(计算机组成原理)主存储器与CPU的连接

由于单片存储芯片的容量有限,无法满足实际需求,因此必须将若干存储芯片连接在一起才能组成足够容量的存储器;本篇将描述:位扩充,字扩充和字位扩充。

如果要将axb的芯片(a为字线连接的是地址,b为数据线)组成容量为cxd的芯片,假设需要芯片数量为n,则n=(c x d)/(a x b)。


(1)位扩充(增加axb中的b)

假设现在需要将1k×4位的芯片组成1k×8位的存储器,整个过程应该如何?

α.计算所需芯片数:

(1k×8)/(1k×4)=2 片

β.计算所需地址线:

 a×b中a为字线,并且连接的是地址线,因此地址线的数量之和a有关。2^{10}=1K,因此需要10根地址线。

γ.计算所需数据线:

a×b中b为数据线,1k×8位即需要8根数据线,每片芯片4根线。

(计算机组成原理)主存储器与CPU的连接_第1张图片

 \overline{CS}\overline{CE}为片选信号线,\overline{WE}为读/写信号线。

由于存储器的容量是1k×8位,因此每次都应该取出8位,在图中也可以看出D7-D4高位由第一片提供,D0-D3低位由第二片提供


(2)字扩充(增加a×b中的a)

假设现在需要将1k×8位的芯片组成2k×8位的存储器,整个过程应该如何?

α.计算所需芯片数:

(2k×8)/(1k×8)=2 片

β.计算所需地址线数:

2k×8中,2k=2^{11},因此需要11根地址线。

γ.计算所需数据线数:

2k×8中,8为数据线数

(计算机组成原理)主存储器与CPU的连接_第2张图片

在位扩充中,所有存储芯片的片选信号线都是连在一起的,因为对由多个位数小的芯片构成的一个位数大的芯片进行操作时,需要把所有小芯片同时选中;而对于字扩展中需要片选信号线来区分不同的芯片。

在上图中。若片选信号为0时选中左边芯片,若为1时选中右边芯片。


(3)字位扩充(增加a×b中的a和b)

假设要将1k×4位的芯片扩充成4k×8位的芯片,整个过程应该如何?

α.计算所需芯片数:

(4k×8)/(1k×4)=8 片

β.计算所需多少根地址线:

4k=2^{12},因此需要12根地址线。

γ:计算所需多少根数据线:

8位需要8根地址线。

(计算机组成原理)主存储器与CPU的连接_第3张图片

1.先将8个1k×4位的芯片两两一组位扩展成4个1k×8位的芯片。

2.然后将这4个1k×8 位的芯片字扩展成4k×8位的芯片。

3.每组的1k×8位芯片所连地址线根据位扩展规则连接A_{0}A_{9},位连接D_{0}D_{7}

4.剩余的A_{10}-A_{11 }连接2:4片选译码器00,01,10,11分别对应4块1k×8位芯片。

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