字位扩展存储器示意图解析

　　存储器的寻址

　　1. 线选法

　　简单微机系统存储容量不大，存储器芯片数也不多，可用单根地址线作为片选信号，每个存储芯片或每个I/O端口只用一根地址线选通。

　　2. 全译码片选法

　　将低位地址总线直接连至各芯片的地址线，余下高位地址总线全部参加译码，译码输出作为各芯片片选信号。

　　3. 局部译码片选法

　　只对部分高位地址总线译码产生片选信号，剩余高位线或空或直接用做其他芯片片选信号。是介于全译码片选法和线选法间的寻址方法

　　芯片单元数和位数都不能满足存储器的要求，要在字、位两个方向上扩展。如采用2114（1K×4位）组成2K×8位RAM，字、位都不能满足存储器要求，要进行字位同时扩展，如图所示。

　　

　　位扩展（数据空间扩展）

　　例1：假定使用8K×1位的RAM存储器芯片，那么如何组成8K×8位的存储器？

　　解：可采用图3-5所示的位扩展法。也就是用8片1Mb的存储芯片拼接而成。

　　存储器的字数与存储器芯片字数一致，所以不需加大字长。图中，每一片RAM是8K×1，故其地址线为13条（A0－A12），可满足整个存储体容量的要求。每一片对应于数据的1位（只有1条数据线），故只需将它们分别接到数据总线上的相应位即可。在这种方式中，对片子没有选片要求，就是说片子按已被选中来考虑。如果片子有选片输入端（CS#），可将它们直接接地。在这种连接时，每一条地址总线接有8个负载，每一条数据线接有一个负载。

　

　　例2：用2114（1K×4位的SRAM）构成1K×16位的存储器，试画出该存储器的组成逻辑图。

　　解：（1）分析2114及存储器

　　2114：地址线为10位，数据线为4位（1K×4）

　　存储器：地址线为10位，数据线为16位（1K×16）

　　所以，要进行位扩展。

　　（2）所需2114芯片数目：

　

　　所以，用4片2114

　　（3）2114组成逻辑图

　

　　四片2114地址线并联后与地址总线相连（即四片2114具有相同的1K地址）；四片2114数据线拼接为16位后与数据总线相连。

　　当使用的存储器芯片单元数目符合要求，但每单元的位数较少时，需要进行这种扩充。例如，使用4164（64K*1）扩充64KB存储系统，就需要进行位扩充。

　　连接示意图如下所示：

　　

　　如图显示的是将两片64K*4芯片连接成64K*8的存储系统。采用位扩充，其连接要点是：两芯片的地址线分别并接在一起（即A0与A0并接，A1与A1并接，A15与A15并接等等），接至系统地址总线；两芯片的数据线各自提供数据总线的一部分（此例为高4位和低4位），共同组成8位的数据总线。

　　字扩展（地址空间扩展）

　　如果每片的字数不够，需用若干芯片组成总容量较大的存储器，称为字数扩展。为此将高地址译码产生的若干不同片选信号，按各芯片在存储空间分配中所占的编址范围，分送各芯片。低位地址线直接送往各芯片，以选择片内的某个单元。而各芯片的数据线，则按位并联于数据总线。

　　例1：图3-6示出用16K×8位的芯片采用字扩展法组成64K×8位的存储器连接图。

　　解：图中4个芯片的数据端与数据总线D0－D7相连，地址总线低位地址A0－A13与各芯片的14位地址端相连，而两位高位地址A14，A15经译码器和4个片选端相连。

　　

　　例2：用2114（1K×4位的SRAM）构成4K×4位的存储器，试画出该存储器的组成逻辑图。

　　解：（1）分析2114及存储器

　　2114：地址线为10位，数据线为4位（1K×4）

　　存储器：地址线为12位，数据线为4位（4K×4）

　　所以，要进行字扩展。

　　（2）所需2114芯片数目：

　　

　　所以，用4片2114

　　002114（1K×4）

　　012114（1K×4）

　　102114（1K×4）

　　112114（1K×4）

　　（3）2114组成逻辑图（略）

　　存储器所需的12根地址总线分两部分：

　　低10根地址总线与每片2114的A0～A9直接相连，称片内地址线；高2根地址总线通过2/4译码器产生4个不同的片选信号，接各芯片的CS#端，称片选地址线。

　　4根数据总线直接与每片2114的I/O1～I/O3直接相连。

　　当使用的存储器芯片位数符合要求，但单元数目较少时，需要进行这种扩充。例如，使用6264（8K*8）扩充64KB存储系统，就需要进行字扩充。

　　连接示意图如下所示：

　　

　　如图显示的是将两片32K*8芯片连接成64K*8的存储系统。采用字扩充，其连接要点是：两芯片的低位地址线分别并接在一起，接至系统地址总线的低位；两芯片的数据线分别并接在一起，接至系统数据总线；系统高位地址线，进行译码，译码的输出分别接至两芯片的片选端CS1，CS2。

　　字位同时扩展

　　在组织实际的主存储器时，可能既有字扩展又有位扩展。一个存储器的容量假定为M×N位，若使用l× k位的芯片（l《M， k《N），需要在字向和位向同时进行扩展。此时共需要（M/l）×（N/k）个存储器芯片。

　　例1：设CPU有16根地址线，8根数据线，并用/MREQ作访存控制信号，用/WR作读写控制信号（高为读，低为写）。现有下列芯片：1K*4位RAM，4K*8位RAM，8K*8位RAM，2K*8位ROM，4K*8位ROM，8K*8位ROM及74LS138译码器和各种门电路，要求：

　　① 主存空间分配： 6000H~67FFH为系统程序区； 6800H~6BFFH为用户程序区。

　　②合理选用上述存储芯片，说明各选几片？

　　③详细画出存储芯片的片选逻辑图。

　　解题过程板书

　　例2：设 CPU 有 20 根地址线，8 根数据线。并用 IO/M 作访存控制信号。RD 为读命令，WR 为写命令。现有 2764 EPROM （ 8K × 8位 ）， 外特性如下：

　

　　用 138 译码器及其他门电路（门电路自定）画出 CPU和 2764 的连接图。要求地址为 F0000H~FFFFFH ， 并

　　写出每片 2764 的地址范围。

　　解题过程板书

　　例3：设CPU的地址总线16根（A15～A0，A0为低位），双向数据总线8根（D7～D0），控制总线中与主存有关的信号有MREQ#（允许访存，低电平有效），R/W#（高电平为读命令，低电平为写命令）。

　　主存地址空间分配如下：0－8191（13个1）为系统程序区，由只读存储器组成；8192－32767（15个1）为用户程序区；最后（最大地址）2K地址空间为系统程序工作区。上述地址为十进制，按字节编址。现有如下存储器芯片：

　　EPROM：8K×8位

　　SRAM：16K×1位，2K×8位，4K×8位，8K×8位

　　请从上述芯片中选择适当的芯片设计该计算机的主存储器，画出主存储器逻辑框图，注意画出选片逻辑（可选用门电路及3－8译码器74LS138）与CPU的连接，说明选择哪些存储器芯片？选多少片？

　　解：解题过程板书

　　主存地址空间分布如下图所示。

　　

　　图略。

　　扩展位需要增加位选，这个又有很多讲究，要看你现在的片上可用的外部存储地址有没有用完，总得来说可以用译码芯片和不用译码芯片，又分为完全译码和不完全译码，字位扩展就麻烦了 首先是你的芯片输出是多少位的，比如说3位的51的数据线有8位，如果你要多余8位可以用锁存器，如果是很简单的数据，可以自己用命令访问外部芯片，这样比较麻烦，但是可以不用译码器，但是要求对外部存储芯片的工作原理有了解