微机原理与接口第6章存储器扩展课件.ppt
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- 微机 原理 接口 存储器 扩展 课件
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1、6.4 存储器的扩展存储器的扩展 6.4.1 存储芯片的扩展存储芯片的扩展 存储芯片的扩展包括位扩展、字扩展和字位同时扩展位扩展、字扩展和字位同时扩展等三种情况。1位扩展 位扩展是指存储芯片的字(单元)数满足要求而位数不够,需对每个存储单元的位数进行扩展。图6.17给出了使用8片8 K1的RAM芯片通过位扩展构成8K8的存储器系统的连线图。I/O8I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3I/O28 K1I/O1CS WRD7D0数据总线CSWR控制总线A0A12地址总线图6.17 用8K1位芯片组成8K8位的存储器 总结:总结:位扩展的连接方式是将各芯片的地址线、片选位扩展的连接方式是将各芯片
2、的地址线、片选CS、读、读/写控制线相应并联,而数据线要分别引出。写控制线相应并联,而数据线要分别引出。2字扩展字扩展(地址范围地址范围)字扩展用于存储芯片的位数满足要求而字数不够的情况,是对存储单元数量的扩展。2-4译码器0123A15A14168(1)CEWE168(2)CEWE168(3)CEWE168(4)CEWEA0A13WED7D0图图6.18 由由16K 8位芯片组成位芯片组成64K 8位的存储器位的存储器 总结:字扩展总结:字扩展的连接方式是将各芯片的地址线、数据线、读的连接方式是将各芯片的地址线、数据线、读/写写控制线并联,而由片选信号来区分各片地址。控制线并联,而由片选信号
3、来区分各片地址。表表6.6 图图6.16中各芯片地址空间分配表中各芯片地址空间分配表 A15A14A13A12A11A1A0说明100000000011111最低地址(0000H)最高地址(3FFFH)201010000011111最低地址(4000H)最高地址(7FFFH)310100000011111最低地址(8000H)最高地址(BFFFH)411110000011111最低地址(C000H)最高地址(FFFFH)地址片号 3字位同时扩展 在实际应用中,往往会遇到字数和位数都需要扩展的情况。若使用lk位存储器芯片构成一个容量为MN位(Ml,Nk)的存储器,那么这个存储器共需要(M/l)(
4、N/k)个存储器芯片。连接时可将这些芯片分成(M/l)个组,每组有(N/k)个芯片,组内采用位扩展法,组间采用字扩展法。图6.19给出了用2114(1K4)RAM芯片构成4K8存储器的连接方法。I/O1I/O4RAM12114A9A02-4译码器A11A10D3D0A9A0RAM12114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM22114A9A0A9A0RAM22114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM32114A9A0A9A0RAM32114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM42114A9A0A9A0RAM42114I/O1I/O4WEC
5、SWECSD7D4WRA9A0图图6.19 字位同时扩展连接图字位同时扩展连接图 图中将8片2114芯片分成了4组(RAM1、RAM2、RAM3和RAM4),每组2片。组内用位扩展法构成1K8的存储模块,4个这样的存储模块用字扩展法连接便构成了4K8的存储器。用A9A0 10根地址线对每组芯片进行片内寻址,同组芯片应被同时选中,故同组芯片的片选端应并联在一起。本例用24译码器对两根高位地址线A10A11译码,产生4根片选信号线,分别与各组芯片的片选端相连。6.4.2 存储器与CPU的连接 CPU对存储器进行访问时,首先要在地址总线上发地址信号,选择要访问的存储单元,还要向存储器发出读/写控制信
6、号,最后在数据总线上进行信息交换。因此,存储器与CPU的连接实际上就是存储器与三总线中相关信号线的连接。1存储器与控制总线的连接 在控制总线中,与存储器相连的信号线为数不多,如8086/8088最小方式下的M/IO(8088为M/IO)、RD和WR,最大方式下的MRDC、MWTC、IORC和IOWC等,连接也非常简单,有时这些控制线(如M/IO)也与地址线一同参与地址译码,生成片选信号。2存储器与数据总线的连接 对于不同型号的CPU,数据总线的数目不一定相同,连接时要特别注意。8086 CPU的数据总线有的数据总线有16根,其中高根,其中高8位数据线位数据线D15 D8接存接存储器的高位库储器
7、的高位库(奇地址库奇地址库),低,低8位数据线位数据线D7 D0接存储器的低位库接存储器的低位库(偶地址库偶地址库),根据,根据BHE(选择奇地址库选择奇地址库)和和A0(选择偶地址库选择偶地址库)的不的不同状态组合决定对存储器做字操作还是字节操作。同状态组合决定对存储器做字操作还是字节操作。图6.20给出了由两片6116(2K8)构成的2K字(4K字节)的存储器与8086 CPU的连接情况。8位机和8088 CPU的数据总线有8根,存储器为单一存储体组织,没有高低位库之分,故数据线连接较简单。6116A10A0OEWECED7D0 6116A10A0OEWECED15D8A11A1RDWRA
8、0BHE图6.20 6116与8086 CPU的连接 3存储器与地址总线的连接存储器与地址总线的连接 前面已经提到,对于由多个存储芯片构成的存储器,其地前面已经提到,对于由多个存储芯片构成的存储器,其地址线的译码被分成址线的译码被分成片内地址译码和片间地址译码两部分。片内地址译码和片间地址译码两部分。片内地址译码片内地址译码用于对各芯片内某存储单元的选择,片内地址译用于对各芯片内某存储单元的选择,片内地址译码在芯片内部完成,连接时只需将相应数目的低位地址总线与码在芯片内部完成,连接时只需将相应数目的低位地址总线与芯片的地址线引脚相连。芯片的地址线引脚相连。片间地址译码片间地址译码主要用于产生片
9、选信号,以决定每一个存储芯片主要用于产生片选信号,以决定每一个存储芯片在整个存储单元中的地址范围,避免各芯片地址空间的重叠。在整个存储单元中的地址范围,避免各芯片地址空间的重叠。片选信号通常要由高位地址总线经译码电路生成。片选信号通常要由高位地址总线经译码电路生成。片间地址译码一般有线选法、部分译码和全译码等方法。片间地址译码一般有线选法、部分译码和全译码等方法。线选法线选法:直接将某高位地址线接某存储芯片片选端,然后再由低直接将某高位地址线接某存储芯片片选端,然后再由低位地址对该芯片进行片内寻址。线选法不需外加逻辑电路,线路位地址对该芯片进行片内寻址。线选法不需外加逻辑电路,线路简单,但不能
10、充分利用系统的存储空间,可用于小型微机系统或简单,但不能充分利用系统的存储空间,可用于小型微机系统或芯片较少时。芯片较少时。全译码全译码:除了地址总线中参与片内寻址的低位地址线外,其余除了地址总线中参与片内寻址的低位地址线外,其余所所有高位地址线全部参与片间地址译码。有高位地址线全部参与片间地址译码。全译码法不会产生地址码全译码法不会产生地址码重叠的存储区域,对译码电路要求较高。重叠的存储区域,对译码电路要求较高。部分译码部分译码:线选法和全译码相结合的方法,即利用高位地址线译线选法和全译码相结合的方法,即利用高位地址线译码产生片选信号时,有的地址线未参加译码。这些空闲地址线在码产生片选信号时
11、,有的地址线未参加译码。这些空闲地址线在需要时还可以对其他芯片进行线选。部分译码需要时还可以对其他芯片进行线选。部分译码会产生地址码重叠会产生地址码重叠的存储区域。的存储区域。译码器74LS1381 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313141415151616A AB BC CE1E1E2E2E3E3Y7Y7GNDGNDY6Y6Y5Y5Y4Y4Y3Y3Y2Y2Y1Y1Y0Y0VccVcc74LS13874LS138引脚图引脚图Y0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7E3E3E2E2E1E1C CB BA A74LS13874
12、LS138原理图原理图74LS138的功能表片选输入编码输入输出E3 E2*E1*C B AY7*Y0*1 0 00 0 011111110(仅Y0*有效)0 0 111111101(仅Y1*有效)0 1 011111011(仅Y2*有效)0 1 111110111(仅Y3*有效)1 0 011101111(仅Y4*有效)1 0 111011111(仅Y5*有效)1 1 010111111(仅Y6*有效)1 1 101111111(仅Y7*有效)非上述情况11111111(全无效)全译码示例A15 A14A13A16CBAE3138 2764A19A18A17A12A0CEY6E2E1IO/M
13、1C000H1DFFFH全0全10 0 0 1 1 1 00 0 0 1 1 1 0地址范围A12 A0A19A18A17A16A15A14 A13部分译码示例138A17 A16A11A0A14 A13A12(4)(3)(2)(1)2732273227322732CBAE3E2E1IO/MCECECECEY0Y1Y2Y3A19 A15A14 A12A11 A0一个可用地址123410101010000001010011全0 全1全0 全1全0 全1全0 全120000H 20FFFH21000H 21FFFH22000H 22FFFH23000H 23FFFH线选译码示例A14A12A0A1
14、3(1)2764(2)2764 CECEA19 A15A14 A13A12 A0一个可用地址121 00 1全0 全1全0 全104000H 05FFFH02000H 03FFFH切记:A14 A1300的情况不能出现00000H01FFFH的地址不可使用I/O1I/O4RAM12114A9A0A11A10D3D0A9A0RAM12114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM22114A9A0A9A0RAM22114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM32114A9A0A9A0RAM32114I/O1I/O4WECSWECSI/O1I/O4RAM42114A9
15、A0A9A0RAM42114I/O1I/O4WECSWECSD7D4WRA9A0A12A13BCY0Y1Y2Y3Y2BG2AG11A15A14G1IO/M图6.22 字位同时扩展连接图 地址范围?地址范围?芯 片A15A10A9A0地址范围RAM1000000000000000011111111110000H03FFHRAM2000001000000000011111111110400H07FFHRAM30000100000000000111111111110800H0BFFHRAM4000011000000000011111111110C00H0FFFH表表6.8 各组芯片的地址范围各组芯片
16、的地址范围 常用的译码芯片有:74LS139(双2-4译码器)和74LS138(3-8译码器)等。12345678910111213141516ABCVCC2AG2BGG17YGND0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y图6.18 74LS138引脚及逻辑符号 ABC2AG2BGG17Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y 例例6.1 6.1 设某8位机系统需装6KB的ROM,地址范围安排在0000H17FFH。请画出使用EPROM芯片2716构成的连接线路图。【分析分析】2716的容量为2K8,需用3片进行字扩展。2716有8条数据线(O7O0)正好与CPU的数据总线(D7D0)连接;11条地址线(A10A0
17、)与CPU的低位地址线(A10A0)连接。2716选片信号(CS)的连接是一个难点,需要考虑两个问题:一是与CPU高位地址线(A15A11)和控制信号(IOM、RD)如何连接,二是根据给定的地址范围如何连接。各组芯片的地址范围芯片A15A14A13A12A11A10 A0地址范围EPROM100000000 0000 0000(最低地址)111 1111 1111(最高地址)0000H07FFHEPROM200001000 0000 0000(最低地址)111 1111 1111(最高地址)0800H0FFFHEPROM300010000 0000 0000(最低地址)111 1111 111
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