存储器的字扩展和位扩展的区别

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存储器的字扩展和位扩展的区别

2024-07-05 20:47:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

                                                                                   

由于单片存储芯片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此必须将存储芯片连在一起才能组成足够的容量。这个过程简称主存扩容。常见的扩容方式有:字扩展,位扩展,字位同时扩展 主存与CPU的连接通过数据总线,地址总线,控制总线与CPU相连接。如下图所示:

在这里插入图片描述 其中: 地址线决定了CPU可寻址的最大内存空间。 控制总线(读写)指出总线周期的类型和本次输入输出操作完成的时刻。 MDR:数据寄存器,用来存入内存中读入/写出的信息。 MAR:地址寄存器,用来存放当前CPU访问的内存单元地址 主存扩容 位扩展

位扩展是指增加存储字长,例如,2片1K X4位的芯片,可以组成1K X 8位的存储器。满足下列条件时,采用位扩展的方式:

只加长每个存储单元的字长,而不增加存储单元的数量 芯片数=设计要求的存储器容量/选择芯片存储器容量 芯片之间采用并联的方式

例如下题:

利用1K×4位的SRAM芯片,设计一个存储容量为1K×8位的SRAM存储器,问:需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?

分析:显然从1K X 4 位 ——>1k X 8位,字长不变,只是位长发生了变化。所以使用位扩展。所以,有: (1)需要芯片数为: (1K×8)/(1K×4)=2片 (2)需要地址线数为: 1k表明存储单元个数,1k = 2^10,说明有10根地址线。 (3)需要多少根数据线? 需要组成8位的存储器,8代表数据线的位数,每片芯片占4根线即可实现位扩展。

字扩展

这种方式仅仅增加了存储单元数,各单元位数不变。 如下题: 利用1K×8位的DRAM芯片,设计2K×8位的DRAM存储器(字扩展),问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少? 解析:显然从1K X 8 位 ——>2k X 8位,字数边长,位数不变,应该选字扩展。 (1)需要几片芯片? d=(2K×8)/(1K×8)=2(片) (2)需要多少地址线? 2K个存储单元对应11根地址线 (3)需要多少数据线? 8位,即8条

字位同时扩展

这种方式是指即加长存储单元的数量又增加各单元的位数,字位同时扩展的时候,先进行为扩展,在进行字扩展。 例如下题:

利用1K×4位的存储芯片,组成4K×8位的存储器。问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?扩展过程如何? 解析: (1)共需几块芯片: (4K×8)/(1K×4)= 4×2=8 (2)需要几根地址线: 4K地址空间(存储单元的个数),需要12根地址线 (3)需要几根数据线: 8根。 (4)扩展过程:先进行位扩展,这个过程相当于分组,将2片1K×4位构成一组,利用位扩展,构成1K X 8位的完整存储单元(如何构成,继续往下看)。这样一共可以分成四组。再将这些分组视为一个完整的存储单元,进行字扩展。

主存与CPU的连接

我们前面刚刚讲了理论上可以构成我们需要的芯片,那么实际上如何通过那些地址线和数据线去连接主存与CPU呢?大致过程可以分成5步。

选择合理的存储芯片 合理选择芯片,是指选择芯片的数量及其种类(即ROM还是RAM)。通常来说,ROM存放系统程序,标准子程序以及各类常数。RAM则是为用户编程设置的。在考虑芯片数量的时候,尽量选择使得连线简单方便的芯片。 地址线的连接 CPU的地址线通常要比存储芯片的地址线数要多,常见的做法是:将CPU的低位与存储芯片的地址线相连,CPU地址的高位一般用于扩充或者片选。例如CPU地址线为16位(A0-A15).1K X4位的存储器芯片仅有10根地址线A9-A0这个时候就可以将CPU的低地址段A9-A0与芯片A9 – A0相连。 数据线的连接 这里跟地址线的连接不同,这里要求数据线数一定要相同。,如果CPU数据线与存储芯片的数据线不同,那么要先进行位扩展再连接。 片选线的连接 片选线的连接是CPU与存储芯片能否正确工作的关键。存储器由许多存储芯片一起组成,哪一片被选中完全取决于该芯片的片选控制端CS能否接受CPU的片选有效信号.。而片选的有效信号由与CPU的访问控制信号MREQ有关。 读写命令线 读写线一般直接与存储芯片的读/写控制端相连,高电平为读,低电平为写 字,位扩展在CPU连线中的区别

问,在位扩展和字扩展中,CS分别是如何连接的? 答:在位扩展中所有片的CS连在一起,而字扩展则是采用将多出的地址线用来片选(通常CPU的位地址与芯片地址相连,高位用于片选)。 这里举个例子,假设两个4位的芯片构成一个8位的存储单元,,肯定是要将所有的芯片一同访问才能访问到8位。即两个芯片要一起选,所以也就意味着所有的CS都连在一起。但是字拓展中,是两个8位的存储单元,每次操作只能对其中的一个芯片单元操作,就是到底要选择哪个芯片的问题。(认真看看我手绘的图应该就懂了)

问:那数据线如何连接? 答,在位扩展时,每个芯片的数据线分为低位高位连接。但是字扩展中每个芯片都和所有的数据线进行连接。

图解字扩展和位扩展

其实一开始学这个有点懵主要是书上给的实例都是立体图,大家不好观察,那么我手绘了一下大致的过程(手残莫嫌弃哈)。 例子我们还用之前提到的,现在我们用下图表示1K x 4 位的芯片:

在这里插入图片描述 位扩展是增加位长,连接方式是并联: 在这里插入图片描述 字扩展是字长,连接方式是串联(下图中最后一个数字是2047,我拍完照才发现,就不重画了,这里纠正一下): 在这里插入图片描述 所以很容易得出字为同时扩展的图片,我就不画了。

               



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