主存储器扩展

计 算 机 组 成 原 理-主 存 储 器 扩 展 实 验 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 。-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 地址 可 以 访 问 4GB的存 储 空 间 。 -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 。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 ， I O设 备 读 周 期 ， I O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 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 。RO M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 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 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 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 2 14=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 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 7FFFHA 15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 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 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 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 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 ROM 0000h07FFh0800h0FFFh3800h3FFFh 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 (RO M) 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 。