計算機組成原理9-存儲器-課件2

1、主存儲器容量的擴充位擴展方式（位并聯(lián)方式） 當主存儲器的字數(shù)與單個存儲芯片的字數(shù)相同而位數(shù)不同時，采用位擴展方式 各芯片的數(shù)據(jù)輸入/輸出線相拼接，編址空間相同的芯片，地址線與片選信號相同，各芯片可公用。 例如：主存容量64K x 4，可選芯片為芯片64K x 1 解： 64K x 4 1）芯片數(shù)量 = - = 4片 2）邏輯圖 64K x 164K x 1CPU64K x 164K x 164K x 1A0A15D3D2D1D0片選接地WED3D2D1D0字擴展方式當主存儲器的字長與單個存儲芯片的字長相同而字數(shù)不同時，采用字擴展方式例如：主存容量64K x 8，可選芯片芯片8K x 8 解：

2、1）芯片數(shù)量 = （ 64K x 8）/ （ 8K x 8）= 8 片 2）地址分配和片選邏輯 每個芯片地址線只有13根（A12 A0)， CPU輸出有16根（A15 A0)， A12 A0)直接相連， （A15 A13)聯(lián)3-8譯碼器輸入端，譯碼器輸出端聯(lián)到8個芯片 3）邏輯圖字擴展方式CPUA0A158K x 8A14A13A128K x 88K x 88K x 88K x 88K x 88K x 88K x 83/8譯碼器D7D0WE111110000001010011100101CSCS1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9Vcc Y0 Y1 Y2

3、Y3 Y4 Y5 Y6 A B C G2A G2B G1 Y7 GND 7413874138 3-8譯碼器74138 3-8譯碼器門控輸入輸出G1G2A+G2BC B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0X0111111111X00000000X X XX X X0 0 00 0 10 1 00 1 110010111011111111111111111111111111011111101111110111111011111101111110111111011111101111111字位同時擴展方式當單個存儲芯片的字長和字數(shù)都不同能滿足主存儲器的要求時，采用字位同時擴展方式 例如

4、：主存容量4K x 8，其中固化區(qū)2KB，選用EPROM芯片2716（2K x 8），工作區(qū)2KB，選用RAM芯片2114（1K x 4），地址總線A15 A0（低），雙向數(shù)據(jù)總線D7 D0（低）。 解： 1）芯片數(shù)量 2KB/（2K x 8） = 1片 2716， 2 KB/（1K x 4） = 4片 2114，每兩片并聯(lián)。字位同時擴展方式字擴展2K x 81K x 41K x 41K x 41K x 4位擴展芯片容量芯片地址片選信號片選邏輯2KA10A0CS0A111KA9A0CS1A11A101KA9A0CS2A11A102）地址分配和片選3）邏輯圖字位同時擴展方式CPU27162114

5、211421142114A11 A10A11 A10A11A10A0D7D4D3D0R/WCS0CS1CS2A9A0A9A0訪存地址的譯碼方式全譯碼方式 地址唯一CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲器D4D7A15A14A13部分譯碼方式 地址不唯一CPUA0A12D0D3A11A10A93/8譯碼器D4D7A15A14A13訪存地址的譯碼方式CPU和主存的連接系統(tǒng)模式1）最小系統(tǒng)模式2）較大系統(tǒng)模式3）專用存儲總線模式速度匹配與時序控制 CPU 操作和訪存操作的時鐘周期 時鐘周期總線周期：CPU通過系統(tǒng)總線對存儲器的一次讀寫操作。由數(shù)個時鐘周期組成從宏觀上把握（存儲器與CPU連接的解

6、題思路）從CPU和存儲芯片的地址總線分析連接方式：CPU地址線存儲器地址線CPU的MREQ信號，存儲器的CS片選信號存儲器的尋址方式片選字選（首先完成）存儲器的外部譯碼方式線性選擇（部分譯碼方式）地址譯碼選擇（全譯碼）是否全譯碼方式分析需要用多少芯片完成存儲系統(tǒng)字選完成片內(nèi)尋址（確定多少CPU地址線直接連接到存儲芯片）確定片選方式（把地址線的高位與譯碼芯片相連）計算芯片的地址線線性選擇（部分譯碼方式）片選信號用一根高位的地址線CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲器D4D7A15A14A13存儲器Z80中接入1K RAM 和1K ROM ,用A11來作線選地址線。問 RAM 和 ROM

7、的基本地址？CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲器D4D7A15A14A13A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10000H 03FFH 0800H 0BFFH 兩個芯片出現(xiàn)了不鄰接地址地址譯碼選擇法（全譯碼）所有的地址總線都參加譯碼工作地址連續(xù)無間斷每一個單元的地址是唯一的CPUA0A12D0D3A11A10A9存儲器D4D7A15A14A13思考題 2764

8、是8kb的存儲芯片，在8位處理機中，AB是20位，既有1MB的存儲空間。用全譯碼方式，用74LS138實現(xiàn)將一塊2764放在這1MB內(nèi)存空間的頂部，既放在FE000H-FFFFFH區(qū)間。1、分析CPU的AB以及存儲片的AB是否全譯碼方式2、分析地址空間3、畫出邏輯電路1918171615141312111098765432101111111000000000000011111111111111111111D0-D7A0-A12VCCCS2764&ABCA13A14A15A16A17A18A19Y7G2BG2AMEMRG1+5例題：在Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計一個 12K 字節(jié)的存儲系統(tǒng)

9、。其低 8 KB 為 EPROM,選用 4K8 的2732芯片，高 4 KB 為 RAM ,選用 2K8 的6116芯片。1、分析芯片數(shù)量，地址線：2734：2片，12條地址線：CPU A0 A116116：2片，11條地址線 CPU A0 A10A15CPUA0A12D0D3A11A106116D4D7A14A132734例題：在Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設(shè)計一個12K字節(jié)的存儲系統(tǒng)。其低8KB為EPROM,選用4K8的2732芯片，高4KB為RAM,選用2K8的6116芯片。2、分析片選方式（全譯碼方式）片選信號由74LS138產(chǎn)生A15A14A13A120000Y00001Y1001

10、0Y2CSABCA13A14A15Y1G2BG2AMREQG1+5A12Y0Y2CPUA0A14D0D3A15A11D4D7A13+5ABCY1G2BG2AG1Y0Y2A12MREQ27322732611661161514131211109876543210000000000000000000001111111111110000H0FFFH000100000000000000011111111111111000H1FFFFH001000000000000000100111111111112000H27FFH0010100000000000001011111111111128FFH2FFFH如用

11、20位的地址總線與存儲芯片用全譯碼的方式相連，如何連接？用兩片138A19 A15為0時選中A16A17A15ABCA13A14MREQY1G2BG2AG1+5A12Y0Y2ABCA18G2BG2AG1+5Y0A19數(shù)據(jù)校驗碼數(shù)據(jù)校驗碼是一種有發(fā)現(xiàn)某些錯誤或有自動糾錯能力的數(shù)據(jù)編碼方法。碼距：是指任意兩個合法碼之間不同二進制位的最小個數(shù)。如僅有一位不同，則碼距為1。即一個二進制數(shù)改變的位等于或大于數(shù)碼距，則會變成另一個合法碼。而改變的位數(shù)小于碼距則會成為錯碼。 A B C 0 0 0 0 0 0 1 10 1 0 20 1 1 31 0 0 41 0 1 51 1 0 61 1 1 7A B

12、C 0 0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 1 31 0 0 1 0 1 11 1 0 21 1 1 奇偶校驗碼奇偶校驗碼是主存采用的一種最簡單的行之有效的方法。 1）構(gòu)成法則： 在數(shù)據(jù)碼的右邊再加上1位奇偶校驗位， 若是奇校驗，就把該編碼中1的個數(shù)湊成奇數(shù)， 若是偶校驗，就把該編碼中1的個數(shù)湊成偶數(shù)。 2）特點 在有效信息后加1位校驗位，組成校驗碼 碼距為2（10001 00001 00101） 能查出代碼信息有奇數(shù)位出錯，但不能確定是哪一位出錯。奇偶校驗碼例： 有效信息 1011 0001 奇校驗碼 1011 0001 1 /1的個數(shù)為奇數(shù) 偶校驗碼 1011 0001 0 /1的個

13、數(shù)為偶數(shù) 校驗碼包含 有效信息和校驗位奇偶校驗邏輯 主要采用異或門校驗碼的生成和檢錯。奇偶校驗碼校驗位( 偶形成 ) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01：奇數(shù)個10：偶數(shù)個1奇偶校驗碼偶校判斷 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 校驗位海明校驗 實質(zhì)上是一種多重奇偶校驗，即將代碼按一定規(guī)律組織為若干小組，分組進行奇偶校驗，各組的檢錯信息組成一個指誤字，不僅能檢測是否出錯，而且在只有1位出錯的情況下指出是哪1位出錯，從而將該位自動變反糾正。 設(shè)校驗碼為N位，其中有效信息為k位，校驗位為r位，分成r組作奇偶校驗，產(chǎn)生r位檢錯信息。這r位檢錯信息構(gòu)成一個指誤字，可指出2 r

14、種狀態(tài)，其中一種狀態(tài)表示無錯，剩下的2 r 1種狀態(tài)可指出2 r 1位中某位出錯。 所以 N = k + r = 2 r 1例：r = 3,則N = k + r =7，所以k = 4,即4位有效信息加3位校驗位。海明校驗有效信息位數(shù)與校驗位位數(shù)的關(guān)系 k1245111226275758120 r234567分組原則 海明碼中，位號數(shù)（1，2，3，n）中為2的權(quán)值的那些位（1（20），2 （21） ，4 （22） ， 2r-1 )位，作為奇偶校驗位，記作P1，P2，Pr，余下的作為有效信息位。海明校驗例：N=7，k=4 , r=3的海明碼位數(shù)為： 位號1234567Pi占位P1P2A1P3A2A

15、3A4A1A4 為有效信息，海明碼的每一位都被P1，P2，Pr中的一至若干位所校驗。規(guī)律：第i位由校驗位位號之和等于i的那些校驗位所校驗。如：第5位，被P1、P3校驗， 第7位，被P1、P2、P3校驗。由上述規(guī)律可得下表：海明校驗海明碼位號需占用的校驗位號備注1234567121、241、42、41、2、41=12=23=1+24=45=1+46=2+47=1+2+4海明校驗校驗位位號被校驗位位號1（P1）2（P2）4（P3）1、3、5、72、3、6、74、5、6、7從上表，可看到某一位是由哪幾個校驗位所校驗的，反過來，每個校驗位，都校驗著它后面的一些確定位上的有效信息，包括校驗位本身。歸納得下表： 每個校驗位所校驗的位數(shù)海明校驗形成校驗位: P3 = A2 A3 A4 P2= A1 A3 A4 P1= A1 A2 P4海明校驗校驗位位號被校驗位位號1（P1）2（P2）4（P3）1、3、5、72、3、6、74、5、6、7 位號1234567Pi占位P1P2A1P3A2A3A4查錯和糾錯: 看