《主存储器扩展》PPT课件.ppt

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1、计算机组成原理-主存储器扩展实验,主存储器概述,主存储器是计算机硬件系统中的五大功能部件之一，用于存放正在运行中的程序和相关数据。它的读写速度和存储容量，对计算机系统的运行性能有至关重要的影响，经常成为影响系统运行性能的瓶颈。,存储容量通常用构成存储器的字节(8bits)数或字数表述，一个存储字通常由2，4，8个字节组成。主存储器通过地址总线、数据总线、控制总线与计算机的CPU和外围设备连接在一起，如图所示。,地址总线-用于选择主存储器的一个存储单元(字或字节)，其位数决定了可以访问的存储单元的最大数目，称为最大可寻址空间。例如，当按字节寻址时，20位的地址可以访问1MB的存储空间，32位的地

2、址可以访问4GB的存储空间。,数据总线-用于在计算机各功能部件之间传送数据，数据总线的位数(总线的宽度)与总线时钟频率的乘积，正比于该总线所支持的最高数据吞吐(输入输出)能力。,控制总线-用于指明总线的工作周期类型和本次入出完成的时刻。总线的工作周期可以包括主存储器读周期，主存储器写周期，IO设备读周期，IO设备写周期，即区分要用哪个部件(主存或IO设备)和操作的性质(读或写)；还有直接存储器访问(DMA)总线周期等。若在计算机系统中使用了不同读写速度的主存储器，在CPU发出该写主存储器的命令后，它不能知晓读写操作完成的时刻，这是由被读写的存储器(或外围设备)本身的运行速度决定的，此时可以让主

3、存储器本身提供读写完成的回答信号(Ready)，CPU通过检测该信号来得知本次读写完成的时刻；若为读操作，有了该回答信号后，CPU就可以接收已读出的数据，这被称为CPU和主存储器按异步方式运行。,主存储器可以由只读存储区(ROM)和读写存储区(RAM)两部分组成，是分别采用ROM和RAM存储器芯片实现的。ROM存储区用来储存内容固定不变的程序和数据，例如操作系统的内核部分，系统刚加电时运行的硬件诊断程序等。RAM存储区用来储存一些用作运算的数据和用户的程序,主存储器的容量：是以字或字节为单位来 表示主存储器单元的总数。常用的单位有：K=210，M=220，G=230,常用的半导体存储器芯片有多

4、字一位片和多字多位片（4位、8位、16位），因此，假如有1M位容量的芯片可以组成：（1）1M位=220（2）256K 4位=2821022（3）128K 8位=2721023,存储器的容量扩展 由于生产的存储器的芯片的容量有限，它在字数或字长方面与实际存储器的要求都有很大差距，例如：用一组十六位数来表示一串数据，如果手上只有芯片2K 8位的，因此显然无法满足，只有将几个芯片连接起来进行扩展来加大存储器的容量。,一、位扩展,A0A13地址线（214=16K）,片选信号,读/写信号,8位数据线,空间分配如下：A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元 0 0 0 0

5、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0001H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFFH 214=21024=16K,二、字扩展,A0A13地址线（214=16K）,片选信号,8位数据线,读/写信号,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0001H 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6、3FFFH,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000H 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4001H 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7FFFH,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8000H 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 8001H 1 0 1 1 1 1 1 1

7、1 1 1 1 1 1 1 1 BFFFH,A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C000H 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 C001H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 FFFFH,第一片（16K）,第三片（16K）,第二片（16K）,第四片（16K）,TEC2机的主存储器部件,TEC2机的主存储器由4K(字长16位)的ROM与2K的RAM组成，其地址分配与用法见图(4KROM用2片LS2732实现；2KRAM用2片L

8、S6116实现),TEC2机的主存储器部件,内存芯片的片选信号由一片38译码器芯片LS138给出(DC3)，通过地址的第11、12、13三位给出8个译码信号，选择最大16KW的地址。AB100用于选择每片2K内的每一个内存单元。请注意，形成内存芯片片选信号还用到了MERQ信号（存储器请求信号），即仅在有内存读写请求时才能去选内存，以与外设入出(用IOEQ表示)请求相区别。外设接口与内存合用同一的外部数据总线和地址总线。主存ROM区的读是用相应的ROM片选信号完成的，而RAM区的读写除了用到相应的片选信号，还用读写控制信号区分读还是写操作，MMW为低是写，为高是读。DC3的8个译码信号中空着未用的MCS3一MCS7可用于内存扩展实验中的片选信号。,TEC2机主存的地址选择来自地址总线AB150，地址总线的信号是由地址寄存器AR的输出提供的，而AR只接收运算器的输出。,主存储器的入出数据与外部数据总线DB150接通。外部总线又通过双向三态门电路(LS245)与CPU内部总线IB150连接；在MIO与WE两位微码的控制下，使内外部总线处于逻辑上断开、内向外传送或外向内传送数据的3种状态之一。,ROM和RAM地址分配,7,(ROM),根据扩展的容量以及地址范围，对AB15-AB0，/MERQ进行全译码，产生存储器片选信号，也可直接利用已有的/MCS，进行扩展。,