《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概述 主存储器是计算机硬件系统中的五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关重要的影响，经常成为影响系统运行性能的瓶颈。性能的瓶颈。存储容量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

2、起，如图所示。地址总线地址总线地址总线地址总线-用用于选择主存储器的于选择主存储器的一个存储单元一个存储单元(字或字或字节字节)，其位数决定，其位数决定了可以访问的存储了可以访问的存储单元的最大数目，单元的最大数目，称为最大可寻址空称为最大可寻址空间。例如，当按字间。例如，当按字节寻址时，节寻址时，20位的位的地址可以访问地址可以访问1MB的存储空间，的存储空间，32位位的地址可以访问的地址可以访问4GB的存储空间。的存储空间。数据总线数据总线数据总线数据总线-用于用于在计算机各功能部在计算机各功能部件之间传送数据，件之间传送数据，数据总线的位数数据总线的位数(总线的宽度总线的宽度)与总与总线

3、时钟频率的乘积，线时钟频率的乘积，正比于该总线所支正比于该总线所支持的最高数据吞吐持的最高数据吞吐(输入输出输入输出)能力。能力。控制总线控制总线控制总线控制总线-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，此时可以让主存储器本身

4、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。RAMRAM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：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

5、导体存储器芯片有多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

6、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 1 0001H 11 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A14和A15分别有四种状态：00 01 10 11 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

7、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 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 7FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 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

8、 1 8001H 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 BFFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 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

9、 (4KROM用2片LS2732实现；2KRAM用2片LS6116实现)基本监控程序2K ROM用户程序数据 2K RAM附加监控程序2K ROM0000h07FFh0800h0FFFh3800h3FFFhTEC2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

10、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。QQ营销 http:/ 肇念霜淭