计算机组成原理之存储扩展及地址译码分解
微机原理与接口第6章存储器扩展.ppt
各组芯片的地址范围
芯片组
RAM1
RAM2 RAM3
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A0
地址范围 2000H 23FFH 2400H 27FFH 2800H 2BFFH 2C00H 2FFFH
0
0 0
0
0 0
1 0 0
1 0 0 1 0 1
0
1 0
00 0000 0000(最低地址) 11 1111 1111(最高地址) 00 0000 0000 (最低地址) 11 1111 1111 (最高地址) 00 0000 0000 (最低地址) 11 1111 1111 (最高地址) 00 0000 0000 (最低地址) 11 1111 1111 (最高地址)
片内地址译码用于对各芯片内某存储单元的选择，片内地址译 码在芯片内部完成，连接时只需将相应数目的低位地址总线与 芯片的地址线引脚相连。 片间地址译码主要用于产生片选信号，以决定每一个存储芯片
在整个存储单元中的地址范围，避免各芯片地址空间的重叠。
片选信号通常要由高位地址总线经译码电路生成。
片间地址译码一般有线选法、部分译码和全译码等方法。
在控制总线中，与存储器相连的信号线为数不多，如
8086/8088最小方式下的 M/IO(8088为M/IO)、RD和 WR，最大方式 下的 MRDC 、 MWTC 、 IORC 和 IOWC 等，连接也非常简单，有时 这些控制线 ( 如 M/IO) 也与地址线一同参与地址译码，生成片选信 号。
2．存储器与数据总线的连接
时选中，故同组芯片的片选端应并联在一起。本例用2–4译码器
对两根高位地址线A10A11译码，产生4根片选信号线，分别与各
组芯片的片选端相连。
存储器的地址译码方式及其适用场合是些什么？
存储器的地址译码方式及其适用场合是些什么？（1）一维地址译码（或称为线选法），这种方法用于小容量的存储器芯片，（2）二维地址译码（即重合法），这种方法用于大容量的存储器芯片，存储器的扩展及地址线的位数是什么意思？（1）位扩展：当存储器的容量要求与芯片的容量相同，但位数不同，就需要进行位方向上扩展。
（2）字扩展：当存储器的位数与芯片的相同，但是容量不足时，就需要在字方向上扩展。
（3）字位同时扩展：是指在内存容量和数据位长宽两个方向上同时扩展。
当需要组成的内存容量为M，字长为N时，若已有芯片为m×n，所需芯片数＝（M∕m）×（N∕n）（4）地址线位数：如果存储器的容量＝2N，那么N就是整个存储器地址线的位数如果芯片的容量＝2n，那么n就是每个芯片地址线的位数RAS、CAS信号有什么用？请画一个原理图并说明它们是如何产生的？RAS和CAS是提供给外部RAM的行地址和列地址的选通信号。
图见课本。
8086CPU在组织系统时，为什么要把存储器分为奇和偶两个体？如何实现这种控制？由此推想，对32位CPU应该有几个控制信号，才能保证单字节，双字节和一个双字寻址都能进行的要求？8086的数据总线16位，但1个内存单元中存放的数是8位，为了一次对2个单元进行访问，要把存储器分为奇和偶两个体。
每个内存单元都一个地址，要访问2个单元时，从偶存储器开始，可用一个控制信号来选择。
那么，对32为CPU 应该有4个控制信号，才能保证单字，双字节和一个双字寻址都能进行的要求。
用存储器件组成内存时，为什么总是采用矩阵形式？请用一个具体例子说明。
简化选择内存单元的译码电路，通过行选择线和列选择线来确定一个内存单元，因而用存储器组成内存时，总是采用矩阵形式。
比如，要组成1K字节的内容，如果不用矩阵来组织这些单元，而是将它们一字排开，那么就要1024条译码线才能实现对这些单元的寻址。
如果用32*32的矩阵来实现排列，那么，就只要32条行选择线和32条列选择线就可以了。
第三章存储器、地址译码、总线(0000)
– 内部总线
• 处于CPU内部，用来连接片内运算器和寄存器等 各个功能部件的总线；
– 局部总线
• 主板上的信息通道，连接主板上各个主要部件， 而且通过扩展槽连接各种适配器； • ISA(industry standard architecture) • EISA(extension industry standard architecture) • PCI(peripheral component interconnect)
作业：8086系统中，用8K×8位的
RAM芯片构成16K×8位的数据存储器， 用16K×8位的ROM芯片构成32K×8 的程序存储器，请画出与CPU的连线 图并写出存储器的寻址范围（要求存 储器的起始地址为D0000H）。（地址 总线、数据总线可画粗实线表示总线， 译码器可用74LS138或其他逻辑器件）
3.3.3 微型机系统中的层次化局部总线
3.3.4 外部总线
• • • • 外部总线IDE和EIDE: 外部总线SCSI: 外部总线RS232C: 通用串行总线USB:
总线结构的优点
• 支持模块化设计
– 总线结构使得系统成为由总线连接的多个独 立的子系统，每个子系统对应一个模块；
• 开放性和通用性
– 每种总线都有固定的标准，而且其技术规范 完全公开；
• 灵活性好
– 有了总线后，系统的组合有一定的随意性， 系统主板上有多组总线扩展槽，每组对应一 种总线。
3.3.1 总线的分类和性能指标
第三章 存储器、地址译码、 总线
3.1 存储器
• 介绍几种常用典型的存储器的引脚
– SRAM: HM62256 – EPROM: 27C512
– EEPROM: W27E512
计算机组成原理存储器详解演示文稿
作主存、高速缓存。
时钟周期的若干倍
• 顺序存取存储器（SAM）
• 访问时按读/写部件顺序查找目标地址， 访问时间与数据位置有关
两步操作
等待操作 读/写操作
速度指标
平均等待时间 （ms） 数据传输率 （字节/秒）
第8页，共97页。
存储器分类
• 直接存取存储器（DM）
• 访问时读/写部件先直接指向一个小区域， 再在该区域内顺序查找。访问时间与数据 位置有关
• 随机存取：可按地址访问存储器中的任一单 元，访问时间与地址单元无关
RAM: 可读可写
SRAM: DRAM:
ROM: 只读不写
MROM： 用户不能编程 PROM： 用户可一次编程 EPROM： 用户可多次编程 EEPROM： 用户可多次编程
第7页，共97页。
存储器分类
速度指标：存取周期或读/写周期 （ns）
Y6 Y7
Y6 Y7
第26页，共97页。
地址译码结构
0 存储单元
A5
1
A4
A3
译
A2
码
A1
器
A064个单元6301A2
行
A1
译
A0
码
7
64个单元
0
1
7
列译码
• 单译码结构
单译•码双• 译双码译结码双构可简译化码芯片设计
• 主要采用的译码结构
A3A4A5
第27页，共97页。
片选和读写控制逻辑
• 片选端CS*或CE*
存储系统层次结构
• 物理存储器和虚拟存储器
• 主存-外存层次：增大容量
• CPU
件
主存
外存：为虚拟存储器提供条
计算机组成原理扩展指令
计算机组成原理扩展指令1. 简介计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一门基础课程，它主要研究计算机内部硬件组成、运行原理和指令系统等内容。
在计算机组成原理中，扩展指令是一种对计算机指令系统进行扩展的技术，可以增加计算机的功能和性能。
本文将介绍计算机组成原理中的扩展指令的概念、分类、实现方式以及应用场景等内容。
2. 扩展指令的概念扩展指令是指在原有指令系统的基础上，向计算机的指令集中增加新的指令。
这些新指令可以提供更高级的功能和更快的执行速度，从而提升计算机的性能。
扩展指令可以通过硬件或软件的方式实现。
硬件扩展指令是通过在计算机的中央处理器（CPU）中添加新的电路和逻辑来实现的。
软件扩展指令是通过编写新的指令集扩展程序，并在操作系统中加以支持来实现的。
3. 扩展指令的分类根据扩展指令的功能和用途，可以将其分为以下几类：3.1 算术扩展指令算术扩展指令是对计算机的算术运算功能进行扩展的指令。
常见的算术扩展指令包括浮点运算指令、向量运算指令和高级数学运算指令等。
通过使用这些扩展指令，可以提高计算机处理复杂数学运算的能力。
3.2 逻辑扩展指令逻辑扩展指令是对计算机的逻辑运算功能进行扩展的指令。
常见的逻辑扩展指令包括位操作指令、布尔运算指令和条件分支指令等。
通过使用这些扩展指令，可以提高计算机处理逻辑运算的能力。
3.3 存储扩展指令存储扩展指令是对计算机的存储器功能进行扩展的指令。
常见的存储扩展指令包括缓存控制指令、块数据传输指令和页面管理指令等。
通过使用这些扩展指令，可以提高计算机的存储效率和访问速度。
3.4 控制扩展指令控制扩展指令是对计算机的控制流程功能进行扩展的指令。
常见的控制扩展指令包括异常处理指令、中断指令和协程切换指令等。
通过使用这些扩展指令，可以提高计算机的控制流程处理能力。
4. 扩展指令的实现方式扩展指令可以通过硬件或软件的方式实现。
4.1 硬件扩展指令硬件扩展指令是通过在计算机的中央处理器（CPU）中添加新的电路和逻辑来实现的。
计算机组成原理之存储扩展及地址译码
共四十五页
4.2主存储器的连接(liánjiē)与控制
由于存储芯片的容量有限的，主存储器 往往要由一定(yīdìng)数量的芯片构成的。而 由若干芯片构成的主存还需要与CPU连 接，才能在CPU的正确控制下完成读写 操作。
12
共四十五页
4.2.1主存容量(róngliàng)的扩展
要组成一个(yī ɡè)主存，首先要考虑选片的问 题，然后就是如何把芯片连接起来的问题。 根据存储器所要求的容量和选定的存储芯 片的容量，就可以计算出总的芯片数，即 总片数＝
码）
26
共四十五页
地址(dìzhǐ)扩充（字扩充）
译 A19～A10 码
高位(ɡāo wèi)地
器
址线
低位地址(dìzhǐ) 线
A9～A0
D7～D0
0000000001
0000000000
片选端
-CE
-CE
（1）
（2）
A9～A0 D7～D0
A9～A0 D7～D0
27
共四十五页
片选端常有效(yǒuxiào)
A15 A14 00
SRAM芯片＃1
01
SRAM芯片＃2
10
SRAM芯片＃3
11
A13 A8 … A0
0 0 …0 ⌇
1 1 --- 1
0 0 …0 ⌇
1 1 --- 1
0 0 …0 ⌇
1 1 --- 1
0 0 …0 ⌇
1 1 --- 1
地址范围 0000H~3FFFH 4000H~7FFFH 8000H~BFFFH C000H~FFFFH
例如：00000H～07FFFH
选取的原则：高位地址全为0的地址
专题1 存储系统、存储器及译码
1 存储系统与半导体存储器的分类 1.1 存储系统
作用： 作用：用于存放当前运行的 程序和数据，是主机一部分。 程序和数据，是主机一部分。 内存储器 特点：通常用半导体存储器 特点： 作为内存储器。内存速度较高， 作为内存储器。内存速度较高， CPU可直接读写。 可直接读写。 可直接读写 作用：用于存放暂时不用的 作用： 程序和数据。 程序和数据。 外存储器 特点：容量大、速度较低、 特点：容量大、速度较低、 CPU不能直接读写。 不能直接读写。 不能直接读写 通过软、硬件结合，形成了内存-外存的存储层次 外存的存储层次， 存储系统 通过软、硬件结合，形成了内存 外存的存储层次， 即存储系统。 即存储系统。
2.1 存储器层次结构
呈现金字塔形结 构，越往上存储器 件的速度越快， 件的速度越快， CPU的访问频度越 的访问频度越 高；同时价格也越 高，系统拥有量越 小。
微型计算机存储层次图
2.1 存储器层次结构
寄存器位于塔顶端， 寄存器位于塔顶端， 数量有限、 数量有限、存取速度 最快。 最快。向下依次是 Cache、主存储器、 、主存储器、 辅助存储器。 辅助存储器。位于塔 底的存储设备， 底的存储设备，其容 量最大， 量最大，每位价格最 但速度最慢。 低，但速度最慢。
微型计算机存储层次图
2.1 存储器层次结构
狭义三层： 狭义三层： Cache、内存、外存。 、内存、外存。 广义四层： 广义四层： 加上CPU寄存器构成微 加上 寄存器构成微 处理器四层存储体系。 处理器四层存储体系。 存储器的层次结构主要 体现在缓存−主存和主存− 体现在缓存−主存和主存− 辅存这两个存储层次上。 辅存这两个存储层次上。
（1）单译码方式（一维译码） ）单译码方式（一维译码）
微机原理与接口技术课件：10 存储器与存储扩展
（b）单管动态RAM存储单元
04:47
微机原理与接口技术
勤读力耕 立己达人
3.2 动态读写存储器（DRAM）
1. 动态读写原理
DRAM是利用电容存储电荷的原理来保存信息的，它将晶体管电
容的充电状态和放电状态分别作为1和0。
Байду номын сангаас
特点：集成度高，功耗低。 速度慢于SRAM，需要不断刷新。
VDD
读出时：
读选线
A0-A11
(1) 4K╳8
CS
(2) 4K╳8
CS
AAA111234
存储器线选译码电路图
▲方法：用某一扩展位直接作 为片选信号。
(3) 4K╳8
▲优点：无译码电路，线路简
单，成本低。
CS
▲缺点：有地址重叠现象,浪费 大量的存储空间。
04:47
微机原理与接口技术
5.2 存储器的译码方法
1. 线选译码法
预充T4
先给预充脉冲，
T1导通，使读数
据线寄生电容
Cg充电到VDD，
T1
然后启动读选线 写选线
为1，进行读出 写
操作。
数
据
控
线
制
刷
新
T3
T2
Cg
读数据线
1 读 控 制
CD
数 据 输 出
字选线
Cg
T1
数据线 CD
（a）三管动态RAM存储单元
（b）单管动态RAM存储单元
04:47
微机原理与接口技术
勤读力耕 立己达人
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微机原理与接口技术
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3.2 动态读写存储器（DRAM）
微机原理与接口技术：10存储器与存储扩展PPT课件
ARM Cortex-M微控制器与外部存储 器的连接，采用间接连接方式，通过 MMU进行地址映射和数据传输，实现 多任务处理和内存管理。
05 存储器的应用与发展趋势
嵌入式系统中的存储器应用
1
嵌入式系统中的存储器主要用于存储程序代码、 数据以及运行过程中产生的临时数据。
2
嵌入式系统中的存储器需要具备高速、低功耗、 可靠性和稳定性等特点，以满足实时性和可靠性 的要求。
03
大容量存储技术可以采用分布 式存储、云存储等技术，实现 数据的集中管理和高效利用。
非易失性存储器的应用前景
非易失性存储器能够在掉电或 重启后保持数据不丢失，因此
具有广泛的应用前景。
非易失性存储器可以用于保 存程序代码、配置参数、加 密密钥等重要数据，保证系
统的可靠性和安全性。
非易失性存储器的发展趋势是 不断缩小体积、提高容量和降 低成本，未来有望成为主流的
03 存储器的扩展技术
存储器扩展概述
存储器扩展的概念
01
当微机的内存不足时，可以通过扩展存储器来增加内存容量。
存储器扩展的必要性
02
随着应用程序和操作系统的日益复杂，对内存的需求也在不断
增加，因此扩展存储器是必要的。
存储器扩展的方法
03
可以通过并行扩展和串行扩展两种方法来扩展存储器。
并行扩展技术
只读存储器（ROM）
总结词
ROM是一种非易失性存储器，其数据在制造过程中被写入并永久保存。
详细描述
ROM的存储单元由熔丝、二极管或晶体管等非易失性元件组成。在制造过程中，数据被写入ROM并永久保存， 无法更改。ROM常用于存储固定程序和数据，如计算机的基本输入输出系统（BIOS）。
地址译码方式详解
存储器是用来存放数据的集成电路或介质，常见的存储器有半导体存储器（ROM 、RAM ）、光存储器（如CD 、VCD 、MO 、MD 、DVD ）、磁介质存储器（如磁带、磁盘、硬盘）等。
存储器是计算机极为重要的组成部分，有了它计算机才具有存储信息的功能，组成部分，有了它计算机才具有存储信息的功能，使计算机可以脱离人使计算机可以脱离人的控制自动工作。
的控制自动工作。
单片机系统中主要使用的存储器是半导体存储器，从单片机系统中主要使用的存储器是半导体存储器，从使用功能上，可分为随机存取存储器（RAM ）和只读存储器（ROM ）两类。
RAM 主要用于存放各种现场数据、中间计算结果，以及主机与外设交换信息等，它的存储单元的内容既可读出，又可写入。
ROM 中存储的信息只能读出，不能写入，如PC 机主板上的存放BIOS 程序的芯片就是ROM 存储器。
2.3.1 RAM 存储器RAM 存储器是指断电时信息会丢失的存储器，但是这种存储器可以现场快速地修改信息，所以RAM 存储器是可读写存储器，一般都作为数据存储器使用，用来存放现场输入的数据或者存放可以更改的运行程序和数据。
根据其工作原理不同，可分为以下两类：基于触发器原理的静态读写存储器（SRAM ，Static RAM ）和基于分布电容电荷存储原理的动态读写存储器（DRAM ，Dynamic RAM ）。
一般SRAM 用于仅需要小于64KB 数据存储器的小系统或作为大系统中高速缓冲存储器；而DRAM 常用于需要大于64KB 的大系统，这样刷新电路的附加成本会被大容量的DRAM低功耗、低成本等利益所补偿。
SRAM的基本结构如图所示。
RAM的结构大体由三部分组成：地址译码器，存储矩阵，输入/输出电路。
SRAM的基本结构1. 地址译码方式地址译码有两种方式，一种是单译码方式，或称为字结构方式；另一种是双译码方式，或称为X-Y译码结构。
1）单译码方式16字×4位的存储器共有64个存储单元，排列成16行×4列的矩4阵，每个小方块表示一个存储单元。
计算机组成原理9-存储器
ABC 0 0 00 0 0 11 0 1 02 0 1 13 1 0 04 1 0 15 1 1 06 1 1 17
ABC 0 0 00 001 010 0 1 13 100 1 0 11 1 1 02 111
30
奇偶校验码
• 奇偶校验码是主存采用的一种最简单的行之有效的方法。
1）构成法则：
1011 0001 1011 0001 1 1011 0001 0
//1的个数为奇数 //1的个数为偶数
校验码包含 有效信息和校验位
• 奇偶校验逻辑 主要采用异或门校验码的生成和检错。
32
奇偶校验码
校验位( 偶形成 ) ⊕
1：奇数个1 0：偶数个1
⊕
⊕
⊕⊕⊕⊕ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
37
海明校验
例：N=7，k=4 , r=3的海明码位数为：
位号 Pi占位
123456 7 P1 P2 A1 P3 A2 A3 A4
A1~A4 为有效信息， 海明码的每一位都被P1，P2，…，Pr中的一至若干位所校验。 规律：第i位由校验位位号之和等于i的那些校验位所校验。 如：第5位，被P1、P3校验，
• 部分译码方式 地址不唯一
A15 A14 A13 A12 A11 C A10 P U A9
A0
D4~D7 D0~D3
3/8
译码器
12
CPU和主存的连接
• 系统模式 1）最小系统模式 2）较大系统模式 3）专用存储总线模式 速度匹配与时序控制
CPU 操作和访存操作的时钟周期 时钟周期 总线周期：CPU通过系统总线对存储器的一次读 写操作。由数个时钟周期组成
A15 A14 A13 A12
存储器的位扩展电路原理
存储器的位扩展电路原理
存储器的位扩展电路原理是计算机存储器中一个重要的技术，它通过增加存储器的数据线宽度来增加存储器容量。
这种原理的实现，需要将多个存储器芯片并联起来，以增加存储字长。
在微机系统的存储器中，如果所选择的存储器芯片的字长不足8位，那么就需要进行位扩展，以构成系统所需的存储器子系统电路。
位扩展电路的实现方式是将几片存储器芯片并联起来，每片芯片之间通过数据线连接，从而形成一个更大的存储器系统。
这种扩展方式不仅可以增加存储容量，还可以提高数据传输速率和系统的整体性能。
在实际应用中，位扩展电路的原理可以应用于不同类型的存储器芯片，如DRAM、SRAM、Flash Memory等，以提高这些存储器芯片的数据线宽度和存储容量。
专题1 存储系统、存储器及译码
3.2 动态读写存储器（DRAM）
3. DRAM芯片举例 芯片举例
目前常用的有4164（64K×1Bit）、 （ ）、41256（256K×1Bit）、 目前常用的有 × ）、 （ × ）、 41464（64K×4Bit）和414256（256K×4Bit）等类型。 （ × ） （ × ）等类型。 （1）DRAM 4164的存储芯片结构 ） 的存储芯片结构
（1）正常读 写存储器也是一次刷新 ）正常读/写存储器也是一次刷新 （2）每隔 ）每隔2mS单独周期性刷新一次 单独周期性刷新一次 其时间称为刷新周期。 ●结构上是采用按行刷新-----其时间称为刷新周期。 结构上是采用按行刷新 其时间称为刷新周期 内部划分成小矩阵，这样所有的矩阵同时进行刷新。 ●内部划分成小矩阵，这样所有的矩阵同时进行刷新。
分类
掩模ROM
只读存储器 （ROM）
可编程ROM （PROM）
电可擦除ROM （EEPROM） 半 导 体 存 储 器
可擦除ROM （EPROM）
非易失型RAM （NVRAM）
双极型RAM 随机存储器 （RAM） MOS型RAM
静态RAM （SRAM）
动态RAM （DRAM）
组合RAM （IRAM）
但二次锁存地址的芯片有差别。 但二次锁存地址的芯片有差别。
CPU与存储器的连接 5 CPU与存储器的连接
5.1 连接存储器的基本问题 1. 把握要领 紧扣三总线 把握要领---紧扣三总线
AB
AB 地址总线与容量对应； 地址总线与容量对应； 均经锁存器与M全部对应相连 均经锁存器与 全部对应相连 接。
1.2 半导体存储器的分类及特点
1. 半导体存储器的分类
按器件原理分：有双极型、 型存储器； 按器件原理分：有双极型、MOS型存储器； 型存储器 按存取方式分：有随机存取（RAM）和只读存储 按存取方式分：有随机存取（ ） 器（ROM）； ）； 按存储原理分：有静态（ 按存储原理分：有静态（SRAM）和动态（DRAM） ）和动态（ ） 新近推出闪速存储器（ ），既具有 易读、 新近推出闪速存储器（Flash），既具有 ），既具有RAM易读、 易读 体积小、集成度高、速度快等优点， 写、体积小、集成度高、速度快等优点，又 断电后信息不丢失等优点。 有ROM断电后信息不丢失等优点。 断电后信息不丢失等优点
计算机组成原理详解
计算机组成原理详解计算机组成原理是研究计算机系统的组成和工作原理的学科，它涉及计算机硬件和软件的各个方面，包括计算机的组件、功能模块、数据传输和处理等等。
在本文中，我们将详细介绍计算机组成原理的相关知识。
一、计算机的基本组成计算机是由硬件和软件两个部分组成的。
硬件部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和各种接口。
而软件部分则包括操作系统、应用软件和系统软件等。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行计算机的各种指令和数据处理操作。
CPU由控制器和运算器组成，其中控制器负责指令的解码和执行，而运算器负责数据的运算和处理。
2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令。
根据存储介质的不同，存储器可分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器用于存储当前正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。
3. 输入设备和输出设备输入设备用于向计算机输入数据和指令，常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。
而输出设备则用于将计算机处理后的结果展示给用户，如打印机、显示器和音响等。
二、数据传输与控制数据传输是计算机组成原理中的重要内容之一，它指的是计算机内部和外部各个部件之间的数据传输和交换。
计算机通过总线系统实现各个组件之间的通信和数据传输。
1. 内部总线内部总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道，包括地址总线、数据总线和控制总线等。
地址总线用于传输指令和数据的地址，数据总线用于传输数据本身，而控制总线则用于传输控制信号。
2. 外部总线外部总线是计算机与外部设备之间进行数据传输的通道，包括系统总线、I/O总线和存储总线等。
系统总线连接CPU、内存和I/O设备，用于传输指令和数据。
I/O总线则用于连接输入设备和输出设备，实现数据的输入和输出。
三、指令的执行过程计算机执行程序的过程可以简化为取指令、译码、执行和存储结果等几个步骤。
具体流程如下：1. 取指令CPU从内存中取出一条指令，并将其存储在指令寄存器中。
第二章 存储器扩展及地址译码
第二章 存储器扩展、地址译码4．1 CCR 寄存器CCR 寄存器的装载过程：当CPU 上电或CPU 复位后，在10个状态周期的复位序列中，CPU 从外部存储器地址为2018H （CCB 芯片配置字节）处，读取内容，然后将此内容装入CCR 寄存器。
所以设置CCR 寄存器的方法：在外部存储器地址为2018H 处，写入CCR 寄存器的内容，在CPU 上电运行时，CPU 自动将此内容装入CCR 寄存器中。
CCR.1是总线宽度选择位，选择外部数据总线是8位还是16位（80C196），因为8098只有八条数据线，所以此位因设成0。
CCR.2和CCR.3用来确定总线的工作方式，共有四种总线工作方式1）1：16位／0：8位）IRO0，IRO1（CCR.4，CCR.5）用来确定总线等待周期的数量，调整总线的工作速度。
LOC0，IOC1（CCR.6，CCR.7）针对CPU 内部有程序存储器的96系列单片机的。
这两位可以对CPU 内部程序存储器的内容进行读写保护，防止非法得到程序内容。
对于8098、80C196这种内部无程序存储器的芯片，这两位可以是任意值。
4.2总线的标准工作方式A 、地址／数据总线CPU 的外部地址／数据总线由P3、P4口构成。
地址线有16条，数据线有八条。
低八位地址线和数据线分时复用。
P3.0~P3.7对应AD0~AD7，P4.0~P4.7对应A8~A15。
分时复用：CPU 操作外部地址／数据总线时，先送出相应的16位地址（P3.0~P3.7为低八位，P4.0~P4.7为高八位），然后P3.0~P3.7变成数据总线，送出数据或接收数据，此时P4.0~P4.7仍为高八位地址。
所以分时复用的概念：P3.0~P3.7作为既作为低八位的地址线也作为数据总线，P4.0~P4.7只作为高八位的地址总线。
时序图：问题：当CPU 的低八位地址／数据总线作为数据总线时，低八位的地址信号就消失了，但对于存储器来说，在整个读写过程中在存储器的地址线上，地址信号必须有效，如何在外部存储器的地址线保存CPU 送出的地址信号？解决方法：利用锁存器和ALE 信号（地址锁存信号）。
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位扩展连接举例
地 址 A0 总 线 A15 数 据 总 线
. . . . . . . . . . . . . . . . 64K×1
1 2 3 4 5 6 7 8 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O
__ CS ___ WE __ CS 64K×8 芯片组 D7～D0 ___ WE
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4.2主存储器的连接与控制
由于存储芯片的容量有限的，主存储器 往往要由一定数量的芯片构成的。而由 若干芯片构成的主存还需要与CPU连接， 才能在CPU的正确控制下完成读写操作。
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4.2.1主存容量的扩展
要组成一个主存，首先要考虑选片的问题， 然后就是如何把芯片连接起来的问题。根 据存储器所要求的容量和选定的存储芯片 的容量，就可以计算出总的芯片数，即总 片数＝ 将多片组合起来常采用位扩展法、字扩展 法、字和位同时扩展法。
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1.位扩展（续） CPU将提供16根地址线、8根数据线与存储器相 连；而存储芯片仅有16根地址线、1根数据线。 具体的连接方法是：8个芯片的地址线A15～A0 分别连在一起，各芯片的片选信号/CS以及读写 控制信号/WE也都分别连到一起，只有数据线 D7～D0各自独立，每片代表一位。 当CPU访问该存储器时，其发出的地址和控制信 号同时传给8个芯片，选中每个芯片的同一单元， 相应单元的内容被同时读至数据总线的各位，或 将数据总线上的内容分别同时写入相应单元。
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1.位扩展 位扩展是指只在位数方向扩展（加大字 长），而芯片的字数和存储器的字数是一 致的。位扩展的连接方式是将各存储芯片 的地址线、片选线和读写线相应地并联起 来，而将各芯片的数据线单独列出。 如用64K×1的SRAM芯片组成64K×8的存 储器，所需芯片数为： 64K×8/64K×1=8片
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2.存取速度（续） ⑶ 主存带宽Bm 主存的带宽又称为数据传输率，表示每秒从主存 进出信息的最大数量，单位为字每秒或字节每秒 或位每秒。目前，主存提供信息的速度还跟不上 CPU处理指令和数据的速度，所以，主存的带宽 是改善计算机系统瓶颈的一个关键因素。为了提 高主存的带宽，可以采取的措施有： 缩短存取周期； 增加存储字长； 增加存储体。
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4.1.2主存储器的存储单元
位是二进制数的最基本单位，也是存储器存储信 息的最小单位。一个二进制数由若干位组成，当 这个二进制数作为一个整体存入或取出时，这个 数称为存储字。存放存储字或存储字节的主存空 间称为存储单元或主存单元，大量存储单元的集 合构成一个存储体，为了区别存储体中的各个存 储单元，必须将它们逐一编号。存储单元的编号 称为地址，地址和存储单元之间有一对一的对应 关系。
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2.存取速度（续） ⑵ 存取周期Tm 存取周期又可称作读写周期、访内周期，，即 连续两次访问存储器操作之间所需要的最短时间。 显然，一般情况下，Tm＞Ta。这是因为对于任何 一种存储器，在读写操作之后，总要有一段恢复 内部状态的复原时间。对于破坏性读出的RAM， 存取周期往往比存取时间要大得多，甚至可以达 到Tm=2Ta，这是因为存储器中的信息读出后需要 马上进行重写（再生）。
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注意：通常情况下，应认为1MB代表1024KB。
2.存取速度 ⑴ 存取时间Ta 存取时间又称为访问时间或读写时间，它是指从 启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 例如：读出时间是指从CPU向主存发出有效地址 和读命令开始，直到将被选单元的内容读出为止 所用的时间；写入时间是指从CPU向主存发出有 效地址和写命令开始，直到信息写入被选中单元 为止所用的时间。显然Ta越小，存取速度越快。
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3.可靠性 可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读写 的概率。通常，用平均无故障时间MTBF来衡量 可靠性。 4.功耗 功耗是一个不可忽视的问题，它反映了存储器件 耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。通常 希望功耗要小，这对存储器件的工作稳定性有好 处。大多数半导体存储器的工作功耗与维持功耗 是不同的，后者大大地小于前者。
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4.1.2主存储器的存储单元（续）
PDP-11机是字长为16位的计算机，主存按 字节编址，每一个存储字包含2个单独编址 的存储字节，它被称为小端方案，即字地 址等于最低有效字节地址，且字地址总是 等于2的整数倍，正好用地址码的最末1位 来区分同一个字的两个字节。
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4.1.3主存储器的主要技术指标
1.存储容量 对于字节编址的计算机，以字节数来表示 存储容量；对于字编址的计算机，以字数 与其字长的乘积来表示存储容量。如某机 的主存容量为64K×16，表示它有64K个存 储单元，每个存储单元的字长为16位，若 改用字节数表示，则可记为128K字节 （128KB）。
但在表述硬盘的存储容量时，目前习惯上1MB指1000KB。
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4.1.1主存储器的基本结构
主存通常由存储体、地址译码驱动电路、 I/O和读写电路组成。
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4.1.1主存储器的基本结构（续）
存储体是主存储器的核心，程序和数据都存放在存 储体中。 地址译码驱动电路实际上包含译码器和驱动器两部 分。译码器将地址总线输入的地址码转换成与之对 应的译码输出线上的有效电平，以表示选中了某一 存储单元，然后由驱动器提供驱动电流去驱动相应 的读写电路，完成对被选中存储单元的读写操作。 I/O和读写电路包括读出放大器、写入电路和读写控 制电路，用以完成被选中存储单元中各位的读出和 写入操作。
等效为
4、存储系统和结构
存储系统是由几个容量、速度和价格各 不相同的存储器构成的系统。设计一个 容量大、速度快、成本低的存储系统是 计算机发展的一个重要课题。本节重点 数据在主存中的存放方法和主存储器容 量的各种扩展方法。
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4.1主存储器的组织
主存储器是整个存储系统的核心，它用来 存放计算机运行期间所需要的程序和数据， CPU可直接随机地对它进行访问。