组成原理第3章 存储系统

1、地址端：地址端：21142114（1K1K4 4）1 19 910101818A6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GNDA6 A5 A4 A3 A0 A1 A2 CS GNDVcc A7 A8 A9 D0 D1 D2 D3 WEVcc 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、地地址端：地址端：21642164（64K64K

2、1 1）1 18 89 91616GND CAS Do A6 A3 A4 A5 A7GND CAS Do A6 A3 A4 A5 A7A7A7A0A0（入）（入）数据端：数据端：DiDi（入）（入）控制端：控制端：片选片选写使能写使能WEWE= 0 = 0 写写= 1 = 1 读读电源、地电源、地空闲空闲/ /刷新刷新 Di WE RAS A0 A2 A1 VccDi WE RAS A0 A2 A1 Vcc分时复用，提供分时复用，提供1616位地址。位地址。DoDo（出）（出）行地址选通行地址选通RASRAS列地址选通列地址选通CASCAS：=0=0时时A7A7A0A0为行地址为行地址高高8

3、8位地址位地址：=0=0时时A7A7A0A0为列地址为列地址低低8 8位地址位地址位扩展法位扩展法：只加长每个存储单元的字长，而不增加存：只加长每个存储单元的字长，而不增加存储单元的数量储单元的数量字扩展法字扩展法：仅增加存储单元的数量，而各单元的位数：仅增加存储单元的数量，而各单元的位数不变不变字位同时扩展法字位同时扩展法：既增加存储单元的数量，也加长各单：既增加存储单元的数量，也加长各单元的位数元的位数 半导体存储器逻辑设计半导体存储器逻辑设计需解决：需解决：芯片的选用、芯片的选用、例例1.1.用用21142114（1K1K4 4）SRAMSRAM芯片组成容量为芯片组成容量为4K4K8 8

4、的存储器。地址总线的存储器。地址总线A15A15A0A0（低）（低）, ,双向数据双向数据总线总线D7D7D0D0（低）（低）, ,读读/ /写信号线写信号线R/WR/W。给出芯片地址分配与片选逻辑给出芯片地址分配与片选逻辑, ,并画出并画出M M框图。框图。1.1.计算芯片数计算芯片数（1 1）先扩展位数，再扩展单元数。）先扩展位数，再扩展单元数。地址分配与片选逻辑、地址分配与片选逻辑、信号线的连接。信号线的连接。 2 2片片1K1K4 4 1K1K8 8 4 4组组1K1K8 8 4K4K8 8 8 8片片 存储器寻址逻辑存储器寻址逻辑2.2.地址分配与片选逻辑地址分配与片选逻辑 （2 2

5、）先扩展单元数，再扩展位数。）先扩展单元数，再扩展位数。 4 4片片1K1K4 4 4K4K4 4 2 2组组4K4K4 4 4K4K8 8 8 8片片 芯片内的寻址系统芯片内的寻址系统( (二级译码二级译码) )芯片外的地址分配与片选逻辑芯片外的地址分配与片选逻辑为芯片分配哪几位地址，为芯片分配哪几位地址，以便寻找片内的存储单以便寻找片内的存储单元元由哪几位地址形由哪几位地址形成芯片选择逻辑，成芯片选择逻辑，以便寻找芯片以便寻找芯片存储空间分配：存储空间分配：4KB4KB存储器在存储器在1616位地址空间（位地址空间（64KB64KB）中占据）中占据任意连续区间。任意连续区间。64KB64K

6、B1K1K4 41K1K4 41K1K4 41K1K4 41K1K4 41K1K4 41K1K4 41K1K4 4需需1212位地址位地址寻址：寻址：4KB4KBA A1515A A1212A A1111A A1010A A9 9A A0 0A11A11A0A00 0 0 0 0 0 0 0任意值任意值 0 0 0 0 1 1 1 10 1 0 1 1 1 1 11 0 1 0 1 1 1 10 1 0 1 0 0 0 01 0 1 0 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1片选片选 芯片地址芯片地址 低位地址分配给芯片，高位地址形成片选逻辑。低位地址分配给

7、芯片，高位地址形成片选逻辑。 芯片芯片 芯片地址芯片地址 片选信号片选信号 片选逻辑片选逻辑1K1K1K1K1K1K1K1KA9A9A0A0A9A9A0A0A9A9A0A0A9A9A0A0CS0CS0CS1CS1CS2CS2CS3CS3A A1111A A1010A A1111A A1010A A1111A A1010A A1111A A1010 连接方式连接方式（1 1）扩展位数）扩展位数4 1K4 1K4410 1K4 1K4410 1K4 1K44104 1K4 1K441044A9A0D7D4D3D044R/WA11 A10CS3A11 A10CS0A11 A10CS1A11 A10C

8、S2（2 2）扩展单元数）扩展单元数 （3 3）连接控制线）连接控制线（4 4）形成片选逻辑电路）形成片选逻辑电路15.5s15.5s地址行号地址行号X Y X Y 0 0 R R S S 1 1 A BA B m-1 m-1t tC C t tC C t tC C t tC C t tC C t tC C t tC C t tC C t tC CR/W R/W R/WR/W REFREF R/W R/W R/WR/W REF REF R/W R/W R/W R/W REFREF15.5s15.5s15.5s15.5s刷新周期刷新周期( (如如2ms)2ms)设芯片需刷新设芯片需刷新12812

9、8次，则每次刷新间隔次，则每次刷新间隔2000/128=15.5s2000/128=15.5s通用编程器Cache: a safe place for hiding or storing things.从从CPU接收地址接收地址RAY（命中（命中hit）N（失效（失效miss）开始开始Cache中含中含RA？从从Cache读读RA的字送的字送CPU从主存读含从主存读含RA的块的块向向CPU传送传送RA的字的字向向Cache传送含传送含RA的主存块的主存块结束结束 若若tctc表示命中时的表示命中时的CacheCache访问时间，访问时间，tmtm表示未命中时的主存访表示未命中时的主存访问时间，问时间，1-h1-h表示未命中率，则表示未命中率，则Cache/Cache/主存系统的平均访问时间主存系统的平均访问时间tata为：为：ta=htc+(1-h)tmta=htc+(1-h)tm 设设r=tm/tcr=tm/tc表示主存慢于表示主存慢于CacheCache的倍率的倍率,e,e表示访问效率，则有表