【正文】 選中 1號(hào)芯片 :8K 0 0 1 /Y1=0，其余為 1 2022H～ 3FFFH 無(wú) A12~A0 0000H～ 1FFFH 選中 2號(hào)芯片 :8K 0 1 0 /Y2=0，其余為 1 4000H～ 5FFFH 無(wú) A12~A0 0000H～ 1FFFH 選中 3號(hào)芯片 :8K 0 1 1 /Y3=0，其余為 1 6000H～ 7FFFH 無(wú) A12~A0 0000H～ 1FFFH 選中 4號(hào)芯片 :8K 1 1 1 /Y7=0，其余為 1 E000H～ FFFFH A10~A0 0000H～ 07FFH 選中 5號(hào)芯片 :2K 12 11 7A A Y??page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 62 2022/5/27 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)容量都是有限的，要構(gòu)成所需容量的存儲(chǔ)器，往往單個(gè)芯片不能滿足存儲(chǔ)單元數(shù)目或字長(zhǎng)的需求，甚至存儲(chǔ)單元和字長(zhǎng)數(shù)都不能滿足需求。所以，需要用多個(gè)存儲(chǔ)器芯片進(jìn)行組合來(lái)滿足存儲(chǔ)容量需求。針對(duì)不同容量需求所進(jìn)行的存儲(chǔ)器芯片組合稱為存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。存儲(chǔ)器芯片的擴(kuò)展方式包括： ? 位擴(kuò)展 ? 字?jǐn)U展 ? 字位同時(shí)擴(kuò)展 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 63 2022/5/27 位擴(kuò)展 單塊存儲(chǔ)芯片上的存儲(chǔ)單元數(shù)目滿足存儲(chǔ)器需求，而字長(zhǎng)不能滿足需求，需進(jìn)行的存儲(chǔ)器擴(kuò)展稱為位擴(kuò)展。例如：已有 8K 1的SRAM芯片，需要組成 8K 8的存儲(chǔ)器，這里芯片的存儲(chǔ)單元數(shù)目與存儲(chǔ)器需求一致，但字長(zhǎng)不夠，需要進(jìn)行位擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖 示為 8K 1 SRAM芯片，采用位擴(kuò)展組成8K 8的存儲(chǔ)器電路連接示意圖。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 64 2022/5/27 C P U A1 2~ A08 K 18 K 18 K 18 K 18 K 18 K 18 K 18 K 1 5I / O 4I / O 3I / O 2I / O 1I / O 7I / O 8I / O 6I / O D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0D 7 ~ D 0C S W E 圖 位擴(kuò)展組成的 8K 8存儲(chǔ)器電路連接示意圖 由圖看出，位擴(kuò)展方式存儲(chǔ)器的電路連接特點(diǎn)是：所有芯片的地址線和讀 /寫(xiě)線都連接到總線的對(duì)應(yīng)位上，所有芯片共用一個(gè)片選信號(hào)，而各芯片的數(shù)據(jù)線需要分別連接到數(shù)據(jù)總線的 D7~D0位上。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 65 2022/5/27 字?jǐn)U展 單塊存儲(chǔ)芯片上的存儲(chǔ)字長(zhǎng)滿足存儲(chǔ)器需求，而存儲(chǔ)單元數(shù)目不能滿足需求，需進(jìn)行的存儲(chǔ)器擴(kuò)展稱為字?jǐn)U展，字?jǐn)U展就是存儲(chǔ)單元數(shù)量的擴(kuò)展。圖 16K 8 SRAM芯片，采用字?jǐn)U展方式，組成 64K 8的存儲(chǔ)器電路連接示意圖。 由圖看出，字?jǐn)U展方式存儲(chǔ)器的電路連接特點(diǎn)是：所有芯片的數(shù)據(jù)線、地址線和讀 /寫(xiě)線都連接到總線的對(duì)應(yīng)位上，而由片選信號(hào)來(lái)指定各片地址范圍。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 66 2022/5/27 C P U1 6 K 811 6 K 81 6 K 81 6 K 8W E A1 3~ A0譯 碼 器A1 4A1 5C E C EC EC E432D 7 ~ D 0圖 字?jǐn)U展組成的 64K 8存儲(chǔ)器電路連接示意圖 圖中每個(gè) 16K 8位 SRAM芯片，都有 14位地址線，經(jīng)過(guò)字?jǐn)U展后，組成64K 8位的存儲(chǔ)器，則需要 16位地址線。其中，這 16位地址線的低 14位（ A13~A0）直接與各芯片的地址線連接，用于進(jìn)行片內(nèi)尋址。另外的高 2位地址線（ A15和 A14）經(jīng) 2— 4譯碼器譯出 4位片選線，分別與 4個(gè)芯片的片選信號(hào)相連接，用來(lái)選定各芯片在整個(gè)存儲(chǔ)空間中所屬的地址范圍。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 67 2022/5/27 字位同時(shí)擴(kuò)展 在實(shí)際應(yīng)用中，單塊存儲(chǔ)芯片上的存儲(chǔ)單元數(shù)目和字長(zhǎng)均不能滿足存儲(chǔ)器需求時(shí)，就需要同時(shí)進(jìn)行位擴(kuò)展和字?jǐn)U展，即字位同時(shí)擴(kuò)展。 例，現(xiàn)有 1K 4 SRAM存儲(chǔ)器芯片，要構(gòu)成某計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)所需 4K 8的存儲(chǔ)器，下面介紹如何通過(guò) 1K 4芯片構(gòu)成 4K 8的存儲(chǔ)器。 單塊 1K 4芯片的存儲(chǔ)單元數(shù)目是 1K，字長(zhǎng)是 4位。所需的存儲(chǔ)器是 4K 8。因此，該單塊芯片的存儲(chǔ)單元數(shù)目不滿足要求，需要將存儲(chǔ)單元數(shù)目從 1K擴(kuò)展到 4K；字長(zhǎng)也不滿足要求，需要將字長(zhǎng)從 4位擴(kuò)展到 8位。所以，采用 1K 4芯片構(gòu)成 4K 8的存儲(chǔ)器，需要進(jìn)行字?jǐn)U展和位擴(kuò)展，即字位同時(shí)擴(kuò)展。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 68 2022/5/27 1 K 41 K 4D 7 ~ D 4I / O1 ~ 412C SW E W E A9~ A0C SW E I / O1 ~ 4C SD 3 ~ D 0D 7 ~ D 0圖 1K 4芯片位擴(kuò)展構(gòu)成 1K 8存儲(chǔ)模塊的電路連接示意圖 第一步，先進(jìn)行位擴(kuò)展 ，由 1K 4芯片采用位擴(kuò)展方式構(gòu)成 1K 8的存儲(chǔ)模塊。由位擴(kuò)展方式可知，要達(dá)到存儲(chǔ)模塊所需的每個(gè)存儲(chǔ)單元 8位，需要使用 2塊 1K 4芯片來(lái)擴(kuò)展構(gòu)成 1K 8的存儲(chǔ)模塊，擴(kuò)展電路連接如圖 。由圖看出，兩個(gè)單芯片的 4位數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展后構(gòu)成 8位數(shù)據(jù)總線。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 69 2022/5/27 圖 1K 8存儲(chǔ)模塊字?jǐn)U展構(gòu)成 4K 8存儲(chǔ)器的電路連接示意圖 第二步 ， 再進(jìn)行字?jǐn)U展 ，由 1K 8的存儲(chǔ)模塊采用字?jǐn)U展方式構(gòu)成 4K 8存儲(chǔ)器。通過(guò)計(jì)算可知，共需 4個(gè) 1K 8的存儲(chǔ)模塊來(lái)擴(kuò)展構(gòu)成 4K 8的存儲(chǔ)器，其擴(kuò)展電路連接如圖 。由圖可知，經(jīng)過(guò)字?jǐn)U展后，尋址空間由 1K增加到 4K，地址總線也由 10位增加到 12位。其中，地址線的高兩位經(jīng)過(guò)譯碼器后產(chǎn)生所需的 4個(gè)片選信號(hào)。 1 k 8A9~ A0D 7 ~ D 0W E 譯 碼 器41 2 3A1 0A1 11 k 81 k 81 k 8page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 70 2022/5/27 上述分兩步實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，第一步用 2塊芯片實(shí)現(xiàn)位擴(kuò)展，第二步用 4個(gè)存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)字?jǐn)U展，計(jì)算可得共需使用8塊芯片完成存儲(chǔ)器的字位擴(kuò)展。 如果選用 1K 4 SRAM芯片，采用字位同時(shí)擴(kuò)展方式，直接構(gòu)成 4K 8存儲(chǔ)器，則其電路連接如圖 。 C P UA9~ A0D 7 ~ D 0W E 譯 碼 器41 23A1 0A1 11 K 41 K 4D 7 ~ D 4 D 3 ~ D 0I / O1 ~ 412C SW E C SW E I / O1 ~ 4D 7 ~ D 01 K 41 K 4D 7 ~ D 4 D 3 ~ D 0I / O1 ~ 412C SW E C SW E I / O1 ~ 4D 7 ~ D 0D 7 ~ D 0D 7 ~ D 0圖 字位同時(shí)擴(kuò)展構(gòu)成 4K 8存儲(chǔ)器電路連接示意圖 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 71 2022/5/27 圖中，將 8個(gè) 1K 4 SRAM芯片分成了 4組（每個(gè)虛線框?yàn)橐唤M，共有 4組），每組 2片。組內(nèi)采用位擴(kuò)展法構(gòu)成1K 8的存儲(chǔ)模塊， 4個(gè)這樣的存儲(chǔ)模塊采用字?jǐn)U展法便組成了 4K 8的存儲(chǔ)器。所組成的 4K 8存儲(chǔ)器共需 12位地址線，其中，地址線低 10位（ A9~A0）用作 4個(gè)存儲(chǔ)模塊的片內(nèi)尋址，地址線高 2位（ A11A10）經(jīng) 2— 4譯碼器譯出 4根片選線，分別與這 4組存儲(chǔ)模塊的片選信號(hào)相連接，用來(lái) 選定 4個(gè)存儲(chǔ)模塊在整個(gè)存儲(chǔ)地址空間中所屬的地址范圍。 總結(jié)上述的字位同時(shí)擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)方法，并推廣到一般情況，可得知： 若使用 j k位存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成一個(gè)容量為 M N位的存儲(chǔ)器（ Mj， Nk），那么共需要 j k位存儲(chǔ)器芯片的數(shù)量是：（ M/j） （ N/k）個(gè)。 連接時(shí)可將這些芯片分成（ M/j）個(gè)組，每組有（ N/k）個(gè)芯片，組內(nèi)采用位擴(kuò)展法，組間采用字?jǐn)U展法。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 72 2022/5/27 本 章 小 結(jié) 本章主要介紹了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類、工作原理、常用芯片，存儲(chǔ)器與 CPU的連接和存儲(chǔ)器的擴(kuò)展等內(nèi)容。 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的主要部件之一，是信息存儲(chǔ)和記憶的功能部件。 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器由可分為 SRAM和 DRAM；只讀存儲(chǔ)器由可分為 ROM、 PROM、 EPROM和EEPROM。各類存儲(chǔ)器的工作原理，主要性能有所不同，各有特點(diǎn)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要性能指標(biāo)是存儲(chǔ)容量和存取速度。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 73 2022/5/27 一個(gè)存儲(chǔ)器包含許多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)，即地址。存儲(chǔ)單元是存儲(chǔ)器的基本單位，對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)訪問(wèn)是按存儲(chǔ)單元進(jìn)行的。 SRAM的基本存儲(chǔ)元需要 6個(gè) MOS管構(gòu)成，因此SRAM的集成度低，但工作穩(wěn)定，與 CPU連接電路簡(jiǎn)單；DRAM一般采用單管存儲(chǔ)電路實(shí)現(xiàn)，所以集成度高，容量大，但電容存在漏電問(wèn)題，需要定時(shí)刷新電路。 Mask ROM芯片的內(nèi)容在生產(chǎn)過(guò)程中已定制，用戶只能使用，不能修改，其批量生產(chǎn)成本很低；PROM芯片出廠后，用戶只能進(jìn)行一次編程，目前產(chǎn)品已經(jīng)淘汰； EPROM具有可光擦除、可多次編程性，適合研發(fā)工作中使用。 Flash存儲(chǔ)器是在 EPROM與EEPROM 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，相比較而言， Flash存儲(chǔ)器性能更優(yōu)，發(fā)展更快，應(yīng)用更廣。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 74 2022/5/27 存儲(chǔ)器必須正確的連接到 CPU總線上，才能進(jìn)行讀 /寫(xiě)訪問(wèn)。連接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： CPU時(shí)序與存儲(chǔ)器的配合； DRAM存儲(chǔ)器需要定時(shí)刷新；存儲(chǔ)器連接到指定的地址空間；通過(guò)片選信號(hào)來(lái)區(qū)分不同地址空間，片選信號(hào)由地址線譯碼方式產(chǎn)生等。 實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用各種不同芯片組成所需的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，稱為存儲(chǔ)器擴(kuò)展。方式包括：位擴(kuò)展、字?jǐn)U展和字位同時(shí)擴(kuò)展三種。位擴(kuò)展是存儲(chǔ)單元數(shù)目不變，存儲(chǔ)字長(zhǎng)加大的過(guò)程；字?jǐn)U展是存儲(chǔ)字長(zhǎng)不變，存儲(chǔ)單元數(shù)目增多的過(guò)程；字位同時(shí)擴(kuò)展就是存儲(chǔ)單元數(shù)目增多，并且存儲(chǔ)字長(zhǎng)加大的過(guò)程。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 75 2022/5/27 作業(yè) ： 第五章： 作業(yè)： 8 練習(xí)： 10