lec15 存儲(chǔ)器擴(kuò)展

1、第第 15 講講 存儲(chǔ)器擴(kuò)展存儲(chǔ)器擴(kuò)展主存儲(chǔ)器的基本組織主存儲(chǔ)器的基本組織l本章的重點(diǎn)內(nèi)容本章的重點(diǎn)內(nèi)容l存儲(chǔ)芯片與存儲(chǔ)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(chǔ)器擴(kuò)展方法存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法n要解決的問(wèn)題：要解決的問(wèn)題：q如何利用現(xiàn)有的芯片構(gòu)造所需要的主存儲(chǔ)器如何利用現(xiàn)有的芯片構(gòu)造所需要的主存儲(chǔ)器n三種構(gòu)造方法三種構(gòu)造方法q位擴(kuò)展：存儲(chǔ)字長(zhǎng)的擴(kuò)充。位擴(kuò)展：存儲(chǔ)字長(zhǎng)的擴(kuò)充。q字?jǐn)U展：存儲(chǔ)單元數(shù)的擴(kuò)充。字?jǐn)U展：存儲(chǔ)單元數(shù)的擴(kuò)充。q字位同時(shí)擴(kuò)展字位同時(shí)擴(kuò)展1414（1）位擴(kuò)展位擴(kuò)展即每個(gè)存儲(chǔ)單元二進(jìn)制位數(shù)的擴(kuò)展。即每個(gè)存儲(chǔ)單元二進(jìn)制位數(shù)的擴(kuò)展。例

2、如：用例如：用16K1的芯片組成的芯片組成16K8的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器RDWRM/IOABA13A0A13A0cs A13A13A0A0D0D6D7DBcs cs 1414DDD2114（1）A9A0I/O4I/O1片選片選D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CECEn多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)多個(gè)位擴(kuò)充的存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的不同位數(shù)，其它連接都一樣?？偩€(xiàn)的不同位數(shù)，其它連接都一樣。n這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體，它們將同時(shí)選中這些芯片應(yīng)被看作是一個(gè)整體，它們將同時(shí)選中并同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)提供一個(gè)存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù)。并同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)提供一個(gè)存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)據(jù)。n常被

3、稱(chēng)為常被稱(chēng)為“芯片組芯片組”位擴(kuò)展（位擴(kuò)展（用用1K4的芯片組成的芯片組成1K8的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器）位擴(kuò)展的連接方法位擴(kuò)展的連接方法n芯片的地址線(xiàn)全部并聯(lián)且與地址總線(xiàn)相應(yīng)連接；芯片的地址線(xiàn)全部并聯(lián)且與地址總線(xiàn)相應(yīng)連接；n片選信號(hào)線(xiàn)并聯(lián)，連接到地址譯碼器的輸出端；片選信號(hào)線(xiàn)并聯(lián)，連接到地址譯碼器的輸出端；n讀寫(xiě)控制信號(hào)并聯(lián)，連接到控制總線(xiàn)的存儲(chǔ)器讀讀寫(xiě)控制信號(hào)并聯(lián)，連接到控制總線(xiàn)的存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制線(xiàn)上；寫(xiě)控制線(xiàn)上；n不同芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接到數(shù)據(jù)總線(xiàn)不同位上。不同芯片的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接到數(shù)據(jù)總線(xiàn)不同位上。（2）字?jǐn)U展字?jǐn)U展即存儲(chǔ)單元數(shù)的擴(kuò)展。即存儲(chǔ)單元數(shù)的擴(kuò)展。例如：用例如：用8K8的芯片組成的芯片組成64K

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

5、n芯片的地址線(xiàn)并聯(lián)到地址總線(xiàn)對(duì)應(yīng)位上，地址總線(xiàn)芯片的地址線(xiàn)并聯(lián)到地址總線(xiàn)對(duì)應(yīng)位上，地址總線(xiàn)高位接譯碼器，譯碼器輸出用作各芯片的片選信號(hào)；高位接譯碼器，譯碼器輸出用作各芯片的片選信號(hào)；n讀寫(xiě)控制信號(hào)并聯(lián)，連接到控制總線(xiàn)的存儲(chǔ)器讀寫(xiě)讀寫(xiě)控制信號(hào)并聯(lián)，連接到控制總線(xiàn)的存儲(chǔ)器讀寫(xiě)控制線(xiàn)上。控制線(xiàn)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(wú)效）（全無(wú)效）（3）字位同時(shí)擴(kuò)展字位同時(shí)擴(kuò)展例如：用例如：用8K8K4 4的芯片組成的芯片組成16K16K8 8的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器A13A12A0D3D0D7D41344A12A0cs U2A12A0cs U0A12A0cs U1D0D3D0D3A12A0cs U3D0D3D0D3字位擴(kuò)展的連接方法字位擴(kuò)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(jìn)行位擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足字根據(jù)要求將芯片多片并聯(lián)進(jìn)行位擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足字長(zhǎng)要求的存儲(chǔ)模塊；長(zhǎng)要求的存儲(chǔ)

8、模塊；n對(duì)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行字?jǐn)U展，構(gòu)成符合要求的存儲(chǔ)器。對(duì)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行字?jǐn)U展，構(gòu)成符合要求的存儲(chǔ)器。小結(jié)：小結(jié)：MM與與CPU的連接的連接n地址引腳：與地址總線(xiàn)地址引腳：與地址總線(xiàn)AB低位地址相連，供低位地址相連，供CPU選擇選擇片內(nèi)的某一存儲(chǔ)單元。片內(nèi)的某一存儲(chǔ)單元。n數(shù)據(jù)引腳：與數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)引腳：與數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB相連，接受來(lái)自相連，接受來(lái)自CPU的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)或向它們提供數(shù)據(jù)?；蛳蛩鼈兲峁?shù)據(jù)。n片選端片選端 : 通常連接著由地址總線(xiàn)通常連接著由地址總線(xiàn)AB的高地址經(jīng)譯碼的高地址經(jīng)譯碼后的選擇線(xiàn)，或直接連著后的選擇線(xiàn)，或直接連著CPU提供的內(nèi)存操作控制線(xiàn)提供的內(nèi)存操作控制線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)內(nèi)存

9、操作的控制。對(duì)內(nèi)存操作的控制。nRAM讀讀/寫(xiě)端：與寫(xiě)端：與CPU的讀的讀/寫(xiě)控制線(xiàn)相連。寫(xiě)控制線(xiàn)相連。nROM輸出允許端輸出允許端 ：與：與CPU的讀控制線(xiàn)相連。的讀控制線(xiàn)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(xiàn)發(fā)生聯(lián)系與系統(tǒng)的高位地址線(xiàn)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(jiǎn)單易行、但無(wú)法再進(jìn)行地址擴(kuò)簡(jiǎn)單易行、但無(wú)法再進(jìn)行地址擴(kuò)充，會(huì)出現(xiàn)充，會(huì)出現(xiàn)“地

10、址重復(fù)地址重復(fù)” 表示任意（表示任意（0或或1均可）均可）簡(jiǎn)單處理：片選端常有效簡(jiǎn)單處理：片選端常有效地址重復(fù)地址重復(fù)n地址重復(fù)地址重復(fù)：一個(gè)存儲(chǔ)單元具有多個(gè)存儲(chǔ)地址：一個(gè)存儲(chǔ)單元具有多個(gè)存儲(chǔ)地址q原因：有些高位地址線(xiàn)沒(méi)有用、可任意原因：有些高位地址線(xiàn)沒(méi)有用、可任意n出現(xiàn)地址重復(fù)時(shí)，常選取其中既好用、又不沖出現(xiàn)地址重復(fù)時(shí)，常選取其中既好用、又不沖突的一個(gè)突的一個(gè)“可用地址可用地址”，選取的一個(gè)原則為：，選取的一個(gè)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(gè)特定的譯碼：將某個(gè)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(guò)程的過(guò)程n譯碼電路可以使用門(mén)電路組合邏輯；更多的是采用譯碼電路可以使用門(mén)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(xiàn)選譯碼線(xiàn)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(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元所有的系統(tǒng)地址線(xiàn)均參與對(duì)存儲(chǔ)單元的譯碼尋址，包括的譯碼尋址，包括q片內(nèi)譯碼：片內(nèi)譯碼：低位地址線(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)各存儲(chǔ)單元的譯碼低位地址線(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)各存儲(chǔ)單元

12、的譯碼尋址尋址q片選譯碼：片選譯碼：高位地址線(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼尋址高位地址線(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼尋址n采用全譯碼，采用全譯碼，每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址都是唯一的每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址都是唯一的，不存在地址重復(fù)不存在地址重復(fù)n譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線(xiàn)也較多譯碼電路可能比較復(fù)雜、連線(xiàn)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(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯只有部分高位地址線(xiàn)參與對(duì)存儲(chǔ)芯片的譯碼片的譯碼n每個(gè)存儲(chǔ)單元將對(duì)應(yīng)多個(gè)地址每個(gè)存儲(chǔ)單元將對(duì)應(yīng)多個(gè)地址（地址重復(fù)），（地址重復(fù)），需要選取一個(gè)可用地址需要選取一個(gè)可用地址n可簡(jiǎn)化譯碼電路的設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化譯碼電路的設(shè)計(jì)n系統(tǒng)的部分地址空間將被浪費(fèi)系統(tǒng)的部分地址空間將

13、被浪費(fèi)線(xiàn)選譯碼線(xiàn)選譯碼n線(xiàn)選譯碼：線(xiàn)選譯碼：只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片只用少數(shù)幾根高位地址線(xiàn)進(jìn)行芯片的譯碼，且每根負(fù)責(zé)選中一個(gè)芯片（組）的譯碼，且每根負(fù)責(zé)選中一個(gè)芯片（組）n構(gòu)成簡(jiǎn)單，但地址空間嚴(yán)重浪費(fèi)構(gòu)成簡(jiǎn)單，但地址空間嚴(yán)重浪費(fèi)n必然會(huì)出現(xiàn)地址重復(fù)（一個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)多個(gè)必然會(huì)出現(xiàn)地址重復(fù)（一個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)多個(gè)存儲(chǔ)地址）存儲(chǔ)地址）,而且而且一個(gè)存儲(chǔ)地址會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)存儲(chǔ)一個(gè)存儲(chǔ)地址會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)存儲(chǔ)單元單元n多個(gè)存儲(chǔ)單元共用的存儲(chǔ)地址不應(yīng)使用多個(gè)存儲(chǔ)單元共用的存儲(chǔ)地址不應(yīng)使用片選端譯碼小結(jié)片選端譯碼小結(jié)n在系統(tǒng)中，存儲(chǔ)芯片的片選控制端主要與地址在系統(tǒng)中，存儲(chǔ)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(hào)）和信號(hào)）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(xiàn)相關(guān)聯(lián)）統(tǒng)的高位地址線(xiàn)相關(guān)聯(lián)）n對(duì)一些存儲(chǔ)芯片通過(guò)片選無(wú)效可關(guān)閉內(nèi)部的輸對(duì)一些存儲(chǔ)芯片通過(guò)片選無(wú)效可關(guān)閉內(nèi)部的輸出驅(qū)動(dòng)機(jī)制，起到降低功耗的作用出驅(qū)動(dòng)機(jī)制，起到降低功耗的作用n例例: 設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)一RAM擴(kuò)展電路，容量為擴(kuò)展電路，容量為32K字，字，地址從地址從10000H開(kāi)始。芯片采用開(kāi)始。芯片采用62256。n解：解：qa、計(jì)算所需要的芯片個(gè)數(shù)、計(jì)算所需要的芯片個(gè)數(shù)32K16/(32 K8)=2(片片)3. 8086系統(tǒng)存儲(chǔ)器擴(kuò)展舉例系統(tǒng)

15、存儲(chǔ)器擴(kuò)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(jié)總結(jié)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(gè)可用地址一個(gè)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(xiàn)選譯碼示例線(xiàn)選譯碼示例A14A12A0A13(1)2764(2)276