滿足，應滿足 T 4。連續讀取連續讀取 4 個字所需的時間為個字所需的時間為 T(4 1)解：順序存儲器和交叉存儲器連續讀出解：順序存儲器和交叉存儲器連續讀出m=4個字的信息總個字的信息總量都是：量都是：q=