存储器的扩展
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。
存储器扩展实验
实验一存储器扩展实验
1 实验目的
1)、熟悉存储器扩展方法。
2)、掌握存储器的读/写
2 实验预习要求
1)、复习教材中存储器扩展的有关内容，熟悉存储器扩展时地址总线、控制总线及数据总线的连接方法，
了解静态RAM的工作原理。
2)、预先编写好实验程序。
3 实验内容
1)、连接电路
2)、编写程序，将字母‘A’~‘Z’循环存储在扩展的SRAM 62256存储器芯片D8000H开始的单元中，然
后再将其从62256中读出并在屏幕上显示。
4 实验提示
1）、62256芯片的容量为32K⨯8位，芯片上的地址引脚A0~A14（共15根）连接至系统的地址总线A1~A15，用来对片内32K个存储单元进行寻址。
片选信号CS接至实验台的MY0。
芯片上的8个数据引脚D0~D7直接与系统的数据引脚相连。
控制信号RD、WR分别连接到实验台的MRD#和MWR#。
写操作时，芯片上的控制信号CS=0，WR=0，RD=1；读操作时，CS=0，RD=0，WR=1。
2）、实验程序流程图如图所示。
5 实验报告要求
1)、根据流程图编写实验程序，并说明在实验过程中遇到了哪些问题，是如何处理的。
2)、总结存储器系统的基本扩展方法。
3)、写出实验小结，内容包括实验心得（收获）、不足之处或今后应注意的问题等。
第5章 单片机存储器扩展
11000000000000000~1101111111111111，即C000H~DFFFH；
11100000000000000~1111111111111111，即E000H~FFFFH。
•采用地址译码器的多片程序存储器的扩展（译码法）
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的地
21×210 = 211
地址空间： A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0000H 07FFH
最高地址： １
MCS-51单片机寻址范围：64KB
26×210 = 216即16位地址线
地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7··A0 单片机 ·· ·· × × × × × A10A9A8A7··A0 6116 ·· ·· 2KB
25 = 32
上式中：“×”表示0或1。
即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。 只有限定A15··A11的取值才能确定6116在系统中的地址 ·· ·· 范围。如，P2.5 = 1 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3 假定全为1
例2 使用两片2764扩展16 KB的程序存储器，采用线选法选
中芯片。扩展连接图如图所示。以P2.7作为片选，当P2.7=0时，
选中2764(1)；当P2.7=1时，选中2764(2)。因两根线(A13、A14)
未用，故两个芯片各有22=4个重叠的地址空间。它们分别为
用两片2764 EPROM的扩展连接图
则: 6116地址范围是B800H ~ BFFFH。
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。
接下页
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。
接下页
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 外部存储器的扩展
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
62128
Vcc WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 11
采用线选法外扩3片6264RAM的接口电路
思考一下：3片6264RAM的各自所占的地址空间？
12
采用译码法外扩4片62128RAM的接口电路
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27128
Vcc PGM A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
27256
Vcc A14 A13 A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3
目前常用的编程方法主要有两种：一种是使用通用编
程器编程，比如RF1800，另一种是使用下载型编程器进 行编程。下面介绍如何对AT89S51片内的Flash存储器进 行编程。
23
23
AT89C5X与AT89LV5X之间的主要区别： 1.AT89LV5X工作电压为2.7~6V,可在低电压条件下工作。
24 。 2. AT89LV5X振荡器的最高频率为12MHz，而AT89C5X振荡器的最高频率为24MHz
17
MCS-51
P2.7-2.0
P0.7-0.0
ALE
W
R
D R
D7-D0
74LS138
74LS373
A
B
C
G2B
G2A
G
1
G
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
单片机课件8 单片机的存储器的扩展
MCS-51单片机的地址总线为16位，它的存储器最大的 扩展容量为216，即64K个单元。
2013-6-27
单片机原理及其应用
20
8.3 程序存储器扩展
8.3.2 外部程序存储器扩展原理及时序
（一） 外部程序存储器扩展使用的控制信号
（1）EA——用于片内、片外程序存储器配置， 输入信号。当EA=0时，单片机的程序存储器全部为扩 展的片外程序存储器；当EA=1 时，单片机的程序存 储器可由片内程序存储器和片外程序存储器构成，当 访问的空间超过片内程序存储器的地址范围时，单片 机的CPU自动从片外程序存储器取指令。 （2）ALE——用于锁存P0口输出的低8位地址。 （3）PSEN ——单片机的输出信号，低电平时， 单片机从片外程序存储器取指令；在单片机访问片内 2013-6-27 单片机原理及其应用 程序存储器时，该引脚输出高电平。
2013-6-27 单片机原理及其应用 11
8.2 半导体存储器
8.2.2 只读存储器 只读存储器（Read Only Memory，ROM），ROM 一般用来存储程序和常数。ROM是采用特殊方式写入 的，一旦写入，在使用过程中不能随机地修改，只能从 其中读出信息。与RAM不同，当电源掉电时，ROM 仍 能保持内容不变。在读取该存储单元内容方面，ROM 和RAM相似。只读存储器有掩膜ROM、PROM、EPROM、 E2PROM（也称EEPROM）、Flash ROM等。它们的区 别在于写入信息和擦除存储信息的方式不同。
51单片机外部存储器的扩展
一、地址线旳译码
存储器芯片旳选择有两种措施：线选法和译码法。
1、线选法。所谓线选法，就是直接以系统旳地址线作为 存储器芯片旳片选信号，为此只需把用到旳地址线与存储 器芯片旳片选端直接相连即可。 2、译码法。所谓译码法，就是使用地址译码器对系统旳 片外地址进行译码，以其译码输出作为存储器芯片旳片选 信号。译码法又分为完全译码和部分译码两种。
ALE
8051
LE OE
P0.7
8D 8Q
P0.6
7D 7Q
P0.5
6D 6Q
P0.4
5D 5Q
P0.3
4D 4Q
P0.2
3D 3Q
P0.1
2D 2Q
P0.0
1D 1Q
74HC573 地址总线扩展电路
OE：输出允许端，为0
时芯片有效。
A7
LE：锁存控制端，高电
A6 平时，锁存器旳数据输出端
A5 Q旳状态，与数据输入端D
（1）完全译码。地址译码器使用了全部地址线，地址与存储 单元一一相应，也就是1个存储单元只占用1个唯一旳地址。
（2）部分译码。地址译码器仅使用了部分地址线，地址与存 储单元不是一一相应，而是1个存储单元占用了几种地址。
❖ 二、扩展存储器所需芯片数目旳确定
❖
若所选存储器芯片字长与单片机字长
一致，则只需扩展容量。所需芯片数目按下式
07~00 I0~I7
× 8 ）
扩
锁存器
展
74 HC 573 D0~D7
8位数据
RD
OE
WR
GND WE
图2.2-13 8031与6264的连接
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。
51单片机外部存储器扩展
式。
二、地址译码器法 经过地址译码器，使用较少旳地址信号编码产生较多旳译码信
号，从而实现对多块存储器及I/O器件旳选择。
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
10.3 外部存储器扩展 外部存储器旳扩展涉及程序存储器和数据存储器，这两种扩展
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
10.1.1 I/O口扩展概述
因为MCS-51旳外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址旳， 所以，顾客能够把外部64KB旳数据存储器RAM空间旳一部分作为 扩展外围I/O旳地址空间。这么，单片机就能够像访问外部RAM 存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
第10章 51单片机外部存储器扩展
10.1 外部I/O旳扩展 10.2 存储器概述 10.3 外部存储器扩展
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
第10章 51单片机外部存储器扩展 10.1 外部I/O旳扩展
InteL企业常用外围器件如表10-1所示。
器件型号 8255A
8155/8156 8243 8279 8251 8253
器件名称 可编程外围并行接口 可编程RAM/IO扩展接口
I/O扩展接口 可编程键盘/显示接口
可编程通信接口 可编程定时/计时器
第410章章 M51单CS片-5机1单外片部机存系储统器功扩能展的扩展
SCL
起始/停止时序 写周期时序
SDA
ACK
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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2864A提供软件查询的标志号，以判定数据是否完成对EEPROM的 写入。2864A有内部地址锁存，并且有16字节的数据“页缓冲器”， 允许对页快速写入，在片上保护和锁存数据信息。 2864A的工作方式： 读出方式：与EPROM、RAM 相同 写入方式：1、写入方式分两个周期（1）向页装入周期。（2）页 内容存储周期
多片存储器扩展设计时，可用P2口的高位地址线连接各片存储器的 片选线CE、，而后求出它们的不同的地址范围。 用两片2732扩展8KB程序存储器如图3所示。
图3 两片2732扩展8KB程序存储器
图3 中，第一片2732的地址范围为B000H~BFFFH，第二片2732的地 址范围为7000H~7FFFH。
EEPROM是电擦除可编程只读存储器，它的主要特点是能在 计算机系统中进行在线修改，即在正常 工作电压下进行读写， 并能在断电的情况下保持修改的结果。 （1）EEPROM2817A芯片 A0~A10：地址线 I/O0~I/O7：数据线 CE/：片选线
OE/：输出使能端
WE/：写使能端 NC：空脚
2817A由于其内设有编程所需的高压脉冲产生电路，因而无需外 加编程电源和写入脉冲即可工作。其工作电源电压为+5V。
2、一次向页装入的操作必须在同一个20微秒内完成，并保证在本 次页装入过程是对同一页装入，即地址的高8位保持不变。
3、如果对页暂存器某一单元中写入多于一个字节时，而这些多写 的内容都 是在同一次页装入过程中出现，那么，最后写入的数据才 被作为有效数据处理，先前的不保留。在2864A内部定时器判定超
4、在页内容存储周期，如对该2864A执行读出操作，这时读出的是 最后写入的字节，但是它的最高位将是原来字节最高位的反码。
2、EPROM接口设计 EPROM为紫外线擦除电可编程只读存储器。这些芯片上均有一个 玻璃口，在紫外光照射20分钟左右，存储器中的各位信息均变为1， 此时可通过相应的编程器将工作程序固化到这些芯片中。 （1）2716EPROM或2732EPROM芯片
A0~A10:地址线
D0~D7：数据线 CE/：片选线
2、数据存储器的扩展设计
6116静态RAM 为正+5V供电
图八 扩展6116的连线图 6116与8031的硬件连接如图八所示，地址空间为0000H—07FFH A0~A10：地址线 D0~D7：双向数据线 G/：读允许线 W/：写允许线 E/：片选线
三、扩展数据和程序存储器综合举例
CPU选择扩展芯片的过程称为片选，片选在电路形式上有两种， 一种为线选法，另一种为译码法。 1、线选法 线选法是把单片机高位地址分别与要扩展的芯片的片选端相连， 控制选择高位地址线的不同信号以达到选片目的，其优点是接线 简单，适用于扩展芯片较少的场合，缺点是芯片的地址不连续， 地址空间的利用率低。 例：选用8051扩展两片数据存储器（6264）和两片程序存储器 2764，采用线选法电路如图九所示。
由P2口和地址锁存器输出的地址对应单元指令字节传送到P0口上 供CPU读取。 在一个机器周期内CPU访问两次外部程序存储器，在选择EPROM 的芯片时，除了考虑容量之外，还必须使EPROMR的读取时间与 主机的时钟匹配。 单片机的存储器扩展一般有两种设计方法：线选法和译码法。所 谓线选法就是将存储器的片选线CE/接P2口的某位地址线来确定扩 展芯片的地址，而译码法需要用地址译码器来选择地址，这样可 充分利用地址资源。
图1 MCS-51单片机外部程序存 储器的扩展 在CPU访问外部程序存储器时，P2口输出地址高8位，P0口分时 输出低8位地址和数据。控制信号ALE上升为高电平后，P0口输 出低8位地址，P2口输出高8位地址，，由ALE的下降沿将P0口输 出的低8位地址锁存到外部地址锁存器中，接着P0口由输出方式 变为输入方式，等待从程序存储器读出指令，而P2口输出的高8 位地址不变。紧接着程序存储器选通信号PSEN/变为低电平有效
2864A编程因素的考虑： 1、由于时间关系，向2864A写时不能是两组不同空间中传送， 如程序存储器与数据存储器之间。故向2864A写之前必须换成相 同空间。
2、利用页内容存储阶段时，如果执行一条读出指令，读出的最 高位将会读到最后送入页暂存器字节最高位的反码，这个反码 保留到存储周期的完成为止。
当地址锁存允许信号ALE为高电平时，P0口输出低8位地址，在 ALE的下降沿将此地址打入外部地址锁存器，接着P0口变为输入方 式，读信 号有效，选通外部RAM，相应存储单元的内容出现在P0 口上，由CPU读入累加器。写与读相似，在ALE下降为低电平后， WR/信号才有效，P0口上出现的数据写入相应的RAM单元。 常用的数据存储器有静态RAM和动态RAM，由于静态RAM无需考 虑刷新问题，所以接口简单，常用。
2764芯片 A0~A12:地址线 D0~D7：数据线
CE/：片选线
OE/：数据输出选通线 VPP：编程电源 VCC：主电源 GND：地
PGM/：编程脉冲输入
扩展2764或27128的连接图如图4所示
图4 扩展16KB EPROM27128系统图
地址范围为4000H~7FFFH
3、扩展EEPROM接口设计
2817A在写入一个字节的指令码或数据之前，自动地对所要写入 的单元擦除，因而无需进行专门的字节擦除操作。可见使用 2817AEEPROM就如同使用静态RAM一样。 2817A的读操作与普通EPROM的读出相同，所不同的只是可以在 线进行字节的写入。当向2817A发出字节写入命令后，2817A便锁 存地址，数据及可控制信号，从而启动一次写操作。在此期间 2817A 的RDY/BUSY/脚呈低电平，表示2817A正在进行写操作， 此时它的数据总线呈高阻状态，因而允许处理器在此期间执行其 它的任务。一旦一次字节写入操作完毕，2817A便将RDY/BUSY/ 线置高，由此来通知处理器，此时处理器又可以对2817A进行新 的字节读、/写操作。 扩展2817A的连接图如图五所示
进行写入，并不占用主机过多的时间。图五所示扩展一片2817A 的地址范围为0000H~07FFH
（2）2864AEEPROM芯片
A0~A12：地址线
I/O0~I/O7：数据线 CE/：片选线 OE/：输出使能端 WE/：写使能端
2864A片内设有编程所需的高压脉冲产生电路，因而无需外加编程 电源和写入脉冲即可工作。
MOV R0，#SOURCE
MOV R1 ，#LENGTH MOV DPTR ,#OBJECT LOOP： MOV A, @R0 MOVX @DPTR ,A
MOV DPH , R3
CHECK：MOVX A, @DPTR XRL A, @R0 JB ACC.7 , CHECK RET
MOV R2, DPL
扩展2864A的连线如图六所示
图六 扩展2864A的连线图 图六示扩展2864A的地址为0000H~1FFFH. 例：结合硬件电路，向2864A写入一页的子程序。
SOURCE： DATA 40H
OBJECT： DATA 0000H LENGTH： DATA 10H
DJNZ R1, LOOP
DEC R0 MOV DPL, R2
图五 扩展2817A的连线图 将外部数据存储器读选通信号RD/和程序存储器读选通信号PSEN/相 与实现将外部数据存储器空间和程序存储器空间合并。 将RDY/BUSY/脚与单片机的中断请求输入INT1/脚相连，实现用中 断的方法对2817A的写入进行控制，这样每当2817A完成一次字节 的写入，便向单片机提出中断请求，这样处理器可以随时对2817A
OE/：数据输出选通线
VPP：编程电源 VCC：主电源 GND：地
扩展2716或2732的连接图如图2所示
图2 扩展2KB2716 如图2示扩展一片2716时，2716的地址范围为0000H~07FFH。 若是扩展一片2732时，2732的地址范围为0000H~0FFFH。 在扩展中，P2口除被使用的口线外，多余的引脚不宜用作通 I/O线，否则会给软件设计和使用带来麻烦。
MOV R3, DPH INC R0 INC DPTR
二数据存储器的扩展
MCS-51芯片内虽具有128字节的数据存储器，但在有些场合不够 用，所以需要扩展。 1、MCS-51访问外部RAM的定时波形 扩展RAM的电路结构如图七所示
图七 扩展RAM的电路结构
P0口为分时传送的RAM低8位地址/数据线，P2口为高8位地址线， 用于对RAM进行页寻址。在外部RAM读/写周期，CPU产生 RD\/WR\信号。
图九 线选法电路 IC1、IC3的地址范围为： 4000H~5FFFFH或C000H~DFFFH IC2、IC4的地址范围为： 2000H~3FFFH或A000H~BFFFH
2、译码法
译码器74LS138和74LS139如下
例：用一个74LS138译码器扩展8块2716 2KB的存储器电路如下 图所示。
74LS，分别由控制端控制；双向 的有16个三态门，每个方向是8个，在控制端为低电平时， 由DIR端控制数据传送方向，DIR=1时方向由A到B， DIR=0时方向由B到A。
一、程序存储器的扩展
所谓系统扩展一般来说有如下两项主要任务： （1）把系统所需要的外设与单片机连接起来，使单片机系统能 与外界进行信息交换。如通过键、A/D转换器、开关、打印机、 发光二极管等。 （2）扩大单片机的容量 1、访问外部程序存储器的时序： MCS-51单片机扩展外部程序存储器的硬件电路如图1所示。
存储器的扩展
目的要求：1、程序存储器的扩展
2、数据存储器的扩展 重点难点：1、程序存储器的扩展 2、数据存储器的扩展 教法：讲授
课型：新课
教学内容：
单片机应用系统的输入/输出接口方框图
I/O接口电路
74LS373的外形引脚、结构及逻辑功能示意图(8D锁存器上加G， 三态门加OE)
74LS244做输入接口、74LS273做输出接口的 I/O扩展电路