第4章主存储器逻辑设计

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1、第第4章章 主存储器逻辑设计主存储器逻辑设计1. 存储器容量扩展存储器容量扩展n位扩展位扩展n字扩展字扩展n字位扩展字位扩展2. 存储控制存储控制n集中刷新集中刷新n分散刷新分散刷新n异步刷新异步刷新3. 存储校验线路存储校验线路半导体存储器的组成与控制半导体存储器的组成与控制复习（一）复习（一）vRAM存储器芯片总结存储器芯片总结 RAM存储器芯片有多种型号，每一存储器芯片有多种型号，每一RAM存储器芯存储器芯片具有：片具有：n地址线地址线Ai：引脚数与存储芯片的单元数有关；：引脚数与存储芯片的单元数有关；n数据线数据线Di：引脚数与存储芯片的字长有关；：引脚数与存储芯片的字长有关；n片选信

2、号片选信号CS：只有：只有CS有效时，芯片才被选中，有效时，芯片才被选中，所连地址线才有效，才能进行读所连地址线才有效，才能进行读/写操作。写操作。n读读/写信号写信号WE：为：为0，控制写入电路进行写入；，控制写入电路进行写入；为为1，控制读出电路进行读出。，控制读出电路进行读出。n电源线、地线电源线、地线复习（二）复习（二）例例1：某：某RAM芯片，其存储容量为芯片，其存储容量为16K8位，问：位，问：（1）该芯片引出线的最小数目应为多少？）该芯片引出线的最小数目应为多少？（2）存储器芯片的地址范围是什么？）存储器芯片的地址范围是什么？解：解：（1）16K=214，所以地址线，所以地址线1

3、4根；字长根；字长8位，所以数据线位，所以数据线8根。根。14 + 8 + 1 + 1 + 1 + 1 = 26地址线地址线 数据线数据线 片选片选 读读/写写 电源线电源线 地线地线（2）存储器芯片的）存储器芯片的地址范围地址范围为为0000H3FFFH存储器芯片的地址范围：存储器芯片的地址范围：地址线从全地址线从全“0”到全到全“1”的所有编码的所有编码复习（三）复习（三）vSRAM芯片芯片2114（1K4位）位）外特性：外特性：地址端：地址端：21142114（1K1K4 4）1 19 910101818A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GNDA6 A5 A4 A3 A0

4、A1 A2 CS GNDVccVcc A7 A8 A9 D0 D1 D2 D3 WE A7 A8 A9 D0 D1 D2 D3 WEA9A9A0A0（入）入）数据端：数据端： D3D3D0D0（入入/ /出）出）控制端：控制端：片选片选CSCS= 0 = 0 选中芯片选中芯片= 1 = 1 未选中芯片未选中芯片写使能写使能WEWE= 0 = 0 写写= 1 = 1 读读电源、地电源、地1、存储器容量扩展、存储器容量扩展位位扩展扩展 扩展每个存储单元的位数扩展每个存储单元的位数 (扩展扩展宽度宽度)字字扩展扩展 扩展存储单元的个数扩展存储单元的个数 (扩展扩展长度长度)字位字位扩展扩展 两者的综

5、合两者的综合 (扩展扩展宽度和长度宽度和长度) 假设扩展同种芯片，则需要的芯片假设扩展同种芯片，则需要的芯片 ： 总片数总容量总片数总容量/ /（容量（容量/ /片）片） 位扩展位扩展字扩展字扩展字位扩展字位扩展1、存储器容量扩展、存储器容量扩展位扩展位扩展例例2 使用使用8K1位位RAM芯片组成芯片组成8K8位的存位的存储器，画出逻辑框图。储器，画出逻辑框图。分析：分析：芯片位数小于存储器所要求的位数，需进行位扩芯片位数小于存储器所要求的位数，需进行位扩展。展。8个芯片的关系是平等的，同时工作，并联的，对个芯片的关系是平等的，同时工作，并联的，对应的地址一一相连。应的地址一一相连。详细的连接

6、见下图：详细的连接见下图：I/OI/OI/OI/OI/OI/OCS8K1位位RAM芯片组成芯片组成8K8位的存储器位的存储器D0D7数数据据线线 I/O8K1I/OWEA0A12地地址址线线每片一位组成一个字节每片一位组成一个字节 例：用例：用64K1b的存储器芯片组成的存储器芯片组成64K8b（64KB）的存储器。）的存储器。 采用位扩展方式，需要芯片数为：采用位扩展方式，需要芯片数为： = 8片片 每片芯片应有每片芯片应有16根地址线：根地址线：A0 0 A1515， 8片芯片的地址线片芯片的地址线A1515A0 0分别连在一起同分别连在一起同CPU的地址线的地址线A1515 A0 0相连

7、；每片只有一位数据线，相连；每片只有一位数据线，8片芯片的片芯片的8位数据线分别和位数据线分别和CPU的的 数据线数据线D7 7D0 0相连。相连。 当当CPU访问该存储器时，其发出的访问该存储器时，其发出的16位地址同时传给位地址同时传给8个芯片，选个芯片，选 中每个芯片的同一单元；中每个芯片的同一单元；CPU发出的发出的 读读/写控制信号同时传给写控制信号同时传给8个芯片。个芯片。 该存储器连接如图所示。该存储器连接如图所示。位扩展总结：位扩展总结：v当构成内存的存储当构成内存的存储芯片的字长芯片的字长 内存单元的字长内存单元的字长时，时，就要进行就要进行位扩展位扩展，使每个单元的字长满足

8、要求。，使每个单元的字长满足要求。v位扩展位扩展方法方法： 将每片的地址线、片选将每片的地址线、片选CS、读写控制线、读写控制线并联并联，数据，数据线线分别引出分别引出。v位扩展位扩展特点特点： 存储器的存储器的单元数不变，位数增加单元数不变，位数增加。存储器容量扩展存储器容量扩展字扩展字扩展例例 使用使用16K8位的位的RAM芯片组成一个芯片组成一个64K8位的存储器。位的存储器。分析：分析：芯片芯片的字数不够，的字数不够，需进行需进行字扩展。字扩展。共需芯片数目是共需芯片数目是64K16K4。将。将4片片RAM的地的地址线、数据线、读写线一一对应并联。址线、数据线、读写线一一对应并联。 出

9、现地址线不够问题，如何解决？出现地址线不够问题，如何解决？ 可以用高可以用高2位位地址作为选片端。地址作为选片端。详细的连接见下图：详细的连接见下图： CSWE CSWE CSWE CSWE16K8位的位的RAM芯片组成一个芯片组成一个64K8位的存储器位的存储器地地址址端端地地址址端端 CSWE地地址址端端地地址址端端10 例：例： 用用6464K K8b8b的存储器芯片组成的存储器芯片组成512K512K8b8b（512KB512KB）的存储器。）的存储器。 采用字扩展方式，所需芯片数为：采用字扩展方式，所需芯片数为： = 8 片片 每片芯片应有每片芯片应有16根根地址线：地址线：A0 0

10、 - A1515 ；计算机系统有；计算机系统有20根根地址线：地址线： A0 0-A1919 ， 8片芯片的片芯片的地址线地址线A15A0分别连在一起同分别连在一起同CPU的的20位地址线中位地址线中 A15 A0相连；相连； 采用全译码方式时，采用全译码方式时，高高4位地址线位地址线 A1616 A1919通过译码器通过译码器译码译码产生产生 16个片选信号，其中个片选信号，其中8个个分别同分别同8片片芯片的芯片的片选信号片选信号连接；每片只有连接；每片只有8位位 数据线，数据线，8片芯片的片芯片的8位数据线位数据线并联分别和并联分别和CPU的数据线的数据线D7 7D0 0相连。相连。 采用

11、字扩展法的存储器连接如图所示。采用字扩展法的存储器连接如图所示。字扩展总结：字扩展总结：v特点特点: 地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，地址空间的扩展。芯片每个单元中的字长满足，但但单元数不满足单元数不满足。v扩展原则：扩展原则： 每个芯片的地址线、数据线、读写控制线每个芯片的地址线、数据线、读写控制线并并联联，仅片选端，仅片选端分别引出分别引出，以实现每个芯片占据不，以实现每个芯片占据不同的地址范围。同的地址范围。存储器容量扩展存储器容量扩展字位扩展字位扩展v实际存储器往往需要在字向、位向两个方向同时实际存储器往往需要在字向、位向两个方向同时扩展。扩展。v一个存储器的容量为一个存储器