1、第 3 章 存儲(chǔ)器及其組成設(shè)計(jì),在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中,存儲(chǔ)器處于全機(jī)中心地位,3.1 概述,存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)容量（Memory Capacity ） 存儲(chǔ)容量指存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量。 存儲(chǔ)容量=字?jǐn)?shù)字長(zhǎng) 如：一個(gè)存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)1024個(gè)字，字長(zhǎng)8位，則存儲(chǔ)器容量可用 1024 8表示,微機(jī)中的存儲(chǔ)器一般都是以字節(jié)（8位）進(jìn)行編址，即總是認(rèn)為一個(gè)字節(jié)是“基本”的字長(zhǎng)。常用B表示,存儲(chǔ)單元數(shù)一般用K、M、G、T表示 1K=1024 1M=1024K=1024*1024 1G=1024M 1T=1024G,10000101,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,1. 存儲(chǔ)體 一個(gè)基本存儲(chǔ)電路只能存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位。 將基本的存儲(chǔ)

2、電路有規(guī)則地組織起來(lái)，就是存儲(chǔ)體。 存儲(chǔ)體又有不同的組織形式： 將各個(gè)字的同一位組織在一個(gè)芯片中，如：8118 16K*1（DRAM） 將各個(gè)字的 4位 組織在一個(gè)芯片中， 如：2114 1K*4 （SRAM） 將各個(gè)字的 8位 組織在一個(gè)芯片中， 如：6116 2K*8 （SRAM）。 2. 外圍電路 為了區(qū)別不同的存儲(chǔ)單元，以地址號(hào)來(lái)選擇不同的存儲(chǔ)單元。 于是電路中要有 地址譯碼器、I/O電路、片選控制端CS、輸出緩沖 器 等外圍電路,三. 存儲(chǔ)器（芯片）結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)原理,存儲(chǔ)單元,存儲(chǔ)元,存儲(chǔ)體,故： 存儲(chǔ)器（芯片） = 存儲(chǔ)體 + 外圍電路,存儲(chǔ)器內(nèi)部框圖,存儲(chǔ)體,列 地 址 譯 碼,地

3、 址 輸 入 緩 沖,行地址譯碼,控 制 邏 輯,數(shù) 據(jù) 緩 沖,A0,An,/WE,/OE,/CS,I/O1,I/Ox,3.2 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器處于全機(jī)中心地位,容量大，速度快，成本低 為解決三者之間的矛盾，目前通常采用多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)，即使用高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。, 對(duì)存儲(chǔ)器的要求是：,存儲(chǔ)器的基本組織,(1) 與CPU的連接 主要是 地址線、控制線、數(shù)據(jù)線 的連接。 (2) 多個(gè)芯片連接 設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器容量與實(shí)際提供的存儲(chǔ)器多有不符。實(shí)際使用時(shí)，需進(jìn)行字和位擴(kuò)展(多個(gè)芯片連接），組成所需要的實(shí)際的存儲(chǔ)器,例如：存儲(chǔ)器容量為8K8，若選用21

4、14芯片(1K 4)，則需要：,（1）位擴(kuò)展法,只在位數(shù)方向進(jìn)行擴(kuò)展（加大字長(zhǎng)），而存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)與存儲(chǔ)器芯片字?jǐn)?shù)一致。連接時(shí)將各芯片地址線的相應(yīng)位及各控制線并聯(lián)，而數(shù)據(jù)線分別接到數(shù)據(jù)總線的各位。,用8K1位芯片組成8K8位的存儲(chǔ)器需要8個(gè)芯片， 各芯片地址線、CS和WE分別連接在一起，數(shù)據(jù)線各自獨(dú)立（每片1位）,CS,WE,2:4,16K8,16K8,16K8,16K8,（2）字?jǐn)U展法,僅擴(kuò)展存儲(chǔ)容量（單元數(shù)），而位數(shù)不變。連接時(shí)將各芯片同名地址線、數(shù)據(jù)線、讀/寫線并聯(lián)，而使用片選信號(hào)區(qū)分各個(gè)芯片。 如用16K8位的芯片組成64K8位的存儲(chǔ)器需要4個(gè)芯片 地址線共需16根，片內(nèi)（214=163

5、84）14根，選片：2根，數(shù)據(jù)線 8根，控制線WE,(1),(2),(3),(4),地址空間分配表,CPU,用1k 4 的存儲(chǔ)器芯片 2114 組成 2k 8 的存儲(chǔ)器,（3）字位同時(shí)擴(kuò)展法,2. 存儲(chǔ)器地址譯碼方法 由于每一片存儲(chǔ)芯片的容量有限，因此系統(tǒng)存儲(chǔ)器總是由若干存儲(chǔ)芯片構(gòu)成。這就使得存儲(chǔ)器的地址譯碼分為片選控制譯碼和片內(nèi)譯碼兩部分。,高位地址,低位地址,A0,A15,片內(nèi)譯碼（直接與芯片地址線連接）,片選,CPU地址,（1）線選法,用高位地址直接作為芯片的片選信號(hào)，每一根地址選通一塊芯片（無(wú)位擴(kuò)展情況）。 例：某微機(jī)存儲(chǔ)容量為4KB，CPU尋址空間為64KB（即地址總線為16位），由

6、1KB的芯片構(gòu)成（片內(nèi)地址為10位）。,1KB,1KB,1KB,1KB,(1),(2),(3),(4),CS,CS,CS,CS,A10,A11,A12,A13,A9-A0,作為片選,D7-D0,線選法連線簡(jiǎn)單，但地址會(huì)有重疊.（如A15-A14取不同值時(shí)，各芯片對(duì)應(yīng)不同地址）,表1 線選法所示存儲(chǔ)器地址分布表,（2）全譯碼法,全譯碼法除了將地址總線的低位地址直接與芯片的地址線相連之外，其余高位地址全部接入譯碼器，由譯碼器的輸出作為各芯片的片選信號(hào)。,8KB,8KB,8KB,3-8 譯碼器,(1),(2),(8),CS,CS,CS,Y0,Y7,Y1,A15-A13,A12-A0,D7-D0,00

7、00H-1FFFH,2000H-3FFFH,E000H-FFFFH,例：某微機(jī)地址線16位，存儲(chǔ)容量為64KB，由8KB的芯片構(gòu)成（片內(nèi)地址為13位）。,（3）部分譯碼法,將高位地址線中的一部分進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)。該方法適用于不需要全部地址空間的尋址能力，但采用線選法地址線又不夠用的情況。,8KB,8KB,8KB,2-4 譯碼器,(1),(2),(4),CS,CS,CS,Y0,Y3,Y1,A12-A0,D7-D0,8KB,(3),CS,A13,A14,A15,(不參加譯碼）,Y2,0000H-1FFFH 8000H-9FFFH,2000H-3FFFH A000H-BFFFH,4000H-5

8、FFFH C000H-DFFFH,6000H-7FFFH E000H-FFFFH,（4）存儲(chǔ)器地址譯碼電路設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)系統(tǒng)中實(shí)際存儲(chǔ)器容量，確定存儲(chǔ)器在整個(gè)尋址空間中的位置； 根據(jù)所選用存儲(chǔ)器芯片的容量，畫出地址分配圖或列出地址分配表； 根據(jù)地址分配圖或分配表確定譯碼方法并畫出相應(yīng)的地址位圖； 選用合適器件，畫出譯碼電路圖。,存儲(chǔ)器地址譯碼舉例：,某微機(jī)系統(tǒng)地址總線為16位(A15A0）；雙向數(shù)據(jù)總線8位(D7D0)，控制總線中與主存有關(guān)的信號(hào)有： MREQ（存儲(chǔ)器請(qǐng)求），R/W（讀/寫控制）。 實(shí)際存儲(chǔ)器地址空間分配如下： 0000H1FFFH為系統(tǒng)程序區(qū)(8KB），由EPROM組成； 2

9、000H7FFFH為用戶程序區(qū)(24KB)；由SRAM組成，最高 2K地址空間為系統(tǒng)程序工作區(qū)（2KB），由SRAM組成。, 現(xiàn)選用如下存儲(chǔ)器芯片，據(jù)此畫出地址分配圖。 EPROM：8K8位(控制端僅有CS)，需1片 SRAM：8K8位，需3片；2K8位，需1片,0000H,1FFFH,2000H,7FFFH,FFFFH,F800H,地址分配圖,地址分配表,系統(tǒng)尋址空間64KB, 畫出地址位圖,8KB EPROM/SRAM片內(nèi)譯碼,2KB SRAM片內(nèi)譯碼,8KB 片選譯碼,2KB SRAM 片選譯碼, 選用3-8譯碼器和基本門電路設(shè)計(jì)電路,3. 課堂練習(xí),（1）有若干片1K8位的SRAM芯片

10、，采用字?jǐn)U展方法構(gòu)成4KB存儲(chǔ)器，問(wèn)：需要 片SRAM？該存儲(chǔ)器需要多少 根地址線？參與片選的地址位至少需要 位？ （2）有若干片128KB SRAM芯片，如要構(gòu)成512KB存儲(chǔ)器，問(wèn):需要 片SRAM？如該512KB存儲(chǔ)器的起始地址是10000H，最后一個(gè)單元的地址是 H 。 （3）如內(nèi)存按字節(jié)編址，用存儲(chǔ)容量為32K8的存儲(chǔ)芯片構(gòu)成地址為A0000H至EFFFFH的存儲(chǔ)空間，則需要多少片？（ ）,12,2,4,4,8FFFF,10,8KB,8KB,8KB,3-8 譯碼器,(1),(2),(8),CS,CS,CS,Y0,Y7,Y1,A15-A13,A12-A0,D7-D0,（4）已知如下電路

11、，問(wèn)第6個(gè)芯片的尋址范圍從 到 。,8KB,(6),CS,Y5,A000H,BFFFH,四、IBM PC/XT 的存儲(chǔ)器分配圖,系統(tǒng)板上的RAM 256K,IO通道中的擴(kuò)展RAM 384K,保留（包括顯示）的RAM 128K,擴(kuò)展的ROM 192K,16K (可在系統(tǒng)板上擴(kuò)展 ）,8K基本ROM,00000H 3FFFFH 40000H 9FFFFH A0000H BFFFFH C0000H EFFFFH F0000H F3FFFH F6000H FE000H FFFFFH,RAM 640K,保留 128K,ROM 256K,顯卡上的顯示緩沖區(qū)在此區(qū)域 單色顯示在 B0000H B0FFFH； 彩色/圖形在B8000H BBFFFH。,包括中斷向量區(qū)；BIOS數(shù)據(jù)區(qū)； DOS內(nèi)存駐留程序；用戶程序區(qū)。,C0000H EFFFFH，所插卡的BIOS;,FE000H FF