存储系统内存储器
第五章存储系统
内存储器
一、教学目标
1掌握半导体存储器的组成及寻址
2. 掌握半导体存储器与C PU的连接
3. 掌握半导体存储器的设计步骤
二、教学重点、难点
半导体存储器的组成及寻址半导体存储器与CPU的连接半导体存储器的设计步骤
三、教学方法
教师讲解学生思考、记忆教与学对应的全链式教学法
四、教具使用
计算机一台、多媒体幻灯片演示
五、教学内容与过程
导入提问 内存储器的定义
学生思考、看书、回答
教师总结归纳存储器的特点进入教学课题。
讲授新课 多媒体幻灯片演示和板书
5.2 内存储器
2半导体存储器的组成及寻址
由于当前生产的存储器芯片的容量是有限的要组成实际需要的存储器需要在字向和位向进行扩展。
⑴位扩展法
位扩展法是进行位数的扩充(加大字长) 存储器的字数则与存储芯片的字数相同。存储芯片有一位、四位、八位等不同的结构。例如 8 K ×8位、 16K ×4位、 64K ×1位等芯片都是不同结构的64K位芯片。
要使用16K ×1位的存储芯片组成16K ×8位的存储器其容量为16K 字长为8位则应有14根地址线和8根数据线。教材图5-4是用8片芯片采用位扩展方式的组成结构它把8片存储器芯片的地址线、片选线、读写控制线各自并联各片数据端则单独引出连接到相对应的数据线上。这种连接方式中实际上没有片选的要求可将片选信号CS接地。 14根地址线每根并联接有8片芯片每根线有8个负载每条数据线接一片芯片只有一个负载。
提问教材图5-4谈谈位扩展法的特点
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
⑵字扩展法
字扩展法是位数不变而在字方向进行扩充。例如用16K ×8位的存储器芯片组成64K ×8位的存储器这要用4片16K ×8位的存储器芯片并把它们的地址线、数据线、读写控制线各自并联片选信号则单独引出以区分各片地址。其结构教材图5-5所示。由图可见 4个芯片并联。地址总线的低14位A 13A 0与各芯片的14位地址端相连称为片内地址地址总线的高位地址A 15、 A 14经过译码器译码后分别与4个芯片的片选端相连称为片选地址(或选片地址) 。数据线则与各片的数据端相连D 7D 0。
提问教材图5-5谈谈字扩展法的特点
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
提问教材表5-1谈谈各芯片地址范围
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
⑶字位扩展法
提问教材图5-6谈谈字位扩展法的特点
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
3半导体存储器与CP U的连接
⑴线选方案
线选方案构成的存储器可以减少或不用译码器和驱动器等部件。线选就是用低位地址进行每片内的存储单元寻址用高位地址线作为各片的片选信号线。
提问教材图5-7分析线选方案。
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
⑵采用译码器连接方案
教材图5-8所示是采用译码器连接的方案。这种方案采用低位地址对每片内的存储单元进行寻址用高位地址经译码器译码输出进行片选其地址是连续的给编程带来方便在各存储器系统中被广泛采用。
提问教材图5-8分析译码器连接方案。
分组讨论法鼓励学生思考、讨论、看书、回答
4半导体存储器的设计步骤
教师总结
⑴选择存储器芯片
选择存储器芯片的原则是一般根据存取速度、存储容量、 电源电压、成本等因素综合考虑 以便选择指标相当的存储器芯片。
⑵位向(字长)芯片数量的确定
如果所选芯片的位数不够 即不能满足系统的字长要求则可按字长位数计算出所需要的芯片数。即芯片数总字长海片的字长。
若要求总字长为16位 Intel2114芯片的容量为1024字×4位/字则1644片即需
要用4片芯片来组成一个“单元存储体” 。这时可将4片芯片的地址线A 9—A 0、片选端CS 、读/写控制端CE对应地并联起来并将各芯片的数据线(2114每片4条)连向相应的数据总线从第一片至第四片的I O线依次连向D 0D 3、 D 4D 7、 D 8
D 11、 D 12D 15。
⑶字向(容量)芯片数目的确定
如果所选存储器芯片的容量不够应增加容量则可按容量要求计算出字向所需的芯片数。即总片数总容量每片的容量。
若现要求容量为8K ×16位对2114芯片来说总片数为
(8K×16位) (1K×4位片)=8×4=32片
这时可将各“单元存储体”内、各片的片内地址对应端相并联并连向对应的地址总线位上把各“单元存储体”中各芯片的读写控制线WE相并联并接向CPU的读写控制端将各“单元存储体”内各芯片的片选端CS并联后再连到相应的译码器输出端以便实现片选寻址。
⑷对CPU总线负载能力的考虑
目前使用的半导体存储器多数是MOS电路直流负载小其主要负载为电容负载 因此在小型机系统中存储器可以与CP U直接相连。而在较大的系统中就应当考虑CP U 是否有足够的驱动能力 当需要时必须选有驱动能力相当的缓冲器。
⑸C PU的时序和存储器存取速度的配合
通常情况下 CPU在“取指令”和“读/写操作”时其时序是固定的。常常以它们为基准来确定对存储器存取速度的要求。或在存储器存取速度已经确定的情况下必须对C PU的周期安排进行调整例如增设等待周期以实现CPU与存储器之间的时序配合。 ⑹有关存储器的地址分配和选片问题
主存储器通常分为RAM和R OM两大部分 RA M又要分成系统区和用户区 因此主存储器的地址分配是个十分重要的问题。这将涉及有关地址越界和存储保护等有关技术。⑺控制信专线的连接
除了片内地址线、片选信号线、读/写控制线和数据线等连接之外还要考虑附加控制存储器等的连线 以便实现CPU对存储器的正确控制。
小结
1半导体存储器的组成及寻址
2.半导体存储器与CP U的连接
3.半导体存储器的设计步骤
作业
1. 复习本次课内容
2.预习下次课内容
3.做本章的随堂练习
4.做本章学习指导中的作业
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