microcomputer_principle_12_存储器拓展与半导体存储器小结

存储器扩展

已有芯片，存储单元个数 或 每单元中二进制位数，都不满足存储器需求->需要扩展

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存储芯片的存储容量等于：

单元数每单元的位数

单元数： 又名字节数
每单元的位数：又名字长

• 用多片存储芯片构成一个需要的内存空间；
• 各存储器芯片在整个内存中占据不同的地址范围
• 任一时刻仅有一片（或一组）被选中

存储器拓展方法

位扩展 —-> 拓展字长
字拓展 —-> 扩展单元数
字位扩展 —-> 即扩展字长也扩展单元数字

位扩展

构成内存的存储器芯片的字长小鱼内存单元要求的字长时————需进行位扩展。

• 实例芯片：DRAM 2164A:
  • 64K1bit
• 采用行地址和列地址来确定一个单元;
• 行列地址分时传送，共用一组地址信号线；
  • 地址信号线的数量仅为同等容量SRAM芯片的一半。

2164A芯片每单元仅1位二进制码，故1片芯片不能构成独立存储器

用8片2164A构成64KB存储器

必要的时候，需要一片或一组芯片被访问
作为一个整体，8片2164A必须具备完全相同的地址，必须同时被选中或同时不被选中

地址信号是并行输入到一组中的各个芯片之后并行将各个芯片对应地址位，并行输入到数据总线中

• 位扩展的连线特点：
  • 将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出。
• 效果：
  • 存储器的单元数不变，位数增加。

位扩展： 确保所有芯片具有 完全相同 的地址范围
对需要位扩展的存储芯片，单独1片没有意义

字拓展

• 地址空间的扩展
  • 地址空间的扩展
  • 芯片每个单元中的字长满足，但单元数不满足。

字拓展：确保所有芯片具有 完全不同 的地址范围

• 拓展原则：
  • 每个芯片的地址线、数据线、控制线并联。
  • 片选端分别引出，以使每个芯片有不同的地址范围

• e.g.
  • 用SRAM 6264芯片构成容量为32KB的存储器
  • 存储器的地址范围为：
    • 20000H~27FFFH
• 设计：
  • 由地址范围得：
    • 需4片6264芯片
  • 存储器地址范围：
    • 00100000000000000000～00100111111111111111

高位地址：
首： 0010000 （最高位对应A19
尾： 0010011 （最低对应A13

• 利用74LS138译码器设计译码电路。
• 首地址和尾地址的高位地址有两位状态不同，须将其介入到139的输入端。

字位拓展

• 单元数及每单元字长均不满足要求

• 设计过程：

  • 根据内存容量及芯片容量确定所需存储芯片数；
  • 进行位拓展以满足字长要求；
  • 进行字拓展以满足容量要求

• e.g.

  • 用32Kb芯片构成256KB内存

• solution:

  • 首先进行位扩展：
    • 用8片芯片构成32KB存储体
    • 利用A0～A14寻址存储体内32K个单元
    • 所有控制信号线和地址信号线并联引出
  • 再进行字拓展：
    • 用8个32KB存储体构成256KB存储器
    • 寻址8个存储体，至少需要3位高位地址信号

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• 由图得：
  • 两种存储器芯片容量均为8KB –> 译码地址位高7位地址
  • 需4片ROM， 2片RAM
• 由题目得：
  • 程序存储器高位地址：
    • 1111000 —- 1111011
  • 数据存储器高位地址：
    • 1111000 —- 1110001

这个图，不要太糊

74LS138译码器

• 74LS138
  • 3输入8输出的专用译码器
• 可以同时控制8片芯片;
• 在任一时刻，其所连接的8片芯片中只有1片被选中。

根据输入的不同编码组合，确保其控制的各电路（芯片）在任一时刻只有一路（1个芯片）处于工作状态

半导体存储器小结

• 基本概念：
  • 不同半导体存储器的特点及应用场合
  • 微机中的存储器系统
    • Cache存储器系统(SRAM)
    • 虚拟存储器系统 (DRAM,电容)
• 半导体存储器系统设计
  • 存储器芯片与系统的连接
  • 译码电路及其他控制信号
  • 存储器扩展技术。

能够设计出所需要的内存储器

Notes

• 片内地址用于寻址芯片上的单元，高位地址用于选择芯片（片选）
• #MEMW 和 #MEMR 用于确保只有在对存储器芯片进行读或写操作时，译码电路才可工作。所以它们须作为译码器输入信号。
• 74LS138 译码器的使能端及输入端均不能悬空。
• 对全地址译码，要求全部高位地址都需作为译码器输入。

SRAM存储器接口设计例

• 将SRAM 6264芯片与系统连接，使其地址范围为：38000H～39FFFH。
• 使用74LS138译码器构成译码电路。

逆天的清晰度和diagram配色，意会一下。。。

• 用容量为32Kb的存储器芯片构造成256KB的存储器。其地址范围：
  • 00000~07FFFH
  • 08000~0FFFFH
  • 10000~17FFFH
  • 18000~1FFFFH
  • 20000~27FFFH
  • 28000~2FFFFH
  • 30000~37FFFH
  • 38000~3FFFFH

1. 用8片32Kb芯片构成32KB存储体
2. 8个存储体构成256KB存储器
3. 寻址32KB存储体需要15位片内地址
   片选地址位高5位地址：A19–A15