存储器与CPU的连接.ppt

5.4 存储器与CPU的连接,5.4.1 存储器与CPU连接应考虑的问题,1存储器类型选择 RAM最大的特点是其存储的信息可以在程序中用读写指令随机读写，但掉电时信息丢失。所以RAM一般用于存储用户的调试程序（或程序存储器中的用户区）、程序的中间运算结果及掉电时无需保护（存）的I/O数据及参数等。 ROM中的内容掉电不易失，但不能随机写入，故一般用于存储系统程序（监控程序）和无需在线修改的参数等。,2CPU总线的负载能力 通常CPU总线的直流负载能力（也称驱动能力）为一个TTL器件或20个MOS器件。因存储器基本上是MOS电路，直流负载很小，所以在小型系统中CPU可直接与存储器芯片连接。 而当CPU总线上需挂接的器件超过上述负载时，就应考虑在其总线与挂接的器件间加接缓冲器或驱动器，以增加CPU的负载能力。常用的驱动器和缓冲器有单向的74LS244以及Intel8282、8283等，用于单向传输的地址总线和控制总线的驱动；对双向传输的数据总线通常采用数据收发器74LS245或Intel8286、8287等实现驱动。,3存储器的地址分配和片选问题 内存通常分为RAM和ROM两大部分，而RAM又分为系统区(即机器的监控程序或操作系统占用的区域)和用户区，所以内存的地址分配是一个重要的问题。 存储器芯片单片的容量有限，由多片存储器芯片组成一个存储器系统，要求正确解决片选问题。,4CPU的时序和存储器的存取速度之间的配合问题 CPU在取指令和读写操作、存储器芯片读/写都有相应的固定时序。 选用存储芯片时，必须考虑它的存取时间与CPU的固定时序之间的匹配问题，即时序配合问题。,5.4.2 存储器容量的扩充,当一片存储器芯片的容量不能满足系统要求时，需多片组合以扩充位数或单元数。这就是所谓的存储器容量扩充。 字扩充：扩充存储器的存储单元，如果把存储器视为一个矩阵，这字扩充就是行扩充 位扩充：扩充存储器的一个单元的位数，也就是矩阵的列扩充。,下面以SRAM 6264为例说明存储器容量扩充的方法，ROM的处理方法与之相同。,1位（并联）扩充 用2片8K8位的6264扩充形成8K16位的芯片组：,除了数据线外，对应相连,2字（串联）扩充 用4片8K8位芯片6264构成32K8位的存储芯片组：,这32K单元的地址范围在4个芯片中的分配如下表所示：,4片存储器内部的地址（A12A0）都是相同（重复）的，但增加了A14、A13后，它们对外的地址就是连续（不重复）的了，故称地址线A12A0实现片内寻址，A14、A13实现片间寻址。,再扩充单元数：将这8个芯片组组合成8K8位存储区。显然，8K存储单元需要13根地址线（213=8K），比原来每片的10根地址线多了3根，可用38译码器芯片74LS138,3位和字同时（串并联）扩充,当存储器的位数和单元数都需要扩充时，如用16片1K4位芯片构成8K8位存储区：,先扩充位数：每2个芯片（24位=8位）一组，构成8个1K8位芯片组；,138译码器,C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1,1 0 0 =1 0 0,使能输入端,将CPU的A12A10对应接至74LS138的C、B、A，而8个输出引脚对应接至8个存储芯片组的片选信号端，A12A10的组合就可分别选中8个存储芯片组中的一组。存储单元的地址范围分配如表所示。,存储器容量的扩充关键是存储单元地址的分配和片选信号的处理，其基本原则是：地址安排不要重叠，也不要断档，最好是连续的，这样，存储器容量和CPU地址资源的利用率最高，也便于编程。,5. 4. 3 片选译码方式,片选信号的译码方式有全译码、部分译码和线选三种。,1 全译码方式 CPU的地址线除低位地址线用于存储器芯片的片内寻址外，剩下的高位地址线全部用于存储器芯片的片间寻址（经译码器产生片选信号）,例：,CPU的20位地址线采用全译码方式： 低位地址线A12A0接至各存储器芯片的地址线，用作片内寻址 剩下的高位地址A19A13通过译码器接至各存储器芯片的片选端，用作片间寻址。,全译码方式充分发挥了CPU的寻址能力（不浪费存储地址空间），存储器芯片中的每一个单元都有一个唯一确定的地址，不会出现部分译码方式和线选方式中的地址重叠、地址不连续现象； 但译码电路较复杂，需要的元器件也较多 。,2 部分译码方式 CPU的高位地址线中只有一部分用于存储器芯片的片间寻址。,只用2条高位地址线A14、A13作为译码输入，仍可产生4个芯片的片选信号，其地址分配如下。,虽然4片存储器芯片的基本地址分别为00000H01FFFH、02000H03FFFH、04000H05FFFH、06000H07FFFH，但其余高位地址线的任意组合也可能会重复选中这些存储器芯片，如CPU地址00000H和08000H、10000H等均选中0#芯片的0000H存储单元，这就是地址重叠现象。,00000H和08000H、10000H 00000H0000 0000 0000 0000 0000 08000H0000 1000 0000 0000 0000 10000H0001 0000 0000 0000 0000,3 线选方式 直接用高位地址线作为存储器芯片的片选信号，无需译码器，此译码方式称为线选。,只用A13产生两个片选信号，则0#、1#存储器芯片的基本地址分别为00000H01FFFH、02000H03FFFH，但其余高位地址线的任意组合也可能会重复选中这两片存储器芯片，如CPU地址01000H和06000H、12000H等均选中1#芯片的0000H存储单元。,5.4.4 存储器连接举例,在微机系统中，为能支持各种数据宽度操作，存储器模块一般都按字节编址，以字节为单位构成。对于不同总线宽度的微机系统，其中的存储器连接方式是不同的。下面介绍16位和32位微机系统中的存储器连接。,1. 16位微机系统中的存储器 16位微机系统需要用两个字节组成一个整字，即占用两个字节地址组成一个字地址，故必须将8位存储器安排成两组存储体：即高位存储体和低位存储体，高位存储体的8位数据线连接微机系统的高8位数据线D15D8，其地址码为奇数（也称奇存储体）；低位存储体的8位数据线连接微机系统的低8位数据线D7D0，其地址码为偶数（也称偶存储体）。,CPU有20根地址线A19A0，16位数据总线D15D0，可直接寻址1M字节的内存地址空间。因此，将1M字节的存储器地址空间分成两个512K字节的存储体：,特点： 8086系统对存贮器的操作既可以16位，也可以8位。 当进行16位数据读写时： 若数据是对准的（从偶地址开始安排数据），则只需要1个总线周期完成； 若数据未对准（从奇地址开始安排数据），则需要2个总线周期完成。 而进行8位数据读写时，每次均要1个总线周期。,例如：有数据定义如下： DATA SEGMENT DAT1 DW 1234H；数据对准 DAT2 DB 20H； DAT3 DW 2000H；数据未对准 DATA ENDS 执行： MOV AX，DAT1；需要1个总线周期 执行： MOV AX，DAT3；需要2个总线周期,2 32位微机系统中的存储器 32位微机系统需要用4个字节组成一个整字（32位），即占用4个字节地址组成一个字地址：,地址线A0和A1通过CPU内部编码产生字节选通信号,5.4.5 存储器模块（Memory Module）,存储器模块（俗称内存条）就是高集成度RAM模块，它将多片高容量DRAM芯片装配在条状印刷线路板上，加上相应的控制电路，线路板配有标准单或双边沿连接插脚，可直接插入微机主板上的存储器插座。 微机系统常用的模块按数据字长不同，可分为三种：,（1）30线SIMM（Single Inline Memory Module，单列直插存储器模块）内存条： 8+1位（其中的1位为奇偶校验位），多用于80386以下系统，内存条容量有256KB、512KB、1MB、2MB、4MB等。,（2）72线SIMM内存条：32+4位（其中每8位配1位奇偶校验位），多用于80486系统，内存条容量有4MB、8MB、16MB、32MB等。,（3）168线DIMM（Dual Inline Memory Module，双列直插存储器模块）内存条：64+8位（其中每8位配1位奇偶校验位），主要用于Pentium以上机型（PC66、PC100、PC133等），内存条容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等。Pentium以上微机主要采用168线同步动态随机存储器SDRAM模块。,在微机的主板上，往往标有存储库“BANK0、BA