n09第4章 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器2

例：已知某CPU字長(zhǎng)8位，地址線為16位，若使用8K×4位存儲(chǔ)器芯片組成該機(jī)所允許的最大內(nèi)存空間問(wèn)：1）共需多少片8K×4位存儲(chǔ)器芯片？

2）需片內(nèi)地址線多少根？片選地址線多少根？解：1）∵216=64K，最大內(nèi)存空間=64K×8b2）需8K×4位存儲(chǔ)器芯片：64K×83）∵213=8K，需片內(nèi)地址線：13根∵64K/8K＝8組＝23，片選地址線：3根，8K×4=16例：已知某CPU字長(zhǎng)8位，地址線為16，若使用1K×4位存儲(chǔ)器芯片組成該機(jī)所允許的最大內(nèi)存空間，并采用存儲(chǔ)器模板結(jié)構(gòu)形式。（1）若每塊模板容量4K×8位，共需幾塊存儲(chǔ)模板？（2）需片內(nèi)地址線多少根？存儲(chǔ)模板內(nèi)的片選地址線多少根？板選地址線多少根？（3）畫(huà)出一個(gè)模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖。（2）∵210=1K，片內(nèi)地址線根數(shù)=10，∵每塊模板內(nèi)需4K/1K=4組＝22∴存儲(chǔ)模板內(nèi)的片選地址線的根數(shù)=2∵64K/4K＝16=24

板選地址線根數(shù)=4，（1）需要的模板數(shù)=64K×84K×8=16解：當(dāng)?shù)刂肪€為16，最大內(nèi)存空間為64K×8位（3）一塊模板內(nèi)各芯片的連接邏輯圖如下：×2×2×2×21K×41K×41K×41K×4A0A9D0D7A10A11CSCSCSCSWE…2：4…..1K×4CS1K×4CS1K×4CS1K×4CS第五節(jié)高速緩沖存儲(chǔ)器一、Cache的功能及基本原理高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）簡(jiǎn)稱快存，是為了解決CPU和主存之間速度不匹配問(wèn)題而設(shè)置的。如圖4-16所示，它是介于CPU與主存M之間的小容量存儲(chǔ)器，但存取速度比主存快?？齑婵梢钥醋鳛橹鞔娴木彌_存儲(chǔ)器，它通常由高速的雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或SRAM組成?？齑娴墓δ苋坑捎布?shí)現(xiàn)，并對(duì)程序員透明。快存的內(nèi)容是主存的某一部分的映像！CPU

主存

外存Cache圖4-16Cache與主存關(guān)系的示意圖1.Cache的功能：提高讀取速度主存：MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器快存：雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主存和快存的存取速度可以相差幾－10倍。2.Cache的基本原理管理邏輯快存管理機(jī)構(gòu)主存

M2CAM快存M1地址總線數(shù)據(jù)總線主存：?？旎?，每塊8K8K主存---16個(gè)字節(jié)快存16個(gè)字節(jié)---4頁(yè)，每頁(yè)4字節(jié)快存地址放在CAMCACHE的命中率越高，效率越高。為了把主存信息放到Cache存儲(chǔ)器中，必須應(yīng)用某種函數(shù)把主存地址映象到Cache的地址，稱做地址映象。這些函數(shù)通常稱做映象函數(shù)。利用映象函數(shù)，將主存地址變換成Cache地址，從而將主存信息按這種映象關(guān)系裝入Cache，這個(gè)變換過(guò)程叫做地址變換。地址映象方式有直接映象、全相聯(lián)映象和組相聯(lián)映象。二、Cache存儲(chǔ)器的地址映象主存有2m個(gè)頁(yè)，每頁(yè)為2b個(gè)字；Cache存儲(chǔ)空間分為2C個(gè)頁(yè)，每頁(yè)大小同樣為2b個(gè)字。J＝Imod2CJ－Cache頁(yè)面號(hào)；I－主存頁(yè)面號(hào)；主存的第0頁(yè)、第2C頁(yè)、第2C＋1頁(yè)；映象到Cache第0頁(yè)；主存的第1頁(yè)、第2C＋1頁(yè)、第2C＋1＋1頁(yè)；映象到Cache第1頁(yè)；…..直接映象頁(yè)面號(hào)0頁(yè)面號(hào)1…頁(yè)面號(hào)2C

－1頁(yè)面號(hào)2C頁(yè)面號(hào)2C+1頁(yè)面號(hào)2C＋1－1頁(yè)面號(hào)2C＋1頁(yè)面號(hào)2m－1頁(yè)面號(hào)0頁(yè)面號(hào)1...頁(yè)面號(hào)2C

－1主存Cache2C

2C

舉例：假設(shè)Cache有2kB，每頁(yè)16字節(jié)，共128頁(yè)。主存64KB，共4096頁(yè)。主存的第0——127頁(yè)映象到Cache的0——127頁(yè)；主存的第128頁(yè)映象到Cache的第0頁(yè)，129頁(yè)映象到第1頁(yè)。…三、替換策略先進(jìn)先出：選擇最早裝入快存的頁(yè)作為被替換的頁(yè)；最近最少使用策略：選擇CPU最近最少訪問(wèn)的頁(yè)作為被替換的頁(yè)8086/8088以一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制代碼）為一個(gè)存儲(chǔ)單位，并用唯一的一個(gè)地址碼標(biāo)識(shí)。因有20根地址線，8086/8088的存儲(chǔ)器最大可有1MB（220）的存儲(chǔ)容量，其尋址范圍為00000H~FFFFFH，如圖所示。一、8086/8088的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及其尋址第六節(jié)

8086/8088的主存儲(chǔ)器.00000H00001H00002H00003HFFFFFHFFFFEH偶地址庫(kù)奇地址庫(kù)………………1、8086的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20H27H10H20H2、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放原則及尋址原則（1）字節(jié)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)位數(shù)8位，可以存于00000H~FFFFFH間的任意單元，CPU存取字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，只需給出對(duì)應(yīng)的實(shí)際地址即可。（2）字?jǐn)?shù)據(jù)：任何相鄰的兩個(gè)單元可以存入一個(gè)16位的字存放原則：高8位存在高地址單元，低8位存于低地址單元尋址原則：低位字節(jié)地址作為字的地址向存儲(chǔ)器寫(xiě)或讀一個(gè)字，以低位字節(jié)地址為準(zhǔn)。一個(gè)字的地址可以是偶數(shù)的，也可以是奇數(shù)的。規(guī)則字：從偶地址開(kāi)始存放的字非規(guī)則字：從奇地址開(kāi)始存放的字一般8086總是把字按規(guī)則字存放，因?yàn)?086CPU存取一個(gè)規(guī)則字需要一個(gè)總線周期，而存取一個(gè)非規(guī)則字，則需要兩個(gè)總線周期（2）字?jǐn)?shù)據(jù)：（3）雙字?jǐn)?shù)據(jù)：4個(gè)字節(jié)，占連續(xù)4個(gè)單元存放原則：高位字存在高地址單元，低位字存于低地址單元，每字再按字?jǐn)?shù)據(jù)的存放原則存放。尋址原則：最低位字節(jié)地址作為雙字的地址奇地址庫(kù)偶地址庫(kù)D15—D8D7—D0A1—A19A0BHECSCS8086的存儲(chǔ)器的組織與尋址

表4-4BHE與A0信號(hào)組合所對(duì)應(yīng)的存取操作存取規(guī)則字（從偶地址開(kāi)始讀/寫(xiě)一個(gè)字）從偶地址內(nèi)存單元或I/O端口讀/寫(xiě)一個(gè)字節(jié)從奇地址內(nèi)存單元或I/O端口讀/寫(xiě)一個(gè)字節(jié)BHEA000001BHEA0操作0016位字傳送01高8位數(shù)據(jù)總線，奇地址，字節(jié)傳送10低8位數(shù)據(jù)總線，偶地址，字節(jié)傳送11無(wú)效例：32H0AH59H00H6DH0F3H……21H65H30HA2H00H66H……………………00000H00001H00004H00003H90000H90001H90005H問(wèn)：字節(jié)數(shù)據(jù)59H的地址為？00002H問(wèn)：字?jǐn)?shù)據(jù)590AH的地址為？00001H問(wèn)：存于90000H的雙字?jǐn)?shù)據(jù)為？A2306521H……由于8086/8088CPU的地址線為20條，因此存儲(chǔ)單元的地址應(yīng)該是20位（二進(jìn)制），但CPU內(nèi)部可以提供地址的寄存器均為16位，其尋址范圍為64K字節(jié)。要擴(kuò)大到1M字節(jié)的尋址范圍需要一個(gè)輔助方法來(lái)構(gòu)造20位的地址。這個(gè)輔助的方法就是采用地址分段。二、存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)及物理地址的形成分段原則1、段首地址低4位必須為全0，高16位任選3、每段內(nèi)的任一存儲(chǔ)單元地址可以用相對(duì)于段基址的16位偏移量來(lái)表示。這個(gè)偏移量稱當(dāng)前段內(nèi)偏移地址，也稱有效地址EA，其范圍是：0000H~FFFFH。2、規(guī)定：每段的最大容量為64K，用16位二進(jìn)制表示4、每?jī)啥沃g最小相距24=16個(gè)內(nèi)存單元有關(guān)的幾個(gè)地址概念：有效地址：段內(nèi)偏移地址，16位，簡(jiǎn)稱為

EA段首地址：一個(gè)段的起始地址，又稱段基地址，一般指其高16位（低4位必須為全0），存于相應(yīng)的段寄存器中：CS、SS、DS、ES邏輯地址：用段基地址及偏移地址表示的內(nèi)存單元地址為邏輯地址。邏輯地址的表示格式為：段基地址：偏移地址。物理地址：20位（16進(jìn)制為5位）的實(shí)際地址碼，稱為內(nèi)存單元的物理地址。物理地址=段首址×10H+段內(nèi)偏移地址在段首地址后加4個(gè)0有關(guān)的幾個(gè)地址概念：例：已知一個(gè)數(shù)存于C018H：FE7FH單元，求物理地址解：物理地址=段首地址×10H+段內(nèi)偏移地址物理地址=C018H×10H+FF7EHC0180H+FE7FH

CFFFFH一個(gè)段的段首地址確定后，這個(gè)段的物理地址范圍已定起始物理地址：段首址×10H+0000H末物理地址：段首址×10H+FFFFH在存儲(chǔ)器中存放的內(nèi)容可分為指令、數(shù)據(jù)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)等信息。為了尋址及操作的方便，存儲(chǔ)器的空間可按信息特征進(jìn)行分段。一般將存儲(chǔ)器劃分為：程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、堆棧區(qū)。在程序區(qū)存儲(chǔ)程序的指令代碼；在數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最后結(jié)果；在堆棧區(qū)壓入需保護(hù)的寄存器內(nèi)容或狀態(tài)等信息。三、按信息的分段存儲(chǔ)及分段尋址

1、對(duì)程序區(qū)的訪問(wèn)存放源程序代碼的存儲(chǔ)區(qū)又稱代碼段，段首地址：CS段內(nèi)偏移地址：IP。下一條要取出的指令字節(jié)物理地址：CS×10H+IP不同任務(wù)的程序往往要求有對(duì)應(yīng)的堆棧區(qū)，以便在執(zhí)行程序時(shí)進(jìn)行各自的堆棧操作。段首地址：SS段內(nèi)偏移地址：SP。堆棧棧頂物理地址=SS×10+SP

2、對(duì)堆棧區(qū)的訪問(wèn)

不同任務(wù)的程序最好設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)，在執(zhí)行指令時(shí)對(duì)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作，當(dāng)前數(shù)據(jù)段的基地址一般要存入DS。段首地址：DS段內(nèi)偏移地址：EA數(shù)據(jù)區(qū)某存儲(chǔ)單元地址偏移量除可由幾個(gè)間址寄存器提供外，還可由各種尋址方式給出，統(tǒng)稱為有效地址EA。3、對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的訪問(wèn)物理地址=DS×10H+EA例：已知DS=3A60H，SS=292FH，ES=107DH，CS=AFC0H，按段寄存器隱含規(guī)則，數(shù)據(jù)段、代碼段、附加段、堆棧段的首末物理地址各為多少？解：（1）數(shù)據(jù)段首物理地址=3A60H×10H+0000H=3A600H

數(shù)據(jù)段末物理地址=3A60H×10H+FFFFH=4A5FFH3A600H+FFFFH4A5FFH11（2）代碼段首物理地址=AFC0H×10H=0000H=AFC00H

代碼段末物理地址=AFC0H×10H+FFFFH=BFBFFHAFC00H+FFFFH

BFBFFH11（3）附加段首物理地址=107DH×10H+0000H=107D0H

附加段末物理地址=107DH×10H+FFFFH=207CFH

（4）堆棧段首物理地址=292FH×10H+0000H=292F0H

堆棧段末物理地址=292FH×10H+FFFFH=392EFH107D0H+FFFFH

207CFH111292F0H+FFFFH392EFH111例：已知DS=35C9H，SS=1536H，ES=5ADEH，CS=2C1AH，IP=1025H，SP=2EF6H，問(wèn)：（1）堆棧棧頂?shù)奈锢淼刂?？?）將取出的指令物理地址？解：（1）堆棧棧頂?shù)奈锢淼刂?SS×10H+SP=18256H15360H+2EF6H

18256H

11（2）將取出的指令物理地址=CS×10H+IP=2B1C5H2C1A0H+1025H

2B1C5H例：已知一個(gè)數(shù)存于物理地址為2319DH的單元中，存入時(shí)使用的偏移地址為451DH，問(wèn)：DS=？解：根據(jù)公式物理地址=DS×10H+偏移地址即：2319DH=DS×10H+451DHDS=（2319DH-451DH）/10H

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