計算機組成原理9-存儲器

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 1,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： 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

2、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,74138 3-8譯碼器,74138 3-8譯碼器,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：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 271

3、6， 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,位擴展,2）地址分配和片選,3）邏輯圖,字位同時擴展方式,C P U,2716,2114,2114,2114,2114,A11 A10,A11 A10,A11,A10A0,D7D4,D3D0,R/W,CS0,CS1,CS2,A9A0,A9A0,訪存地址的譯碼方式,全譯碼方式 地址唯一,C P U,A0,A12,D0D3,A11,A10,A9,存儲器,D4D7,A15,A14,A13,部分譯碼方式 地址不唯一,C P U,A0,A12,D0D3,A11,A10,A9,3/8 譯碼器,D4D7,A15,A

4、14,A13,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,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

5、擇（部分譯碼方式）,片選信號用一根高位的地址線,Z80中接入1K RAM 和1K ROM ,用A11來作線選地址線。問 RAM 和 ROM 的基本地址？,A11 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 1 0000H 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,C P

6、 U,A0,A12,D0D3,A11,A10,A9,存儲器,D4D7,A15,A14,A13,思考題 2764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,例題：在Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設計一個 12K 字節(jié)的存儲系統(tǒng)。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

7、址線： 2734：2片，12條地址線： CPU A0 A11 6116：2片，11條地址線 CPU A0 A10,例題：在Z80系統(tǒng)中，試采用全譯碼方式設計一個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,如用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138 A19 A15為0時選中,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。

8、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。,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的個數(shù)為

9、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,奇偶校驗碼,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 =

10、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,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：,A1A4 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,海明校驗,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