存儲器接口設(shè)計.

1、問題：問題：1、M與與CPU的連接時應(yīng)考慮哪些問題？的連接時應(yīng)考慮哪些問題？2、M與與CPU的連接時應(yīng)考慮哪些線之間的連接？如何的連接時應(yīng)考慮哪些線之間的連接？如何進(jìn)行連接。進(jìn)行連接。3、如何選用、如何選用存儲器芯片？存儲器芯片？4、 什么是地址線的線譯碼、部分譯碼、全譯碼？什么是地址線的線譯碼、部分譯碼、全譯碼？5、如何按要求設(shè)計一個、如何按要求設(shè)計一個存儲器系統(tǒng)。存儲器系統(tǒng)。5.45.4微型計算機(jī)中存儲器的系統(tǒng)組成微型計算機(jī)中存儲器的系統(tǒng)組成5.4.1 5.4.1 存儲器芯片與存儲器芯片與CPUCPU連接連接存儲芯片的數(shù)據(jù)線存儲芯片的數(shù)據(jù)線 存儲芯片的地址線存儲芯片的地址線 存儲芯片的片選

2、端存儲芯片的片選端 存儲芯片的讀寫控制線存儲芯片的讀寫控制線 1 1CPUCPU總線的負(fù)載能力總線的負(fù)載能力CPUCPU的地址、數(shù)據(jù)及控制總線的直流負(fù)載一般能的地址、數(shù)據(jù)及控制總線的直流負(fù)載一般能帶帶1 1個或幾個個或幾個TTLTTL負(fù)載。半導(dǎo)體存儲器基本上是由負(fù)載。半導(dǎo)體存儲器基本上是由MOSMOS器件組成，直流負(fù)載很小，一般在很小的計算機(jī)系器件組成，直流負(fù)載很小，一般在很小的計算機(jī)系統(tǒng)中，例如單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)中，例如單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，CPUCPU可以直接與存儲器可以直接與存儲器芯片相連接。芯片相連接。 除此之外，為了減輕除此之外，為了減輕CPUCPU的負(fù)載，增強(qiáng)系統(tǒng)的可的負(fù)載，增強(qiáng)系統(tǒng)的可

3、靠性，一般要采用靠性，一般要采用總線驅(qū)動隔離措施總線驅(qū)動隔離措施，對于數(shù)據(jù)總，對于數(shù)據(jù)總線要采用線要采用雙向驅(qū)動雙向驅(qū)動，對于地址總線與控制總線則要，對于地址總線與控制總線則要加上加上單向驅(qū)動單向驅(qū)動，將驅(qū)動器的輸出連至存儲器或其他，將驅(qū)動器的輸出連至存儲器或其他電路電路 。一、一、存儲器芯片與存儲器芯片與CPUCPU連接時應(yīng)連接時應(yīng)考慮的問題考慮的問題2 2CPUCPU的時序與存儲器存取速度之間的配合的時序與存儲器存取速度之間的配合 高速高速CPU與低速存儲器之間的速度如與低速存儲器之間的速度如果不匹配，應(yīng)在果不匹配，應(yīng)在CPU訪問存儲器的周期內(nèi)訪問存儲器的周期內(nèi)插入插入等待脈沖等待脈沖TW

4、 。3 3存儲器結(jié)構(gòu)的選定存儲器結(jié)構(gòu)的選定由于由于CPU的數(shù)據(jù)線有的數(shù)據(jù)線有8、16、32、64位等幾類，相應(yīng)存儲器的結(jié)構(gòu)分為單體、位等幾類，相應(yīng)存儲器的結(jié)構(gòu)分為單體、2體、體、4體、體、8體等，存儲器結(jié)構(gòu)的選定是體等，存儲器結(jié)構(gòu)的選定是指指CPU與存儲器連接時，存儲器是單體結(jié)與存儲器連接時，存儲器是單體結(jié)構(gòu)還是多體結(jié)構(gòu)構(gòu)還是多體結(jié)構(gòu) 。4 4片選信號及行、列地址產(chǎn)生機(jī)制片選信號及行、列地址產(chǎn)生機(jī)制 由于存儲器芯片的容量是有限的，微機(jī)中存儲由于存儲器芯片的容量是有限的，微機(jī)中存儲器的總?cè)萘恳话氵h(yuǎn)大于存儲器芯片的容量，因此，器的總?cè)萘恳话氵h(yuǎn)大于存儲器芯片的容量，因此，存儲器往往由多片存儲器芯片組

5、成，存儲器往往由多片存儲器芯片組成， 在在CPU與存儲器芯片之間必須設(shè)有片選擇譯碼與存儲器芯片之間必須設(shè)有片選擇譯碼電路，一般由電路，一般由CPU的的高位地址譯碼產(chǎn)生片選高位地址譯碼產(chǎn)生片選，而，而低低位地址送給存儲器芯片的地址輸入端位地址送給存儲器芯片的地址輸入端，以提供存儲，以提供存儲芯片內(nèi)部的行、列地址芯片內(nèi)部的行、列地址 ?！案呶黄x高位片選，低位選址低位選址”5 5DRAMDRAM控制器控制器 它是它是CPU和和DRAM芯片之間的接口電路，芯片之間的接口電路，目前已生產(chǎn)出不同型號的集成芯片。它將目前已生產(chǎn)出不同型號的集成芯片。它將CPU的信號變換成適合的信號變換成適合DRAM芯片的信

6、號。芯片的信號。不同的計算機(jī)系統(tǒng)有不同的不同的計算機(jī)系統(tǒng)有不同的DRAM控制器控制器 二、存儲芯片與CPU的連接 1）若芯片的數(shù)據(jù)線正好）若芯片的數(shù)據(jù)線正好8根：根：n一次可從芯片中訪問到一次可從芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)n全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線相連位數(shù)據(jù)總線相連 2）若芯片的數(shù)據(jù)線不足）若芯片的數(shù)據(jù)線不足8根：根：n一次不能從一個芯片中訪問到一次不能從一個芯片中訪問到8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)n利用多個芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位利用多個芯片擴(kuò)充數(shù)據(jù)位n這個擴(kuò)充方式簡稱這個擴(kuò)充方式簡稱“位擴(kuò)充位擴(kuò)充”1、數(shù)據(jù)線的處理邏輯電路芯片介紹： 1、與門：、與門：AYB2、或門：、或門：AYBYA3、

7、非門、非門ABY000010100111ABY000011101111AY0110與門功能表與門功能表或門功能表或門功能表非門功能表非門功能表 4、與非門：、與非門：AYBAYB與非門功能表與非門功能表5、或非門、或非門ABY001011101110或非門功能表或非門功能表ABY001010100110邏輯電路芯片介紹：譯碼器簡介n1、2-4譯碼器譯碼器SBAY3 Y2 Y1 Y00001110 001110 101010 110110111Y0Y1Y2Y3ABS2、3-8譯碼器譯碼器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7CBAG1G2AG2B74LS138A9A0 D0D7片選片選A10D0D7A

8、9A0CE 1Kx8 例題例題1，用，用1KX8 的存儲器芯片設(shè)計一個的存儲器芯片設(shè)計一個1K字節(jié)的字節(jié)的 存儲系統(tǒng)。存儲系統(tǒng)。分析：分析：1）片選信號可以用高位地址線）片選信號可以用高位地址線 （A10-A15）的任何一根。）的任何一根。2）若片選信號用）若片選信號用A10，同時假設(shè)，同時假設(shè)A11-A15=00000，則，則 存儲芯片的地址范圍是：存儲芯片的地址范圍是：0000H-03FFH。例題例題2、用、用1KX4 的存儲器芯片設(shè)計一個的存儲器芯片設(shè)計一個1K字節(jié)的字節(jié)的 存儲系統(tǒng)（存儲系統(tǒng)（位擴(kuò)充）。1）多個位擴(kuò)充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線）多個位擴(kuò)充的存儲芯片的數(shù)據(jù)線連接

9、于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的不同位數(shù)。的不同位數(shù)。2）這些芯片應(yīng)被看作是一個整體，常被稱為）這些芯片應(yīng)被看作是一個整體，常被稱為“芯片組芯片組”A9A0 I/O4I/O1CE2114（1）片選片選A10D3D0D7D4A9A02114（2）A9A0I/O4I/O1CE片內(nèi)譯碼A9A0存儲芯片存儲芯片000H001H002H3FDH3FEH3FFH全全0全全1000000010010110111101111范圍（范圍（16進(jìn)進(jìn)制）制）A9A0分析：分析：1）芯片的地址線通）芯片的地址線通常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低常應(yīng)全部與系統(tǒng)的低位地址總線相連。位地址總線相連。2）尋址時，這部分）尋址時，這部分地址的譯碼是在存儲地

10、址的譯碼是在存儲芯片內(nèi)完成的，我們芯片內(nèi)完成的，我們稱為稱為“片內(nèi)譯碼片內(nèi)譯碼”2、地址線的連接 存儲芯片片選端的譯碼(字?jǐn)U充） 存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴(kuò)充容量，也就是擴(kuò)存儲系統(tǒng)常需利用多個存儲芯片擴(kuò)充容量，也就是擴(kuò)充了存儲器地址范圍。充了存儲器地址范圍。 進(jìn)行進(jìn)行“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”，需要利用存儲芯片的片選端對多個，需要利用存儲芯片的片選端對多個存儲芯片（組）進(jìn)行尋址。這個尋址方法，主要通過將存存儲芯片（組）進(jìn)行尋址。這個尋址方法，主要通過將存儲芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)。儲芯片的片選端與系統(tǒng)的高位地址線相關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)。 這種擴(kuò)充簡稱為這種擴(kuò)充簡稱為“地址擴(kuò)充地址擴(kuò)充”或

11、或“字?jǐn)U充字?jǐn)U充”。常用的。常用的擴(kuò)充方法有：擴(kuò)充方法有：1 1。線譯碼。線譯碼 2 2。部分譯碼。部分譯碼 3 3。全譯碼？。全譯碼？問題：問題：1、計算機(jī)的、計算機(jī)的存儲器為什么要由多個芯片組成？存儲器為什么要由多個芯片組成？2 2、CPU如何識別不同的芯片？如何識別不同的芯片？1）線譯碼）線譯碼意義：意義：用用CPU 的一根高位地址線控制一塊集成芯片。的一根高位地址線控制一塊集成芯片。應(yīng)用：應(yīng)用：存儲器芯片不多，而存儲器芯片不多，而CPU尋址空間遠(yuǎn)大于存儲器尋址空間遠(yuǎn)大于存儲器 容量。容量。分析：分析：1）A10為為0時，時，CPU選中第（選中第（1）個芯片。）個芯片。 2）A11為為0

12、時，時，CPU選中第（選中第（2）個芯片。）個芯片。1KX8 （2）A9A0D7D0CE片選端片選端D7D0A10A9A01KX8（1）A9A0D7D0CEA11例例3、設(shè)、設(shè)CPU的地址線為的地址線為A0-A15，選用，選用1KX8的芯片設(shè)計的芯片設(shè)計 容量為容量為2K字節(jié)的存儲器。字節(jié)的存儲器。芯片（1）地址分配分析A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0第第 0單元單元XXXX0100 0 0 0 0 00 0 0第第 1單元單元XXXX0100 0 0 0 0 00 0 1第

13、第 2單元單元XXXX0100 0 0 0 0 00 1 0最后最后單元單元XXXX0111 1 1 1 1 11 1 1芯片地址用芯片地址用16進(jìn)制表示：進(jìn)制表示：第第0 單元：單元：0700H第第1 單元：單元：0701H第第2 單元：單元：0702H最后單元：最后單元：07FFH地址范圍：地址范圍：0700H-07FFH地址范圍：地址范圍：1700H-17FFH F700H-F7FFH芯片（2）地址分配分析A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0第第 0單元單元XXXX1000

14、 0 0 0 0 00 0 0第第 1單元單元XXXX1000 0 0 0 0 00 0 1第第 2單元單元XXXX1000 0 0 0 0 00 1 0最后最后單元單元XXXX1011 1 1 1 1 11 1 1芯片地址用芯片地址用16進(jìn)制表示：進(jìn)制表示：第第0 單元：單元：0800H第第1 單元：單元：0801H第第2 單元：單元：0802H最后單元：最后單元：08FFH地址范圍：地址范圍：0800H-08FFH線譯碼的線譯碼的特點： 優(yōu)點：優(yōu)點： 連線簡單，不需專門譯碼電路連線簡單，不需專門譯碼電路 缺點：缺點： 1）地址有重疊。）地址有重疊。 一個存儲單元可以通過一個存儲單元可以通過

15、多個地址訪問。多個地址訪問。 2）地址分布不連續(xù)。）地址分布不連續(xù)。 3）容量擴(kuò)展有限（）容量擴(kuò)展有限（6K）。）。2）部分譯碼）部分譯碼意義：意義：將將CPU 的部分高位地址線先通過譯碼器譯碼，的部分高位地址線先通過譯碼器譯碼，再將譯碼后的信號接到集成芯片選片端。再將譯碼后的信號接到集成芯片選片端。應(yīng)用：應(yīng)用：存儲器芯片較多，而存儲器芯片較多，而CPU尋址空間近似等于存儲尋址空間近似等于存儲 器容量。器容量。問題：問題：1）為什么要選用部分譯碼？）為什么要選用部分譯碼？2）部分譯碼的特點是什么？）部分譯碼的特點是什么？3）部分譯碼的數(shù)據(jù)線、地址線怎樣連接？）部分譯碼的數(shù)據(jù)線、地址線怎樣連接？

16、（2）A9A0D7D0CE（7）A9A0D7D0CE（1）A9A0D7D0CE（1）A9A0D7D0CE（1）A9A0D7D0CE片選端片選端D7D0A9A0譯碼器A10A11A12Y0Y1Y7Y6例例4、設(shè)、設(shè)CPU的地址線為的地址線為A0-A15，選用，選用1KX8的芯的芯片片 設(shè)計容量為設(shè)計容量為8K字節(jié)的存儲器。字節(jié)的存儲器。74LS138分析：分析：1）數(shù)據(jù)線并連。）數(shù)據(jù)線并連。 2）低位地址線（）低位地址線（A0-A9）并聯(lián)。）并聯(lián)。 3）高位地址線的（）高位地址線的（A10-A12）通過譯碼器譯碼后，）通過譯碼器譯碼后， 連于不同的芯片。連于不同的芯片。 4）高位地址線的（）高位

17、地址線的（A13-A15）用于使譯碼器正常譯碼。）用于使譯碼器正常譯碼。 G2BG2AGCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0001000L001001L001010L001011L001100L001101L001110L001111L74LS138譯碼器功能表：譯碼器功能表：例例3 3、80888088系統(tǒng)與存儲器的連接系統(tǒng)與存儲器的連接A15A15A14A14A13A13A12A12A11A11A10A10A9A9A8A8A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0第第 1芯片芯片00001010101010101010101010101第第 2芯片芯片0010101

18、0101010101010101010101第第 3芯片芯片01001010101010101010101010101第第 4芯片芯片01101010101010101010101010101第第 5芯片芯片10001010101010101010101010101第第 6芯片芯片10101010101010101010101010101第第 7芯片芯片11001010101010101010101010101第第 8芯片芯片11101010101010101010101010101全譯碼全譯碼特點： 優(yōu)點：優(yōu)點： 1）地址分布連續(xù)，沒有重疊。）地址分布連續(xù)，沒有重疊。 2）可充分?jǐn)U展存儲器的

19、容量）可充分?jǐn)U展存儲器的容量。 缺點：缺點： 需要專門譯碼電路需要專門譯碼電路 3）部分譯碼）部分譯碼意義：意義：將將CPU 的全部高位地址線通過譯碼器的全部高位地址線通過譯碼器譯碼，而全部高位地址線直接與芯片選片端相譯碼，而全部高位地址線直接與芯片選片端相連。連。特點：特點：介于線譯碼與全譯碼之間介于線譯碼與全譯碼之間A19A15A14A12A11A0譯碼器譯碼器輸出輸出 地址范圍地址范圍全全0000從全從全0到全到全1Y0*00000H01FFFH全全0OO1從全從全0到全到全1Y1*02000H03FFFH全全0010從全從全0到全到全1Y2*04000H05FFFH全全0011從全從全

20、0到全到全1Y3*06000H07FFFH全全0100從全從全0到全到全1Y4*08000H09FFFH全全0101從全從全0到全到全1Y5*0A000H0BFFFH全全0110從全從全0到全到全1Y6*0C000H0DFFFH全全0111從全從全0到全到全1Y7*0E000H0FFFFH 三、三、80868086系統(tǒng)與存儲器的連接系統(tǒng)與存儲器的連接 8086CPU的存儲器組織采用的存儲器組織采用2體結(jié)構(gòu)，把體結(jié)構(gòu)，把1MB存儲器分為存儲器分為2個個512KB的存儲體，即分為偶的存儲體，即分為偶地址庫與奇地址庫（簡稱偶字庫和奇字庫）各地址庫與奇地址庫（簡稱偶字庫和奇字庫）各512KB. 僅當(dāng)僅

21、當(dāng)A0=0時，訪問偶地址庫中一個字節(jié)，時，訪問偶地址庫中一個字節(jié)， 僅當(dāng)僅當(dāng)BHE=0BHE=0時，訪問奇地址庫中一個字節(jié)，時，訪問奇地址庫中一個字節(jié)， 當(dāng)二者均為當(dāng)二者均為0時，訪問偶地址的一個字。時，訪問偶地址的一個字。 根據(jù)根據(jù)8086存儲器組織，在圖存儲器組織，在圖5-21中，由中，由U1與與U2兩片兩片74LS138三一八譯碼器，分別產(chǎn)生奇偶三一八譯碼器，分別產(chǎn)生奇偶地址庫的片選信號地址庫的片選信號 nU1的與的與U2的是同一地址范圍內(nèi)偶地址片選與的是同一地址范圍內(nèi)偶地址片選與奇地址片選，由奇地址片選，由U1的選中的選中1#存儲器芯片，其存儲器芯片，其數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)線接至8086系統(tǒng)

22、數(shù)據(jù)線上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)線上的D7D0，由，由U2的選中的選中2#存儲器芯片，其數(shù)據(jù)線接至存儲器芯片，其數(shù)據(jù)線接至8086系統(tǒng)數(shù)據(jù)線上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)線上的D15D8，至于，至于U1和和U2 的的的連接及工作機(jī)制均與相同，的連接及工作機(jī)制均與相同，16個片選個片選的地址范圍示于表的地址范圍示于表5-8中中 6.3 主存儲器接口一、一、EPROM與與CPU的接口的接口1、2716有容量是多大？有哪些數(shù)據(jù)線、地址線和控制線？有容量是多大？有哪些數(shù)據(jù)線、地址線和控制線？2、2716內(nèi)部排列成什么陣列？又被分成內(nèi)部排列成什么陣列？又被分成8個什么矩陣？個什么矩陣？11根根地址線如何在內(nèi)部進(jìn)行譯碼選種某個單元。地址

23、線如何在內(nèi)部進(jìn)行譯碼選種某個單元。3、2716的工作方式有哪幾種？控制信號如何配合讀出一個數(shù)的工作方式有哪幾種？控制信號如何配合讀出一個數(shù)據(jù)？據(jù)？4、CPU與與2716連接時，連接時，CPU如何產(chǎn)生如何產(chǎn)生CE、OE信號？信號？5、CPU與與2716連接時，如何計算所需連接時，如何計算所需2716芯片的數(shù)量？芯片的數(shù)量？6、 CPU與與2716連接時，連接時，CPU 的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線如的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線如何與何與2716的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線連接。的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線連接。7、如何分析每一片、如何分析每一片2716在存儲器系統(tǒng)中地址的分配？在存儲器系統(tǒng)中地址的分配？1、2114有容量是多大？有哪些數(shù)據(jù)線、地址線和控制線？有容量是多大？有哪些數(shù)據(jù)線、地址線和控制線？2、2114內(nèi)部排列成什么陣列？內(nèi)部排列成什么陣列？10根地址線