chapter_5_存储器原理与扩展精品.pptVIP

西安邮电学院 计算机学院 * 5.6.1 位扩展 ??? 单块存储芯片上的存储单元数目满足存储器需求，而字长不能满足需求，需进行的存储器扩展称为位扩展。例如：已有8K×1的SRAM芯片，需要组成8K×8的存储器，这里芯片的存储单元数目与存储器需求一致，但字长不够，需要进行位扩展来实现。图5.33所示为8K×1 SRAM芯片，采用位扩展组成8K×8的存储器电路连接示意图。 西安邮电学院 计算机学院 * 图5.33 位扩展组成的8K×8存储器电路连接示意图 ??? 由图看出，位扩展方式存储器的电路连接特点是：所有芯片的地址线和读/写线都连接到总线的对应位上，所有芯片共用一个片选信号，而各芯片的数据线需要分别连接到数据总线的D7~D0位上。 西安邮电学院 计算机学院 * 5.6.2 字扩展 单块存储芯片上的存储字长满足存储器需求，而存储单元数目不能满足需求，需进行的存储器扩展称为字扩展，字扩展就是存储单元数量的扩展。图5.34所示为16K×8 SRAM芯片，采用字扩展方式，组成64K×8的存储器电路连接示意图。 由图看出，字扩展方式存储器的电路连接特点是：所有芯片的数据线、地址线和读/写线都连接到总线的对应位上，而由片选信号来指定各片地址范围。 西安邮电学院 计算机学院 * 图5.34 字扩展组成的64K×8存储器电路连接示意图 图中每个16K×8位SRAM芯片，都有14位地址线，经过字扩展后，组成64K×8位的存储器，则需要16位地址线。其中，这16位地址线的低14位（A13~A0）直接与各芯片的地址线连接，用于进行片内寻址。另外的高2位地址线（A15和A14）经2—4译码器译出4位片选线，分别与4个芯片的片选信号相连接，用来选定各芯片在整个存储空间中所属的地址范围。 西安邮电学院 计算机学院 * 5.6.3 字位同时扩展 在实际应用中，单块存储芯片上的存储单元数目和字长均不能满足存储器需求时，就需要同时进行位扩展和字扩展，即字位同时扩展。 例，现有1K×4 SRAM存储器芯片，要构成某计算机存储系统所需4K×8的存储器，下面介绍如何通过1K×4芯片构成4K×8的存储器。 单块1K×4芯片的存储单元数目是1K，字长是4位。所需的存储器是4K×8。因此，该单块芯片的存储单元数目不满足要求，需要将存储单元数目从1K扩展到4K；字长也不满足要求，需要将字长从4位扩展到8位。所以，采用1K×4芯片构成4K×8的存储器，需要进行字扩展和位扩展，即字位同时扩展。 西安邮电学院 计算机学院 * 图5.35 1K×4芯片位扩展构成1K×8存储模块的电路连接示意图 第一步，先进行位扩展，由1K×4芯片采用位扩展方式构成1K×8的存储模块。由位扩展方式可知，要达到存储模块所需的每个存储单元8位，需要使用2块1K×4芯片来扩展构成1K×8的存储模块，扩展电路连接如图5.35所示。由图看出，两个单芯片的4位数据总线扩展后构成8位数据总线。 西安邮电学院 计算机学院 * 图5.36 1K×8存储模块字扩展构成4K×8存储器的电路连接示意图 第二步，再进行字扩展，由1K×8的存储模块采用字扩展方式构成4K×8存储器。通过计算可知，共需4个1K×8的存储模块来扩展构成4K×8的存储器，其扩展电路连接如图5.36所示。由图可知，经过字扩展后，寻址空间由1K增加到4K，地址总线也由10位增加到12位。其中，地址线的高两位经过译码器后产生所需的4个片选信号。 西安邮电学院 计算机学院 * 上述分两步实现了存储器的扩展，第一步用2块芯片实现位扩展，第二步用4个存储模块实现字扩展，计算可得共需使用8块芯片完成存储器的字位扩展。 如果选用1K×4 SRAM芯片，采用字位同时扩展方式，直接构成4K×8存储器，则其电路连接如图5.37所示。 图5.37 字位同时扩展构成4K×8存储器电路连接示意图 西安邮电学院 计算机学院 * 图中，将8个1K×4 SRAM芯片分成了4组（每个虚线框为一组，共有4组），每组2片。组内采用位扩展法构成1K×8的存储模块，4个这样的存储模块采用字扩展法便组成了4K×8的存储器。所组成的4K×8存储器共需12位地址线，其中，地址线低10位（A9~A0）用作4个存储模块的片内寻址，地址线高2位（A11A10）经2—4译码器译出4根片选线，分别与这4组存储模块的片选信号相连接，用来 选定4个存储模块在整个存储地址空间中所属的地址范围。 总结上述的字位同时扩展电路设计方法，并推广到一般情况，可得知：若使用j×k位存储器