字位擴展存儲器示意圖解析

　　存儲器的尋址

　　1. 線選法

　　簡單微機系統存儲容量不大，存儲器晶片數也不多，可用單根地址線作為片選信號，每個存儲晶片或每個I/O埠只用一根地址線選通。

　　2. 全解碼片選法

　　將低位地址總線直接連至各晶片的地址線，餘下高位地址總線全部參加解碼，解碼輸出作為各晶片片選信號。

　　3. 局部解碼片選法

　　只對部分高位地址總線解碼產生片選信號，剩餘高位線或空或直接用做其他晶片片選信號。是介於全解碼片選法和線選法間的尋址方法

　　晶片單元數和位數都不能滿足存儲器的要求，要在字、位兩個方向上擴展。如採用2114（1K×4位）組成2K×8位RAM，字、位都不能滿足存儲器要求，要進行字位同時擴展，如圖所示。

　　

　　位擴展（數據空間擴展）

　　例1：假定使用8K×1位的RAM存儲器晶片，那麼如何組成8K×8位的存儲器？

　　解：可採用圖3-5所示的位擴展法。也就是用8片1Mb的存儲晶片拼接而成。

　　存儲器的字數與存儲器晶片字數一致，所以不需加大字長。圖中，每一片RAM是8K×1，故其地址線為13條（A0－A12），可滿足整個存儲體容量的要求。每一片對應於數據的1位（只有1條數據線），故只需將它們分別接到數據總線上的相應位即可。在這種方式中，對片子沒有選片要求，就是說片子按已被選中來考慮。如果片子有選片輸入端（CS#），可將它們直接接地。在這種連接時，每一條地址總線接有8個負載，每一條數據線接有一個負載。

　

　　例2：用2114（1K×4位的SRAM）構成1K×16位的存儲器，試畫出該存儲器的組成邏輯圖。

　　解：（1）分析2114及存儲器

　　2114：地址線為10位，數據線為4位（1K×4）

　　存儲器：地址線為10位，數據線為16位（1K×16）

　　所以，要進行位擴展。

　　（2）所需2114晶片數目：

　

　　所以，用4片2114

　　（3）2114組成邏輯圖

　

　　四片2114地址線並聯後與地址總線相連（即四片2114具有相同的1K地址）；四片2114數據線拼接為16位後與數據總線相連。

　　當使用的存儲器晶片單元數目符合要求，但每單元的位數較少時，需要進行這種擴充。例如，使用4164（64K*1）擴充64KB存儲系統，就需要進行位擴充。

　　連接示意圖如下所示：

　　

　　如圖顯示的是將兩片64K*4晶片連接成64K*8的存儲系統。採用位擴充，其連接要點是：兩晶片的地址線分別並接在一起（即A0與A0並接，A1與A1並接，A15與A15並接等等），接至系統地址總線；兩晶片的數據線各自提供數據總線的一部分（此例為高4位和低4位），共同組成8位的數據總線。

　　字擴展（地址空間擴展）

　　如果每片的字數不夠，需用若干晶片組成總容量較大的存儲器，稱為字數擴展。為此將高地址解碼產生的若干不同片選信號，按各晶片在存儲空間分配中所佔的編址範圍，分送各晶片。低位地址線直接送往各晶片，以選擇片內的某個單元。而各晶片的數據線，則按位並聯於數據總線。

　　例1：圖3-6示出用16K×8位的晶片採用字擴展法組成64K×8位的存儲器連接圖。

　　解：圖中4個晶片的數據端與數據總線D0－D7相連，地址總線低位地址A0－A13與各晶片的14位地址端相連，而兩位高位地址A14，A15經解碼器和4個片選端相連。

　　

　　例2：用2114（1K×4位的SRAM）構成4K×4位的存儲器，試畫出該存儲器的組成邏輯圖。

　　解：（1）分析2114及存儲器

　　2114：地址線為10位，數據線為4位（1K×4）

　　存儲器：地址線為12位，數據線為4位（4K×4）

　　所以，要進行字擴展。

　　（2）所需2114晶片數目：

　　

　　所以，用4片2114

　　002114（1K×4）

　　012114（1K×4）

　　102114（1K×4）

　　112114（1K×4）

　　（3）2114組成邏輯圖（略）

　　存儲器所需的12根地址總線分兩部分：

　　低10根地址總線與每片2114的A0～A9直接相連，稱片內地址線；高2根地址總線通過2/4解碼器產生4個不同的片選信號，接各晶片的CS#端，稱片選地址線。

　　4根數據總線直接與每片2114的I/O1～I/O3直接相連。

　　當使用的存儲器晶片位數符合要求，但單元數目較少時，需要進行這種擴充。例如，使用6264（8K*8）擴充64KB存儲系統，就需要進行字擴充。

　　連接示意圖如下所示：

　　

　　如圖顯示的是將兩片32K*8晶片連接成64K*8的存儲系統。採用字擴充，其連接要點是：兩晶片的低位地址線分別並接在一起，接至系統地址總線的低位；兩晶片的數據線分別並接在一起，接至系統數據總線；系統高位地址線，進行解碼，解碼的輸出分別接至兩晶片的片選端CS1，CS2。

　　字位同時擴展

　　在組織實際的主存儲器時，可能既有字擴展又有位擴展。一個存儲器的容量假定為M×N位，若使用l× k位的晶片（l《M， k《N），需要在字向和位向同時進行擴展。此時共需要（M/l）×（N/k）個存儲器晶片。

　　例1：設CPU有16根地址線，8根數據線，並用/MREQ作訪存控制信號，用/WR作讀寫控制信號（高為讀，低為寫）。現有下列晶片：1K*4位RAM，4K*8位RAM，8K*8位RAM，2K*8位ROM，4K*8位ROM，8K*8位ROM及74LS138解碼器和各種門電路，要求：

　　① 主存空間分配： 6000H~67FFH為系統程序區； 6800H~6BFFH為用戶程序區。

　　②合理選用上述存儲晶片，說明各選幾片？

　　③詳細畫出存儲晶片的片選邏輯圖。

　　解題過程板書

　　例2：設 CPU 有 20 根地址線，8 根數據線。並用 IO/M 作訪存控制信號。RD 為讀命令，WR 為寫命令。現有 2764 EPROM （ 8K × 8位 ）， 外特性如下：

　

　　用 138 解碼器及其他門電路（門電路自定）畫出 CPU和 2764 的連接圖。要求地址為 F0000H~FFFFFH ， 並

　　寫出每片 2764 的地址範圍。

　　解題過程板書

　　例3：設CPU的地址總線16根（A15～A0，A0為低位），雙向數據總線8根（D7～D0），控制總線中與主存有關的信號有MREQ#（允許訪存，低電平有效），R/W#（高電平為讀命令，低電平為寫命令）。

　　主存地址空間分配如下：0－8191（13個1）為系統程序區，由只讀存儲器組成；8192－32767（15個1）為用戶程序區；最後（最大地址）2K地址空間為系統程序工作區。上述地址為十進位，按字節編址。現有如下存儲器晶片：

　　EPROM：8K×8位

　　SRAM：16K×1位，2K×8位，4K×8位，8K×8位

　　請從上述晶片中選擇適當的晶片設計該計算機的主存儲器，畫出主存儲器邏輯框圖，注意畫出選片邏輯（可選用門電路及3－8解碼器74LS138）與CPU的連接，說明選擇哪些存儲器晶片？選多少片？

　　解：解題過程板書

　　主存地址空間分布如下圖所示。

　　

　　圖略。

　　擴展位需要增加位選，這個又有很多講究，要看你現在的片上可用的外部存儲地址有沒有用完，總得來說可以用解碼晶片和不用解碼晶片，又分為完全解碼和不完全解碼，字位擴展就麻煩了 首先是你的晶片輸出是多少位的，比如說3位的51的數據線有8位，如果你要多餘8位可以用鎖存器，如果是很簡單的數據，可以自己用命令訪問外部晶片，這樣比較麻煩，但是可以不用解碼器，但是要求對外部存儲晶片的工作原理有了解

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