計(jì)算機(jī)組成原理9-存儲(chǔ)器-2

1、主存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)充主存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)充位擴(kuò)展方式（位并聯(lián)方式）位擴(kuò)展方式（位并聯(lián)方式） 當(dāng)主存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字?jǐn)?shù)相當(dāng)主存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字?jǐn)?shù)相同而位數(shù)不同時(shí)，采用位擴(kuò)展方式同而位數(shù)不同時(shí)，采用位擴(kuò)展方式 各芯片的數(shù)據(jù)輸入各芯片的數(shù)據(jù)輸入/ /輸出線相拼接，編址空間輸出線相拼接，編址空間相同的芯片，地址線與片選信號(hào)相同，各芯片可相同的芯片，地址線與片選信號(hào)相同，各芯片可公用。公用。 例如：主存容量例如：主存容量64K x 464K x 4，可選芯片為芯片，可選芯片為芯片6464K x 1K x 1 解：解： 6464K x 4K x 4 1 1）芯片數(shù)量）芯片數(shù)量 = - =

2、 4= - = 4片片 2 2）邏輯圖）邏輯圖 6464K x 1K x 164K x 1CPU64K x 164K x 164K x 1A0A15D3D2D1D0片選接地片選接地WED3D2D1D0字?jǐn)U展方式字?jǐn)U展方式n當(dāng)主存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)與單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)相同而字?jǐn)?shù)不同當(dāng)主存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)與單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)相同而字?jǐn)?shù)不同時(shí)，采用字?jǐn)U展方式時(shí)，采用字?jǐn)U展方式n例如：主存容量例如：主存容量64K x 864K x 8，可選芯片芯片，可選芯片芯片8 8K x 8K x 8 解：解： 1 1）芯片數(shù)量）芯片數(shù)量 = = （ 64K x 864K x 8）/ / （ 8K x 88K x 8）= 8 =

3、 8 片片 2 2）地址分配和片選邏輯）地址分配和片選邏輯 每個(gè)芯片地址線只有每個(gè)芯片地址線只有1313根（根（A12 A12 A0)A0)， CPUCPU輸出有輸出有1616根（根（A15 A15 A0) A0)， A12A12 A0) A0)直接相連，直接相連， （A15 A15 A13) A13)聯(lián)聯(lián)3-83-8譯碼器輸入端，譯碼器輸出端聯(lián)到譯碼器輸入端，譯碼器輸出端聯(lián)到8 8個(gè)芯片個(gè)芯片 3 3）邏輯圖）邏輯圖字?jǐn)U展方式字?jǐn)U展方式CPUA0A158K x 8A14A13A128K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 8 8K x 83/8譯譯碼碼器

4、器D7D0WE111110000001010011100101CSCS1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9Vcc Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A B C G2A G2B G1 Y7 GND 7413874138 3-874138 3-8譯碼器譯碼器74138 3-874138 3-8譯碼器譯碼器門控門控輸入輸入輸出輸出G1G2A+G2BC B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0X0111111111X00000000X X XX X X0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1111111

5、11111111111111111011111101111110111111011111101111110111111011111101111111字位同時(shí)擴(kuò)展方式字位同時(shí)擴(kuò)展方式n當(dāng)單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)和字?jǐn)?shù)都不同能滿足主存儲(chǔ)當(dāng)單個(gè)存儲(chǔ)芯片的字長(zhǎng)和字?jǐn)?shù)都不同能滿足主存儲(chǔ)器的要求時(shí)，采用字位同時(shí)擴(kuò)展方式器的要求時(shí)，采用字位同時(shí)擴(kuò)展方式 例如：主存容量例如：主存容量4K x 8，其中固化區(qū)，其中固化區(qū)2KB，選用，選用EPROM芯片芯片2716（2K x 8），工作區(qū)），工作區(qū)2KB，選用，選用RAM芯片芯片2114（1K x 4），地址總線），地址總線A15 A0（低），雙向數(shù)據(jù)總線（低），雙向

6、數(shù)據(jù)總線D7 D0（低）。（低）。 解：解： 1）芯片數(shù)量）芯片數(shù)量 2KB/（2K x 8） = 1片片 2716， 2 KB/（1K x 4） = 4片片 2114，每?jī)善⒙?lián)。，每?jī)善⒙?lián)。字位同時(shí)擴(kuò)展方式字位同時(shí)擴(kuò)展方式字?jǐn)U展字?jǐn)U展2K x 81K x 41K x 41K x 41K x 4位擴(kuò)展位擴(kuò)展芯片容量芯片容量芯片地址芯片地址片選信號(hào)片選信號(hào)片選邏輯片選邏輯2KA10A0CS0A111KA9A0CS1A11A101KA9A0CS2A11A102）地址分配和片選）地址分配和片選3）邏輯圖）邏輯圖字位同時(shí)擴(kuò)展方式字位同時(shí)擴(kuò)展方式CPU27162114211421142114A11

7、A10A11 A10A11A10A0D7D4D3D0R/WCS0CS1CS2A9A0A9A0訪存地址的譯碼方式訪存地址的譯碼方式n全譯碼方式全譯碼方式 地址唯一地址唯一CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器D4D7A15A14A13 部分譯碼方式部分譯碼方式 地址不唯一地址不唯一CPUA0A12D0D3A11A10A93/8譯碼器譯碼器D4D7A15A14A13訪存地址的譯碼方式訪存地址的譯碼方式CPUCPU和主存的連接和主存的連接 系統(tǒng)模式系統(tǒng)模式1）最小系統(tǒng)模式）最小系統(tǒng)模式2）較大系統(tǒng)模式）較大系統(tǒng)模式3）專用存儲(chǔ)總線模式）專用存儲(chǔ)總線模式速度匹配與時(shí)序控制速度匹配與時(shí)序控

8、制 CPU 操作和訪存操作的時(shí)鐘周期操作和訪存操作的時(shí)鐘周期 時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期總線周期：總線周期：CPU通過(guò)系統(tǒng)總線對(duì)存儲(chǔ)器的一次讀通過(guò)系統(tǒng)總線對(duì)存儲(chǔ)器的一次讀寫操作。由數(shù)個(gè)時(shí)鐘周期組成寫操作。由數(shù)個(gè)時(shí)鐘周期組成從宏觀上把握（存儲(chǔ)器與從宏觀上把握（存儲(chǔ)器與CPUCPU連接的解題思路）連接的解題思路）n從從CPUCPU和存儲(chǔ)芯片的地址總線分析連接方式：和存儲(chǔ)芯片的地址總線分析連接方式：CPUCPU地址線地址線 存儲(chǔ)器地址線存儲(chǔ)器地址線nCPUCPU的的MREQMREQ信號(hào)，存儲(chǔ)器的信號(hào)，存儲(chǔ)器的CSCS片選信號(hào)片選信號(hào)存儲(chǔ)器的尋址方式存儲(chǔ)器的尋址方式片選片選字選（首先完成）字選（首先完成）存儲(chǔ)器

9、的外部譯碼方式存儲(chǔ)器的外部譯碼方式線性選擇線性選擇（部分譯碼方式）（部分譯碼方式）地址譯碼選擇（全譯碼）地址譯碼選擇（全譯碼）是否全譯碼方式是否全譯碼方式分析需要用多少分析需要用多少芯片完成存儲(chǔ)系統(tǒng)芯片完成存儲(chǔ)系統(tǒng)字選完成片內(nèi)尋址字選完成片內(nèi)尋址（確定多少（確定多少CPUCPU地址線直接連接到存儲(chǔ)芯片）地址線直接連接到存儲(chǔ)芯片）確定片選方式確定片選方式（把地址線的高位與譯碼芯片相連）（把地址線的高位與譯碼芯片相連）計(jì)算芯片的地址線計(jì)算芯片的地址線線性選擇（部分譯碼方式）n片選信號(hào)用一根高位的地址線CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器D4D7A15A14A13存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器Z80Z

10、80中接入中接入1K RAM 1K RAM 和和1K ROM ,1K ROM ,用用A11A11來(lái)作線選地來(lái)作線選地址線。問(wèn)址線。問(wèn) RAM RAM 和和 ROM ROM 的基本地址？的基本地址？CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器D4D7A15A14A13nA11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0nn 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

11、1 1 1 1 1 1n 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0nn 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1n0000H 0000H 03FFH03FFH n0800H 0800H 0BFFH 0BFFH n兩個(gè)芯片出現(xiàn)了不鄰接地址兩個(gè)芯片出現(xiàn)了不鄰接地址地址譯碼選擇法（全譯碼）地址譯碼選擇法（全譯碼）n所有的地址總線都所有的地址總線都參加譯碼工作參加譯碼工作n地址連續(xù)無(wú)間斷地址連續(xù)無(wú)間斷n每一個(gè)單元的地址每一個(gè)單元的地址是唯一的是唯一的CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲(chǔ)存

12、儲(chǔ)器器D4D7A15A14A13n思考題思考題 27642764是是8kb8kb的存儲(chǔ)芯片，在的存儲(chǔ)芯片，在8 8位處理機(jī)中，位處理機(jī)中，ABAB是是2020位，既有位，既有1MB1MB的存儲(chǔ)空間。用全譯碼的存儲(chǔ)空間。用全譯碼方式，用方式，用74LS13874LS138實(shí)現(xiàn)將一塊實(shí)現(xiàn)將一塊27642764放在這放在這1MB1MB內(nèi)存空間的頂部，既放在內(nèi)存空間的頂部，既放在FE000H-FE000H-FFFFFHFFFFFH區(qū)間。區(qū)間。1 1、分析、分析CPUCPU的的ABAB以及存儲(chǔ)片的以及存儲(chǔ)片的ABAB是否全譯碼方是否全譯碼方式式2 2、分析地址空間、分析地址空間3 3、畫出邏輯電路、畫出

13、邏輯電路19191818171716161515141413131212111110109 98 87 76 65 54 43 32 21 10 01 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1D0-D7A0-A12VCCCS2764&ABCA13A14A15A16A17A18A19Y7G2BG2AMEMRG1+5例題：在例

14、題：在Z80Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計(jì)一個(gè) 12K 12K 字節(jié)字節(jié)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。其低的存儲(chǔ)系統(tǒng)。其低 8 KB 8 KB 為為 EPROM,EPROM,選用選用 4K4K8 8 的的27322732芯片，芯片，高高 4 KB 4 KB 為為 RAM ,RAM ,選用選用 2K2K8 8 的的61166116芯片。芯片。n1 1、分析芯片數(shù)量，地址線：、分析芯片數(shù)量，地址線：n27342734：2 2片，片，1212條地址線：條地址線：nCPU A0 CPU A0 A11A11n61166116：2 2片，片，1111條地址線條地址線n CPU A0 CP

15、U A0 A10A10A15CPUA0A12D0D3A11A106116D4D7A14A132734例題：在例題：在Z80Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計(jì)一個(gè)12K12K字節(jié)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。字節(jié)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。其低其低8KB8KB為為EPROM,EPROM,選用選用4K4K8 8的的27322732芯片，高芯片，高4KB4KB為為RAM,RAM,選用選用2K2K8 8的的61166116芯片。芯片。n2 2、分析片選方式（全譯碼方式）、分析片選方式（全譯碼方式）n片選信號(hào)由片選信號(hào)由74LS13874LS138產(chǎn)生產(chǎn)生A15 A14 A13 A120000Y00001

16、Y10010Y2CSABCA13A14A15Y1G2BG2AMREQG1+5A12Y0Y2CPUA0A14D0D3A15A11D4D7A13+5ABCY1G2BG2AG1Y0Y2A12MREQ27322732611661161514131211109876543210000 00 00000000000000 01 111111111110000H0FFFH000 10 00000000000000 11 111111111111000H1FFFFH001 00 00000000000001 00 111111111112000H27FFH001 01 00000000000001 01 11

17、11111111128FFH2FFFH如用如用2020位的地址總線與存儲(chǔ)芯片用全譯位的地址總線與存儲(chǔ)芯片用全譯碼的方式相連，如何連接？碼的方式相連，如何連接？n用兩片用兩片138138nA19 A19 A15A15為為0 0時(shí)選中時(shí)選中A16A17A15ABCA13A14MREQY1G2BG2AG1+5A12Y0Y2ABCA18G2BG2AG1+5Y0A19數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼 數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼是一種有發(fā)現(xiàn)某些錯(cuò)誤或有自動(dòng)糾錯(cuò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼是一種有發(fā)現(xiàn)某些錯(cuò)誤或有自動(dòng)糾錯(cuò)能力的數(shù)據(jù)編碼方法。能力的數(shù)據(jù)編碼方法。 碼距：是指任意兩個(gè)合法碼之間不同二進(jìn)制位的碼距：是指任意兩個(gè)合法碼之間不同二進(jìn)制位的最小個(gè)數(shù)

18、。如僅有一位不同，則碼距為最小個(gè)數(shù)。如僅有一位不同，則碼距為1 1。 即一個(gè)二進(jìn)制數(shù)改變的位等于或大于數(shù)碼距，則即一個(gè)二進(jìn)制數(shù)改變的位等于或大于數(shù)碼距，則會(huì)變成另一個(gè)合法碼。而改變的位數(shù)小于碼距則會(huì)變成另一個(gè)合法碼。而改變的位數(shù)小于碼距則會(huì)成為錯(cuò)碼。會(huì)成為錯(cuò)碼。 A B C 0 0 0 0 0 0 1 10 1 0 20 1 1 31 0 0 41 0 1 51 1 0 61 1 1 7A B C 0 0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 1 31 0 0 1 0 1 11 1 0 21 1 1 奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼 奇偶校驗(yàn)碼是主存采用的一種最簡(jiǎn)單的行之有效的方法。奇偶校驗(yàn)碼是主存采用的

19、一種最簡(jiǎn)單的行之有效的方法。 1）構(gòu)成法則：）構(gòu)成法則： 在數(shù)據(jù)碼的右邊再加上在數(shù)據(jù)碼的右邊再加上1位奇偶校驗(yàn)位，位奇偶校驗(yàn)位， 若是奇校驗(yàn)，就把該編碼中若是奇校驗(yàn)，就把該編碼中1的個(gè)數(shù)湊成奇數(shù)，的個(gè)數(shù)湊成奇數(shù)， 若是偶校驗(yàn)，就把該編碼中若是偶校驗(yàn)，就把該編碼中1的個(gè)數(shù)湊成偶數(shù)。的個(gè)數(shù)湊成偶數(shù)。 2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 在有效信息后加在有效信息后加1位校驗(yàn)位，組成校驗(yàn)碼位校驗(yàn)位，組成校驗(yàn)碼 碼距為碼距為2（10001 00001 00101） 能查出代碼信息有奇數(shù)位出錯(cuò)，但不能確定是哪一位能查出代碼信息有奇數(shù)位出錯(cuò)，但不能確定是哪一位出錯(cuò)。出錯(cuò)。奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼 例：例： 有效信息有效信息 101

20、1 0001 奇校驗(yàn)碼奇校驗(yàn)碼 1011 0001 1 /1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)的個(gè)數(shù)為奇數(shù) 偶校驗(yàn)碼偶校驗(yàn)碼 1011 0001 0 /1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)的個(gè)數(shù)為偶數(shù) 校驗(yàn)碼包含校驗(yàn)碼包含 有效信息和校驗(yàn)位有效信息和校驗(yàn)位 奇偶校驗(yàn)邏輯奇偶校驗(yàn)邏輯 主要采用異或門校驗(yàn)碼的生成和檢錯(cuò)。主要采用異或門校驗(yàn)碼的生成和檢錯(cuò)。奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼校驗(yàn)位校驗(yàn)位( 偶形成偶形成 ) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01：奇數(shù)個(gè)：奇數(shù)個(gè)10：偶數(shù)個(gè)：偶數(shù)個(gè)1奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼偶校判斷偶校判斷 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 校驗(yàn)位校驗(yàn)位海明校驗(yàn)海明校驗(yàn) 實(shí)質(zhì)上是一種多重奇偶校驗(yàn)，即將代實(shí)質(zhì)

21、上是一種多重奇偶校驗(yàn)，即將代碼按一定規(guī)律組織為若干小組，分組進(jìn)行奇碼按一定規(guī)律組織為若干小組，分組進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，各組的檢錯(cuò)信息組成一個(gè)指誤字，偶校驗(yàn)，各組的檢錯(cuò)信息組成一個(gè)指誤字，不僅能檢測(cè)是否出錯(cuò)，而且在只有不僅能檢測(cè)是否出錯(cuò)，而且在只有1位出錯(cuò)位出錯(cuò)的情況下指出是哪的情況下指出是哪1位出錯(cuò)，從而將該位自位出錯(cuò)，從而將該位自動(dòng)變反糾正。動(dòng)變反糾正。 設(shè)校驗(yàn)碼為設(shè)校驗(yàn)碼為N位，其中有效信息為位，其中有效信息為k位，校驗(yàn)位，校驗(yàn)位為位為r位，分成位，分成r組作奇偶校驗(yàn)，產(chǎn)生組作奇偶校驗(yàn)，產(chǎn)生r位檢錯(cuò)位檢錯(cuò)信息。這信息。這r位檢錯(cuò)信息構(gòu)成一個(gè)指誤字，可指位檢錯(cuò)信息構(gòu)成一個(gè)指誤字，可指出出2 r種狀

22、態(tài)，其中一種狀態(tài)表示無(wú)錯(cuò)，剩下種狀態(tài)，其中一種狀態(tài)表示無(wú)錯(cuò)，剩下的的2 r 1種狀態(tài)可指出種狀態(tài)可指出2 r 1位中某位出錯(cuò)。位中某位出錯(cuò)。 所以所以 N = k + r = 2 r 1例：例：r = 3,則則N = k + r =7，所以，所以k = 4,即即4位有位有效信息加效信息加3位校驗(yàn)位。位校驗(yàn)位。海明校驗(yàn)海明校驗(yàn)有效信息位數(shù)與校驗(yàn)位位數(shù)的關(guān)系有效信息位數(shù)與校驗(yàn)位位數(shù)的關(guān)系 k1245111226275758120 r234567分組原則分組原則 海明碼中，位號(hào)數(shù)（海明碼中，位號(hào)數(shù)（1，2，3，n）中為）中為2的權(quán)值的權(quán)值的那些位（的那些位（1（20），），2 （21） ，4 （22

23、） ， 2r-1 )位，位，作為奇偶校驗(yàn)位，記作作為奇偶校驗(yàn)位，記作P1，P2，Pr，余下的作為，余下的作為有效信息位。有效信息位。海明校驗(yàn)海明校驗(yàn)例：例：N=7，k=4 , r=3的海明碼位數(shù)為：的海明碼位數(shù)為： 位號(hào)位號(hào)1234567Pi占位占位P1P2A1P3A2A3A4A1A4 為有效信息，為有效信息，海明碼的每一位都被海明碼的每一位都被P1，P2，Pr中的一至若干位所校驗(yàn)。中的一至若干位所校驗(yàn)。規(guī)律：第規(guī)律：第i位由校驗(yàn)位位號(hào)之和等于位由校驗(yàn)位位號(hào)之和等于i的那些校驗(yàn)位所校驗(yàn)的那些校驗(yàn)位所校驗(yàn)。如：第如：第5位，被位，被P1、P3校驗(yàn)，校驗(yàn)， 第第7位，被位，被P1、P2、P3校驗(yàn)。校驗(yàn)。由上述規(guī)律可得下表：由上述規(guī)律可得下表：海明校驗(yàn)海明校驗(yàn)海明碼位號(hào)海明碼位號(hào)需占用需占用的校驗(yàn)位號(hào)的校驗(yàn)位號(hào)備注備注1234567121、241、42、41、2、41=12=23=1