3.主存储器与 CPU 的连接

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主存容量的扩展

位扩展

位扩展的连接方式是将多个存储芯片的地址端、片选端和读写控制端相应并联,数据端分别引出。

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注意

仅来用位扩展时,各芯片连接地址线的方式相同,但连接数据线的方式不同,在某一时刻选中所有的芯片,所以片选信号CS要连接到所有芯片。

字扩展

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相关信息

用4片16Kx8 位的RAM 芯片组成 64Kx8位的存储器。4片 RAM 芯片的数据线 D。~D,和WE 都分别连在一起。将A1sA14用作片选信号,A1sA14=00时,译码器输出端0 有效,选中最左边的1号芯片;AIsA14-01 时,译码器输出端 1 有效,选中2号芯片,以此类推(在同一时间内只能有一个芯片被选中)。各芯片的地址分配如下:

第1片,最低地址:0000000000000000;最高地址:0011111111111111 (16位)
第2片,最低地址;0100000000000000;最高地址:0111111111111111
第3片,最低地址;1000000000000000;最高地址:1011111111111111
第4片,最低地址;1100000000000000;最高地址:1111111111111111

注意

仅采用字扩展时,各芯片连接地址线的方式相同,连接数据线的方式也相同,但在某一时刻只需选中部分芯片,所以通过片选信号CS 或来用译码器设计连接到相应的芯片。

字位同时扩展

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相关信息

用8片16Kx4位的RAM芯片组成64Kx8位的存储器。每两片构成一组16Kx8 位的存储器(位扩展),4组便构成 64Kx8 位的存储器(字扩展)。地址线 $A_{15}A_{14}$ 经译码器得到 4 个片选信号, $A_{15}A_{14}$ = 00 时,输出端0 有效,选中第一组的芯片(1和2); $A_{15}A_{14}$ = 01时,输出端1有效,选中第二组的芯片 (3和4),以此类推。

注意

采用字位同时扩展时,各芯片连接地址线的方式相同,但连接数据线的方式不同,而且需要通过片选信号CS或来用译码器设计连接到相应的芯片。

存储芯片的地址分配和片选

线选法

线选法用除片内寻址外的高位地址线直接 (或经反相器)分别接至各个存储芯片的片选端, 当某地址线信息为“0”时,就选中与之对应的存储芯片。这些片选地址线每次寻址时只能有一位有效,不允许同时有多位有效,这样才能保证每次只选中一个芯片组。

译码片选法

译码片选法用除片内寻址外的高位地址线通过地址译码器芯片产生片选信号

存储器与 CPU 的连接

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图中的芯片为74l138

通常将 CPU 地址线的低位与存储芯片的地址线相连,以选择芯片中的某一单元(字选), 这部分的译码是由芯片的片内逻辑完成的。而 CPU 地址线的高位则在扩充存储芯片时使用,用来选择存储芯片(片选),这部分译码由外接译码器逻辑完成。
片选有效信号与 CPU 的访存控制信号 $\overline{MREQ}$ (低电平有效)有关,因为只有当 CPU 要求访存时,才要求选中存储芯片。若 CPU 访问I/0,则 $\overline{MREQ}$ 为高,表示不要求存储器工作。