存储器扩展
计算机存储器的容量与扩展方式
计算机存储器的容量与扩展方式计算机存储器是计算机硬件中的一个重要组成部分，用于保存和处理数据。
随着计算机应用的不断发展，存储器的容量也在不断扩展，以满足对大量数据的存储和处理需求。
本文将详细介绍计算机存储器的容量与扩展方式，包括存储器的基本概念、计算机存储器的分类以及存储器扩展的不同方式。
一、存储器的基本概念1. 存储器的定义：存储器是计算机中用于保存数据的设备，它具有读写功能，可以实现对数据的存储和读取操作。
2. 存储单元：存储器是由许多存储单元组成的，每个存储单元可以存储一个字节（8位）的数据。
3. 存储器的访问速度：存储器的访问速度快，是因为它与计算机的主控制器之间通过总线相连，数据传输的速度较快。
二、计算机存储器的分类1. 内部存储器：也称为主存储器或随机访问存储器（RAM），它是计算机中最常用的存储器。
内存的容量直接决定了计算机可以同时处理的数据量大小。
2. 外部存储器：也称为辅助存储器或外部存储器（ROM），它一般用于长期存储数据，不易丢失。
常见的外部存储器包括硬盘、磁带等。
三、计算机存储器的扩展方式1. 增加存储芯片：通过增加存储芯片的数量，可以扩展计算机的存储容量。
这种方式适合于内部存储器的扩展，可以通过在计算机主板上增加内存插槽来实现。
但是，增加存储芯片的方式不适用于外部存储器的扩展。
2. 使用存储扩展卡：存储扩展卡是一种插入计算机主板上扩展槽的卡片，可以增加计算机的存储容量。
这种方式适合于用于扩展计算机的内部存储器，例如添加额外的硬盘。
3. 利用网络存储：通过网络连接，将计算机与其他设备连接起来，可以利用其他设备的存储空间。
这种方式适合于扩展计算机的外部存储空间，例如使用网络存储设备（NAS）。
4. 使用云存储：云存储是一种将数据存储在互联网上的方式，可以通过互联网将数据上传到云存储服务提供商的服务器上，实现数据的存储和访问。
这种方式适合于扩展计算机的外部存储空间，可以随时随地访问数据。
存储器扩展仿真实验报告
一、实验目的1. 理解存储器扩展的基本原理和方法。
2. 掌握位扩展和字扩展的技巧。
3. 利用仿真软件实现存储器扩展，并验证其功能。
二、实验环境1. 仿真软件：Logisim2. 硬件设备：电脑三、实验原理1. 存储器扩展的基本原理存储器扩展是指将多个存储器芯片组合在一起，以实现更大的存储容量或更高的数据位宽。
存储器扩展主要有两种方式：位扩展和字扩展。
（1）位扩展：当存储芯片的数据位小于CPU对数据位的要求时，可以通过位扩展方式解决。
位扩展时，将所有存储芯片的地址线、读写控制线并联后与CPU的地址线和读写控制线连接，各存储芯片的数据总线汇聚成更高位宽的数据总线与CPU的数据总线相连。
（2）字扩展：当存储芯片的存储容量不能满足CPU对存储容量的要求时，可以通过字扩展方式来扩展存储器。
字扩展时，将所有存储芯片的数据总线、读写控制线各自并联后与CPU数据总线、读写控制线相连，各存储芯片的片选信号由CPU高位多余的地址线译码产生。
2. 存储器扩展的方法（1）位扩展：选择合适的存储芯片，将多个存储芯片的数据总线并联，连接到CPU的数据总线上。
（2）字扩展：选择合适的存储芯片，将多个存储芯片的数据总线、读写控制线分别并联，连接到CPU的数据总线和读写控制线上。
同时，使用译码器产生片选信号，连接到各个存储芯片的片选端。
四、实验步骤1. 创建一个新的Logisim项目。
2. 在项目中添加以下模块：（1）存储芯片模块：选择合适的存储芯片，如RAM或ROM。
（2）译码器模块：根据存储芯片的数量和地址线的位数，选择合适的译码器。
（3）数据总线模块：根据位扩展或字扩展的要求，设置数据总线的位数。
（4）地址线模块：根据存储芯片的数量和地址线的位数，设置地址线的位数。
3. 连接各个模块：（1）将存储芯片的数据总线连接到数据总线模块。
（2）将存储芯片的地址线连接到地址线模块。
（3）将译码器的输出连接到各个存储芯片的片选端。
（4）将存储芯片的读写控制线连接到CPU的读写控制线上。
存储器扩展-
A9～ A0
WE CS R A M2 2114
I /O1～ I /O4
A9～ A0
WE CS R A M3 2114
I /O1～ I /O4
D7～ D4 WR
字位同时扩展连接图
I /O1～ I /O4 WE CS
R A M4 2114 A9～ A0
A9～ A0 WE CS
R A M4 2114 I /O1～ I /O4
RAM1 2114 I/O1～I/O4
I/O1～I/O4 WE CS
RAM2 2114 A9～A0
A9～A0 WE CS
RAM2 2114 I/O1～I/O4
I/O1～I/O4 WE CS
RAM3 2114 A9～A0
A9～A0 WE CS
RAM3 2114 I/O1～I/O4
I/O1～I/O4 WE CS
A11
A10
译码器
1
2
3
4
A9~A0 CPU
1 CS
1K×4
WE I/O1~4
2 CS
1K×4
WE I/O1~4
D7~D4
D3~D0
1 CS
1K×4
WE I/O1~4
2 CS
1K×4
WE I/O1~4
D7~D4
D3~D0
WE D7~D0
D7~D0
D7~D0
D7~D0
字位同时扩展构成4K×8存储器电路连接示意图
3
2. 字扩展(地址范围)
字扩展用于存储芯片的位数满足要求而字数不够的情况，是
对存储单元数量的扩3 展。
A15
2-4 译
2
码1
单片机存储器扩展
单片机存储器扩展在单片机的应用中，常常会遇到内部存储器容量不足的情况。
这时候，就需要对单片机的存储器进行扩展，以满足系统对存储容量的需求。
单片机的存储器可以分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储单片机运行的程序代码，而数据存储器则用于存储程序运行过程中的数据。
当单片机内部的存储器无法满足应用需求时，就需要通过外部扩展来增加存储容量。
在进行存储器扩展之前，我们需要了解单片机的存储器寻址方式。
不同的单片机可能有不同的寻址方式，但通常都包括直接寻址、间接寻址和变址寻址等。
了解寻址方式对于正确进行存储器扩展至关重要。
对于程序存储器的扩展，常用的方法是使用外部只读存储器（ROM），如 EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）等。
扩展时，需要将外部 ROM 与单片机的地址总线、数据总线和控制总线正确连接。
地址总线用于指定存储器的地址，数据总线用于传输数据，控制总线则用于控制存储器的读写操作。
以常见的 8051 单片机为例，它的地址总线为 16 位，可以寻址64KB 的存储空间。
如果要扩展 32KB 的程序存储器，我们可以选用一片容量为 32KB 的 EPROM 芯片，如 27256。
将 EPROM 的地址线 A0A14 与单片机的地址总线 A0 A14 相连，数据线 D0 D7 与单片机的数据总线 D0 D7 相连。
控制总线中的片选信号（CS）通常通过地址译码器来产生，以确保在特定的地址范围内选中该 EPROM 芯片。
在数据存储器的扩展方面，常用的是外部随机存取存储器（RAM），如静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。
SRAM 速度较快，但价格相对较高；DRAM 价格较低，但需要不断刷新。
同样以 8051 单片机为例，如果要扩展 8KB 的数据存储器，可以选用一片 6264 SRAM 芯片。
连接方式与程序存储器扩展类似，地址线和数据线分别与单片机的对应总线相连。
存储器的扩展原理
存储器的扩展原理
存储器的扩展原理主要是通过增加存储芯片的数量来扩大存储容量。
由于单片存储芯片的容量有限，难以满足实际需求，因此需要将多片存储芯片连接在一起，以组成容量更大的存储器。
扩展存储器的方式主要有位扩展和字扩展两种。
位扩展是在位数方向上扩展，而字扩展是在字数方向上扩展。
在位扩展中，需要将多个存储芯片的位数相加，以增加数据线的数量。
例如，如果要将一个1K x 4位的存储芯片扩展
为1K x 8位的存储芯片，可以采用两片1K x 4位的存储芯片，并将它们连接在一起。
这样，两个芯片共用相同的片选信号，同时被选中，每个芯片进行读或写4位数据，两个芯片合在一起就是8位数据。
在字扩展中，需要将多个存储芯片的字数相加，以增加地址线的数量。
例如，如果要将一个1K x 8位的存储芯片扩展为2K x 8位的存储芯片，可以采用两片1K x 8位的存储芯片，并将它们连接在一起。
这样，两个芯片共用相
同的片选信号和数据线，同时被选中，每个芯片存储一个字的数据，两个芯片合在一起就是两个字的数据。
总之，通过位扩展和字扩展的方式，可以将多个存储芯片连接在一起，以组成容量更大的存储器，以满足实际需求。
存储器扩展
二、RAM存储容量的扩展在数字系统或计算机中，单个存储器芯片往往不能满足存储器的容量的要求，因此，必须把若干个存储器芯片连在一起，以扩展存储容量。
扩展存储容量的方法可以通过增长字长（位数）或字数来实现。
存储器的字数通常采用K，M或G为单位，其中，，1. 字长（位数）的扩展通常RAM芯片的字长为1位，4位，8位，16位和32位等。
当实际存储器系统的字长超过RAM芯片的字长时需要对RAM实行位扩展。
位扩展可以利用芯片的并联方式实现，即将RAM的地址线、读/写控制线和片选信号对应地并联在一起，而各个芯片的数据输入/输出端作为字的各个位线。
例如，用4个4K⨯4位RAM芯片可以扩展成4K⨯16位的存储系统，如图5.9所示。
图5.9 用4K*4位RAM芯片构成4K*16位的存储器系统2. 字数的扩展字数的扩展可以利用外加译码器，控制存储器芯片的片选输入端来实现。
例如，利用2-4线译码器将4个5K⨯5位的RAM芯片扩展为32K⨯5位的存储器系统。
扩展方式如图5.10。
图5.10 用8K×8位RAM芯片构成32K×8位的存储器系统图中，存储器扩展所要增加的地址线A14、A13与译码器的74139的输入相连，译码器的输出Y0~Y3分别接至4片RAM的片选信号控制端CS，这样，当输入一个地址码（A14~A0）时，只有一片RAM被选中，从而实现了字的扩展。
芯片的地址分布，如表5.1所示。
表5.1 32K*8位存储器系统的地址分配表实际应用中，常将两种方法相互结合，以达到字和位均扩展的要求。
可见，无论需要多大容量的存储器系统，均可利用容量有限的存储器芯片，通过位数和字数的扩展来构成。
三、 RAM举例目前，市场上的RAM品种繁多，且没有一个统一的命名标准。
不同厂商生产的功能相同的产品，其型号也不尽相同，例如MOTOROLA公司生产的MCM6264和NEC公司生产的uPD41256芯片例子。
使用时可以查阅器件手册。
存储器扩展实验报告
存储器扩展实验报告存储器扩展实验报告引言：存储器是计算机系统中至关重要的组成部分，对于数据的存储和读取起着至关重要的作用。
在计算机科学领域中，存储器扩展是一项重要的技术，可以提高计算机系统的性能和容量。
本实验旨在通过对存储器扩展的探索和实践，深入了解存储器的工作原理和扩展方法。
一、存储器的基本原理存储器是计算机中用于存储和检索数据的硬件设备。
它可以分为主存储器和辅助存储器两种类型。
主存储器是计算机系统中最重要的存储器，它用于存储正在运行的程序和数据。
辅助存储器则用于存储大量的数据和程序，常见的辅助存储器包括硬盘、光盘和闪存等。
二、存储器的扩展方法存储器的扩展方法有很多种，本实验主要探索两种常见的扩展方法：内存条扩展和虚拟内存扩展。
1. 内存条扩展内存条扩展是通过增加计算机内部的内存条数量来扩展存储器容量的方法。
在实验中，我们使用了两根相同规格的内存条，将其插入计算机主板上的内存插槽中，从而增加了系统的内存容量。
通过这种扩展方法，我们可以提高计算机的运行速度和处理能力。
2. 虚拟内存扩展虚拟内存是一种将计算机内存和硬盘空间结合起来使用的技术。
在实验中，我们通过调整计算机系统的虚拟内存设置，将部分数据和程序存储在硬盘上，从而扩展了存储器的容量。
虚拟内存的扩展方法可以有效地提高计算机的性能和运行效率。
三、实验过程与结果在实验中，我们首先进行了内存条扩展的实践。
通过将两根内存条插入计算机主板上的内存插槽中，我们成功地扩展了计算机的内存容量。
在进行实际操作时，我们注意到计算机的运行速度明显提高，程序的加载和执行时间也大大缩短。
接着，我们进行了虚拟内存扩展的实验。
通过调整计算机系统的虚拟内存设置，我们将部分数据和程序存储在硬盘上。
在实际操作中，我们发现虚拟内存的扩展使得计算机可以同时运行更多的程序，且不会出现内存不足的情况。
这大大提高了计算机的运行效率和多任务处理能力。
四、实验总结与心得通过本次实验，我们深入了解了存储器的工作原理和扩展方法。
主存储器容量扩展的方法
主存储器容量扩展的方法主存储器容量是计算机系统中重要的组成部分，它直接影响着计算机的运行速度和能力。
在现代计算机系统中，随着计算机应用场景的不断扩展，对主存储器容量的需求也越来越大。
为了满足这一需求，人们提出了各种方法来扩展主存储器容量。
本文将系统地介绍主存储器容量扩展的方法。
主存储器容量扩展的方法可以分为物理方法和逻辑方法两大类。
物理方法主要包括增设内存条、使用高密度存储器件和分布式存储系统等；逻辑方法则主要包括虚拟存储和页面置换等。
一、增设内存条增设内存条是增加主存储器容量的最简单也是最直接的方法之一。
通过增加内存条的数量，就可以扩展主存储器的容量。
这种方法的优点是简单、成本低，但也存在一定的限制，因为主板的插槽数量和支持的内存条容量有限。
二、使用高密度存储器件随着半导体技术的发展，高密度存储器件如DRAM（动态随机存储器）和NAND 闪存逐渐成为了一种常见的主存储器扩展方法。
DRAM是一种非常快速的主存储器，但它的存储密度有限；而NAND闪存具有非常高的存储密度和可擦写性，但速度相对较慢。
使用高密度存储器件扩展主存储器容量的方法有多种。
一种常见的方法是通过内存芯片的堆叠来增加DRAM芯片的存储密度。
例如，3D XPoint技术可以将多个DRAM芯片堆叠在一起，从而实现更高的存储密度。
另一种常见的方法是采用闪存作为主存储器。
闪存具有非常高的存储密度和较低的功耗，因此它在嵌入式系统和移动设备中得到了广泛的应用。
在这种方案中，计算机系统将数据从主存储器复制到闪存中，在需要时再将数据从闪存中读取到主存储器中。
这种方法的优点是可以显著提高主存储器的容量，但其缺点是速度相对较慢，并且需要额外的控制逻辑。
三、分布式存储系统分布式存储系统是一种通过网络将多个计算机的存储资源组合起来形成一个虚拟的存储系统，从而扩展主存储器容量的方法。
在分布式存储系统中，多个计算机通过网络连接在一起，彼此共享各自的存储资源。
第3讲 存储器扩展及简单IO扩展---陈裕国
(a) 单向驱动器
1G，2G为H时，Y为高阻； 1G，2G为L 时，Y=A
(b) 双向驱动器
G为H时，Y为高阻； G＝L，DIR＝0；B→A G＝L，DIR＝1；A→B
接下页
②总线驱动器的接口（与MCU的连接）
(a) P2 口的驱动;
(b) P0 口的驱动
返回
2
单片机外部存储器的扩展
• MCS－51系列单片机数据存储器和程序存储器的地址 空间是相互独立的（哈佛结构）。 • MCS－51系列单片机具有64K的程序存储器寻址空间 和64K的片外数据存储器寻址空间。
存储器的地址分析 由硬件连接图可确定 2716芯片的地址范围： A10～A0从全0开始, 然 后从最低位开始依次加 1, 最后变为全1, 相当于 2^11=2 048个单元地址 依次选通。 地址与单元是多对一 的关系（∵P27～P23未 用，故有地址重叠！）
返回
2)外部数据存储器的扩展
1） 外部数据存储器的扩展方法及时序
线选法使用P2、P0 口的低位地址线对每个芯片内的统 一存储单元进行寻址，称为字选。 所需地址线数由每片的 存储单元数决定（对于8K×8 容量的芯片需要13 根地址线 A12~A0） 然后将余下的高位地址线分别接到个存储芯片的片选 端CS，称为线选。 单片机应用中线选法比较常见。
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2）译码法寻址 译码法寻址就是利用地址译码器对系统的片外高位地址进行译 码, 以其译码输出作为存储器芯片的片选信号, 将地址划分为连续的 地址空间块, 避免了地址的间断。 译码法仍用低位地址线对每片内的存储单元进行寻址, 而高位地 址线经过译码器译码后输出作为各芯片的片选信号。常用的地址译 码器是 3/8 译码器 74LS138。
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存储器的扩展实验总结
存储器的扩展实验总结：
一、实验目的
本次实验旨在通过实际操作，深入了解存储器的扩展原理和方法，掌握存储器扩展的基本技能，提高对计算机存储系统的认识和理解。
二、实验原理
存储器扩展主要涉及地址线的扩展和数据线的扩展。
通过增加地址线和数据线的数量，可以增加存储器的容量。
此外，还可以采用位扩展、字扩展和字位同时扩展的方法来扩展存储器。
三、实验步骤
1.准备实验材料：包括存储器芯片、地址线、数据线等。
2.搭建实验电路：将存储器芯片与地址线和数据线连接，形成完整的存储器扩展电路。
3.初始化存储器：对存储器进行初始化操作，设置初始地址和数据。
4.读取和写入数据：通过地址线和数据线，对存储器进行读取和写入操作。
5.验证结果：比较写入的数据与读取的数据，确保数据的正确性。
四、实验结果
通过实验，我们成功实现了存储器的扩展，并验证了数据的正确性。
实验结果表明，通过增加地址线和数据线的数量，可以有效地扩展存储器的容量。
五、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了存储器的扩展原理和方法，掌握了存储器扩展的基本技能。
同时，我们也认识到在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的扩展方法，以确保存储器的容量和性能满足要求。
此外，我们还应注意数据的正确性和稳定性，确保存储器的可靠性和稳定性。
第8章 单片机存储器扩展
译码法的另一个优点是若译码器输出端留 有剩余端线未用时，便于继续扩展存储器或I/O 口接口电路。
译码法和线选法不仅适用于扩展存储器(包 括外RAM和外ROM)，还适用于扩展I/O口(包括各 种外围设备和接口芯片)。
译码有两种方法：部分译码法和全译码法。
部分译码：存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺 次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码。部分 译码使存储器芯片的地址空间有重叠，造成系统存储器空 间的浪费。 部分译码法的一个特例是线译码。所谓线译码就是 直接用一根剩余的高位地址线与一块存储器芯片的片选 信号CS相连，同时通过非门与另一块存储器芯片的片选 信号CS相连。 全译码：存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次 相接后，剩余的高位地址线全部参加译码。这种译码方法 存储器芯片的地址空间是唯一确定的，但译码电路相对复 杂。
2 2764
8031
CE GND
EA Vss
上图为8XX51单片机扩展单片程序存储器2764的电路 图。
其8个重叠的地址范围为如下： 0000000000000000~0001111111111111，即：0000H~1FFFH； 0010000000000000~0011111111111111，即：2000H~3FFFH； 0100000000000000~0101111111111111，即：4000H~5FFFH； 0110000000000000~0111111111111111，即：6000H~7FFFH； 1000000000000000~1001111111111111，即：8000H~9FFFH； 1010000000000000~1011111111111111，即：A000H~BFFFH； 1100000000000000~1101111111111111，即：C000H~DFFFH； 1110000000000000~1111111111111111，即：E000H~FFFFH。
存储器扩展实验报告
一、实验目的1. 了解存储器的结构及其与CPU的连接方式。
2. 掌握存储器的位扩展、字扩展和字位扩展方法。
3. 通过实际操作，加深对存储器扩展原理的理解，提高动手实践能力。
二、实验原理存储器扩展是计算机硬件设计中常见的技术，目的是为了满足系统对存储容量的需求。
存储器扩展主要分为位扩展、字扩展和字位扩展三种方式。
1. 位扩展：当存储芯片的数据位小于CPU对数据位的要求时，可以通过位扩展来解决。
位扩展是将多个存储芯片的数据总线并联，形成一个更高位宽的数据总线，与CPU的数据总线相连。
2. 字扩展：当存储芯片的存储容量不能满足CPU对存储容量的要求时，可以通过字扩展来解决。
字扩展是将多个存储芯片的数据总线、读写控制线并联，形成一个更大容量的存储器，与CPU的数据总线、读写控制线相连。
3. 字位扩展：字位扩展是位扩展和字扩展的结合，既能扩展存储容量，又能扩展数据位宽。
三、实验设备1. 实验箱2. 逻辑分析仪3. 逻辑门电路4. 实验指导书四、实验步骤1. 搭建存储器扩展电路（1）根据实验要求，选择合适的存储芯片，如SRAM、ROM等。
（2）根据存储芯片的规格，确定存储器的容量、数据位宽和地址线位数。
（3）根据存储器的容量和位宽，计算所需的存储芯片数量。
（4）搭建存储器扩展电路，包括存储芯片、地址译码器、数据线、读写控制线等。
2. 仿真实验（1）使用逻辑分析仪观察存储器扩展电路的信号波形。
（2）通过实验指导书提供的测试程序，对存储器进行读写操作。
（3）观察逻辑分析仪的信号波形，分析存储器扩展电路的工作情况。
3. 分析实验结果（1）根据实验结果，验证存储器扩展电路是否满足实验要求。
（2）分析存储器扩展电路的优缺点，提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，搭建了存储器扩展电路，实现了存储器的位扩展、字扩展和字位扩展。
逻辑分析仪的信号波形显示，存储器扩展电路工作正常，满足实验要求。
2. 实验分析（1）位扩展：通过位扩展，实现了存储器数据位宽的增加，满足了CPU对数据位宽的要求。
实验四：存储器扩展实验
大连理工大学本科实验报告课程名称：计算机组成原理实验学院（系）：软件学院专业：软件工程班级：0907英学号：200892497学生姓名：刘云伟2011年4月7 日大连理工大学实验报告学院（系）：软件学院专业：软件工程班级：0907 英姓名：刘云伟学号：200892497 实验台：21实验时间：2011.4.7 实验室：C110 成绩：指导教师签字：实验三：存储器扩展实验1.实验目的：（1）深入理解计算机内存储器的功能、组成知识；（2）深入地学懂静态存储器芯片的读写原理和用他们组成教学计算机存储器系统的方法（即字、位扩展技术），控制其运行的方式；思考并对比静态和动态存储器芯片在特性和使用场合等方面的同异之处。
2. 实验平台硬件平台：清华大学TEC-XP实验箱的MACH部分部件：HN58c65p-25两片3. 实验要求：（任务）（1）完成HN58c65p-25两片EEPROM的物理扩展；（2）完成必要的跳线设置；（3）验证RAM和EEPROM在存储上的区别（使用A命令和E命令）；（4）基于以上所学完成：从键盘上输入一个0-9的数字，将从该数字开始到F的所有数据存储到扩展之后的5000开始的EEPROM存储器单元中。
IN 81 ;判键盘上是否按了一个键SHR R0 ;即串行口是否有了输入的字符SHR R0JRNC 2000 ;未输入完则循环测试IN 80 ;接收该字符MVRD R6,FF30 ;转换为数字SUB R0,R6MVRD R2,5000 ;从5000号内在单元开始存数MVRD R1,000F ;最大的加数STRR [R2],R0 ;先把当前第一个数存至5000号单元INC R0 ;得到下一个待存数INC R2 ;得到下一个应存的地址单元号STRR [R2],R0 ;把R0的值存起来；延迟MVRD R7,0000MVRD R8,00FFMVRD R9,0000INC R9ADD R7,R9CMP R9,R8JRNZ //INC R9处CMP R0,R1 ;判是否累加完JRNZ INC R0 ;未完, 开始下一轮得数存数RET4. 体会、意见、建议实验体会，除写个人实验课程理解之外，还应对实验课时数实验仪器设备、实验讲义、实验内容安排、时间分配及教师授课方式提出意见和建议。
存储器扩展
存储器扩展存储器的扩展分为容量扩展（也叫字扩展）、位扩展和字位都扩展三种情况，容量扩展是芯片位数不变的情况下，即不增加数据线的情况下，增加芯片扩充容量。
容量扩展主要是要考虑译码方式，地址线的连接，读写信号的连接，芯片的地址范围等问题。
下面我们举例说明。
例1 用Intel2716（2K×8位）芯片将存储器扩展为4K×8位的存储器系统，并写出每个芯片的地址范围（假设A=0）。
首先要考虑需要多少片芯片，在这里有两片就可以了。
其次要考虑译码方式，使用线译码和组合译码（使用译码器的）都可以，在这里只需两片2716，使用线译码地址线也够用，使用线译码即可。
第三要考虑地址线、数据线、控制线条数。
2716的容量是2KB，需要地址线11条，还需要2条分别作为两个芯片的片选信号。
2716是8位芯片，需要8条数据线。
2716是只读存储器只需读信号即可。
第四画出存储器系统的连线图。
第五写出每片2716的地址范围。
A19 A18… A13A12A11A10… A1A1# 1 0 0 0 … 0 01 0 1 1 … 1 02# 0 1 0 0 … 0 00 1 1 1 … 1 0地址范围：1# 02000H~02FFEH2# 01000H~01FFEH例2 使用6264（8K×8）位的RAM芯片组成24K×8位的存储器系统，假设A=0，画出系统连接图，并写出各个芯片的地址范围。
首先要考虑需要多少片芯片，在这里需要三片RAM芯片。
其次要考虑译码方式，在这里使用组合译码，即采用译码器。
第三要考虑地址线、数据线、控制线条数。
此芯片的容量是8KB，需要地址线13条，还需要3条作为74LS138译码器的三个输入端。
此芯片是8位芯片，需要8条数据线。
这是一个RAM芯片，还需要读、写信号。
第四画出存储器系统的连线图。
第五写出每片6264的地址范围。
A19 A18A17… A13A12A11A10… A1A1# 0 1 1 0 0 0 0 … 0 00 1 1 1 1 1 1 … 1 02# 1 0 1 0 0 0 0 … 0 01 0 1 1 1 1 1 … 1 03# 1 1 1 0 0 0 0 … 0 01 1 1 1 1 1 1 … 1 0地址范围：1# 60000H~63FFEH2# A0000H~A3FFEH3# E0000H~E3FFEH对于存储器扩展要注意如下问题：1、考虑清楚译码方式的选择。
存储容量的扩展
芯片 号 0
1
地址范围
最低地址 最高地址 最低地址 最高地址
片选 A10 0 0 1 1
8根数据线
片内地址 A9A8 … A0 0000000000 1111111111 0000000000 1111111111
•••
•••
芯片 号 0
1 A10 A9 A1 A0
D7
D0 WE
地址范围
最低地址 最高地址 最低地址 最高地址
EC000~EDFFF EE000~EFFFF
例4： 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并 用-MREQ（低电平有效）作访存控制信号，R/W作读写命令信号（高电平为读，低电平为写）。 现有下列存储芯片：
ROM（2K × 8位，4K × 4位，8K × 8位）， RAM（1K × 4位，2K × 8位，4K × 8位），及 74138译码器和其他门电路（门电路自定）。试 从上述规格中选用合适芯片，画出CPU和存储芯 片的连接图。要求：
例2： 设有若干片256K×8位的SRAM芯片， 问：
(1) 如何构成2048K×32位的存储器？ (2) 需要多少片RAM芯片？ (3) 该存储器需要多少字节地址位？ (4) 画出该存储器与CPU连接的结构图， 设CPU的接口信号有地址信号、数据信号、 控制信号MREQ#和R/W#。
解：采用字位扩展的方法。需要32片SRAM芯片。
MREQ# A22-2 R/W#
CPU
D31~D0
OE# A22-20 ramsel0
3-8 译码
ramsel1
ramsel2
A19-2
WE A CE
WE A CE
WE A CE
256Kx8 4片
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T1
CLK
T2 T3,Tw
T4
⑤
① ④
A19~A16 S6~S3 浮空
I/O操作 存储器操作
M/IO 地址锁存 ALE 高8位允许BHE A19/S6~A16/S3
AD15~AD0
②
③
地址输出
⑧
⑥ ⑦ ⑨
数据输入
地址/数据 总线 ⑩
RD
READY 来自存储器
8
8086的写操作时序
总线周期
T1
第五章 存储器与存储器系统扩展
本章内容提要 8086CPU对存储器的读/写操作过程; 半导体存储器的结构、工作原理与操作时序; 常用存储芯片与存储体容量扩展; 微机系统中的存储器设计。
1
本章及后续章节信号表示法的说明
低电平有效信号用信号名称加符号＃表示，如: WR用WR＃表示。 为表达方便，后续授课过程中，这两种方式混 合使用。
25
内存条
SIMM(Single In-line Memory Module,单列直插式存储器 模块)内存条的接口标准有30线(9位数据)、72线(36位数据) 和100线(72位数据); DIMM(Dual In-line Memory Module,双列直插式存储器模 块)内存条的接口标准有168线、184线和200线; FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM,快速页面模式内存) 是把连续的内存块以页的形式来处理; EDO DRAM(Extended Data Out DRAM,扩展数据输出内 存); BEDO DRAM(Burst EDO DRAM,突发式EDO内存); SDRAM(Synchronous DRAM,同步DRAM); Rambus DRAM、DDR DRAM。
2
第一节 8086引脚信号及其存储器操作时序
1. 引脚信号的复习; 2. 8086CPU的存储器操作时序 3. 8086CPU的最小与最大系统
3
8086CPU引脚功能
主要引脚功能回顾(查看引脚图) AD15～AD0—地址/数据分时复用总线; 分时复用总线 A19～A16/S6～S3—地址/状态分时复用总线; BHE#/S7—高8位数据允许/状态分时复用引脚; 查看BHE#和A0的代码组合对应的操作 RD# — 读控制信号引脚; WR# — 写控制信号引脚; M/IO# — 存储器/输入输出操作指示信号引脚; DT/R# — 数据发送/接收信号引脚; DEN# — 数据允许信号引脚; ALE — 地址锁存允许信号; NEXT
1
23
SRAM芯片操作逻辑
6264芯片的操作逻辑真值表
引脚 操作方式 未选中 未选中 输出禁止 读 写 写 CE1 1 × 0 0 0 0 CE2 × 0 1 1 1 1 OE × × 1 0 1 0 WE × × 1 1 0 0 D0~D7 高阻 高阻 高阻 输出 输入 输入
其中的×表示任意逻辑值
数据高8位允许
G ALE
OE
地址锁存接线示意图
11
地址锁存器电路
片选 使能 输入
8282、74LS373的特性 真值表见右表； 地址锁存电路工作波形 如下图。
T1 CLK ALE BHE
T2
OE 1 0 0 0
G × 1 1 0
T3,Tw
D × 0 1 ×
T4
输出Q
高阻态
0 1
维持原状Q0
G
输 A19/S6~A16/S3 入 AD ~AD
返回
6
8086的读/写操作时序
几个术语 时钟周期(T状态): 指主时钟脉冲周期。 总线周期: CPU从内存或I/O端口存取一个字节或字 所需要的时间。 指令周期: CPU执行一条指令所需时间。 一个基本的8086总线周期由4个时钟周期组成。 为满足低速外设或内存的时序要求,可插入等待周期。
7
8086Байду номын сангаас读操作时序
27
EPROM存储器
EPROM内部结构与SRAM非常相似,仍然由存储矩阵、 地址译码器、控制逻辑与三态数据缓冲器等组成。 常用EPROM与常用SRAM相比,引脚中没有写允许信 号。 计算机应用系统设计时,不考虑EPROM的编程电路, 由专用编程器编程。 EPROM输出过程与SRAM输出过程完全相同,写时序 实际上是指编程时序。
A19～A0
IO/M 1 CE A19～A0 1M×1(0#) WE WR D0 D7～D0 D1 D2 D7 I/O CE A19～A0 1M×1(1#) WE I/O CE A19～A0 1M×1(2#) WE I/O CE A19～A0 1M×1(7#) WE I/O
1 M×1位构成1M×8位的存储器模块结构图
26
只读存储器ROM
在微机系统运行过程中只能对其进行读操作,而不能 进行写操作的一类存储器称为只读存储器。 只读存储器分类: 掩模ROM ——出厂前写入，不能修改 可编程ROM(PROM)——用户写入，不能修改 可擦除可编程ROM(EPROM)——紫外线擦除 电可擦除可编程ROM(EEPROM)——电擦除 闪速存储器(Flash ROM)。
A
控制信号
Y OE B
驱动后控制信号
AD0~15
A 数据发送/接受信号 DIR DT/R 数据允许信号 G DEN
D0~15 74LS245/8286
返回
13
最大方式基本配置
14
第二节
半导体存储器及其工作原理
1. 半导体存储器的分类与工作原理; 2. 半导体存储器的读/写操作时序。
15
存储器的分类
24
动态随机存取存储器(DRAM)
DRAM基本结构与SRAM大致相同,由存储体、地址译 码器、控制逻辑和数据I/O缓冲器构成; DRAM与SRAM的信息存储原理不同; DRAM存储内容需要定期刷新; DRAM芯片为了减少封装引脚,地址输入采用行、列两 路复用锁存方式(相应增加行与列选通信号); IRAM是近年来出现的一种新型DRAM芯片,它克服了 DRAM需要外加刷新电路的缺点,内部含有动态刷新电 路,使之兼有SRAM和DRAM的优点。
4
8086微处理器引脚图
40引脚DIP(双 列直插)封装
地址/数据分 时复用总线
地址/状态分 时复用总线 高8位数据允许/状态 分时复用 读控制信号 写控制信号 存储器I/O操作指示信号 数据发送/接受信号 数据允许信号 地址锁存允许信号
返回
5
BHE和A0的代码组合对应的操作
BHE
A0 0 1 0 1 1 0
21
典型SRAM芯片
常用型号: 6116、 6264、 62128 、 62256, 容量为： 2K×8、8K×8、16K×8、32K×8; 13 8 14 8 15 8
地址线(条)： 11 数据线(条)： 8
典型SRAM芯片命名与容量之间有一定关系。 典型SRAM芯片引脚图
22
典型SRAM芯片引脚
33
位数扩展举例
例2、2114(1 K×4位)扩展1 K×8位存储器。
A9～A0 芯片选择
1 CE A9～A0 2114(1#) WE I/O0～I/O3
WR
CE A9～A0 2114(2#) WE I/O0～I/O3
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
34
位扩展连接方法总结
1. 芯片的地址线全部并联且与地址总线连接。 2. 片选信号线并联,可以接控制总线中的存储器选择 信号,也可以接地址线高位,或接地址译码器的输 出端。 3. 读写控制信号并联接控制总线中的读写控制线。 4. 数据线分高低部分分别与数据总线相应位连接。
16
SRAM内部结构模型
存储体
地 址 线 I/O 三态 缓冲
A0 A1
芯片内部 D0~Dk
数据线
An-1
译 码 器 控制逻辑
CS OE WE
片选 读允许 写允许
17
SRAM结构说明
存储矩阵 多个基本存储单元电路构成存储矩阵,每个基本存 储单元可由一位或多位组成。通常引脚信号中的 D0 ～Dk 表示了每个基本存储单元的构成位数,如: k=0、3、7时,每个存储单元由1、4、8位构成。 地址译码器 地址译码器译码选择要访问的片内存储单元。地址 信号由外部访问者提供,地址引脚信号常由A0～An-1 构成,n与存储单元数目有关,存储单元数＝2n。
操
作
所用数据引脚
0 0 1 1 0 1
从偶地址单元开始读/写一个字 从奇地址单元或端口读/写一个字节 从偶地址单元或端口读/写一个字节
AD15~AD0 AD15~AD8 AD7~AD0
-无效 从奇地址开始读/写一个字(在第一个 总 线 周 期 将 低 8 位 数 据 送 到 AD15~AD0 AD15~AD8,下一个周期将高8位数据 送到AD7~AD0)
存储器按用途分类
内部存储器: 主要由半导体存储器构成,CPU可直接 访问,速度快。 外部存储器: 也称辅助存储器, 包括硬盘、软盘、光 盘、‘U盘’等,CPU不能直接访问,速度慢,但容量大, 也称为‘海量存储器’。
半导体存储器分类
RAM存储器: SRAM、DRAM、SDRAM、DDR等; ROM存储器: ROM、PROM、EPROM、E2PROM、 FLASH ROM等。
CLK
T2 T3,Tw
T4
③
I/O操作 存储器操作
M/IO 地址锁存 ALE BHE
A19/S6~A16/S3 AD15~AD0 A19~A16 S6~S3
①
②
地址输出
④ ⑥
数据输出
⑤
⑦
WR
READY
⑧
9
最小方式基本配置
RD WR M/IO CLK
时钟 发生器
READY RESET