存储器与存储器扩展
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。
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。
单片机6-2 程序存储器和数据存储器的扩展
单片机原理及应用
2. EPROM芯片的工作方式
（1）读出方式 片选控制线为低, 输出允许为低，Vcc为+5V，指定 地址单元的内容从D7～D0上读出。 （2）禁止输出方式 输出呈高阻状态，不写入程序 （3）未选中方式 片选控制线为高电平。 （4）编程方式 Vpp端加规定高压, CE*和OE*端加合适电平，就 能将数据线上的数据写入到指定的地址单元。 （5）编程校验方式 （6）编程禁止方式 输出呈高阻状态，不写入程序。
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;1B ;1B ;1B ;3B ;2B
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第6章 单片机系统的并行扩展 单片机原理及应用 电子教案 3、EPROM和RAM的综合扩展 （1）综合扩展的硬件接口电路 例： 采用线选法扩展2片8KB的RAM和2片8KB的 EPROM, RAM选6264，EPROM选2764。
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单片机原理及应用
电子教案
第6章 单片机系统的并行扩展
IC2和IC4占用地址空间为2000H～3FFFH共8KB。同理 IC1、IC3地址范围4000H～5FFFH（P2.6=1、P2.5=0、 P2.7=0）。 例：采用译码器法扩展2片8KB EPROM，2片8KB RAM。 EPROM选用2764，RAM选用6264。共扩展4片芯片。
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第6章 单片机系统的并行扩展
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第6章 单片机系统的并行扩展
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。
存储器扩展PPT演示课件
对存储单元数量的扩展。
3
A15
2-4 译
2
码1
A14
器0
A0
CE
CE
CE
CE
16×8
16×8
16×8
16×8
… … … … …
(1)
(2)
(3)
(4)
A13
WE
WE
WE
WE
WE
D7～ D0
图 由16K8位芯片组成64K8位的存储器
总结：字扩展的连接方式是将各芯片的地址线、数据线、读/写
控制线并联，而由片选信号来区分各片地址。 •3
I/O1～I/O4 WE CS
RAM4 2114 A9～A0
A9～A0 WE CS
RAM4 2114 I/O1～I/O4
•14
存储器扩展
由图可看到，译码器74LS138的工作条件是同时满足： G1=1、/G2A=0、/G2B=0。译码输入为C、B、A三个信号， 译码输出有八种状态，输出是低电平有效。当不满足编译 条件时，输出全为高电平，相当于译码器未工作。
2C00H 2FFFH
74LS138 G2B G2A G1 C B A
G2A =A14 +IO/M
•13
存储器扩展
A13
A14
1
IO / M
A15
A12 A11 A10
D3～D0
A9～A0
D7～D4 WR
G1 G 2A G 2B
Y3 C Y2 B Y1 A Y0
I/O1～I/O4 WE CS
RAM1 2114 A9～A0
WE
1 CS
1K×4
WE I/O1~4
2 CS
单片机存储器的扩展2
4、数据存储器的扩展连线
数据存储器的扩展连线步骤1：
数据存储器的扩展连线步骤2：
数据存储器的扩展连线步骤3：
数据存储器的扩展连线步骤4：
数据存储器的扩展连线步骤5：
数据存储器的扩展连线步骤6：
三、存储器扩展电路原理图
1.观察U1、U2、U3的连接原理图
2.U4 的数据线D0 ～D7与U3的数据线D0 ～D7对应相连
一、存储ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ扩展原理
1、程序存储器的扩展原理 MCS-51单片机扩展外部程序存储器的 硬件电路（如图1-1所示）
2、数据存储器的扩展原理 MCS-51单片机扩展外部数据存储器的硬 件电路（如图1-2所示）
程序存储器的扩展原理框图
数据存储器的扩展原理框图
二、存储器的扩展连线 1、常用存储器芯片比较
2、选用集成芯片引脚图
EPROM 27512
64KB
16根地址线
RAM 6264
8KB 13根地址线
地址锁存器 74LS373
3、程序存储器的扩展连线
程序存储器的扩展连线步骤1：
程序存储器的扩展连线步骤2：
程序存储器的扩展连线步骤3：
程序存储器的扩展连线步骤4：
程序存储器的扩展连线步骤5：
五、作业
• 1、用Protel99设计本示例的印刷图并用打 印机打印出来。 • 2、以本课题为基础制作单片机最小系统电 路板
3.U4 的地址线A0 ～A7与U3的地址线A0 ～A7对应相连
4.U4 的地址线A8 ～A12与U3的地址线A8 ～A12对应相连
5.U4与U1的连接
四、存储器的扩展小结
• 1、确定所用元器件； • 2、计算地址线； • 3、确定需画图的集成电路的位置； • 4、连接地址线和数据线及控制线； • 5、检查并整理线路； • 6、制作电路原理图。
微机原理第5章存储器系统
3. 工作方式
数ห้องสมุดไป่ตู้读出 字节写入：每一次BUSY正脉冲写
编程写入
入一个字节
自动页写入：每一次BUSY正脉冲写
入一页（1~ 32字节）
字节擦除：一次擦除一个字节 擦除
片擦除：一次擦除整片
72
4. EEPROM的应用
可通过编写程序实现对芯片的读写； 每写入一个字节都需判断READY / BUSY
主存储器 虚拟存储系统
磁盘存储器
8
Cache存储系统
对程序员是透明的 目标：
提高存储速度
Cache
主存储器
9
虚拟存储系统
对应用程序员是透明的。 目标：
扩大存储容量
主存储器
磁盘存储器
10
3. 主要性能指标
存储容量（S）（字节、千字节、兆字节等） 存取时间（T）（与系统命中率有关）
端的状态，仅当该端为高电平时才可写 入下一个字节。
P219例
73
四、闪速EEPROM
特点：
通过向内部控制寄存器写入命令的方法 来控制芯片的工作方式。
74
工作方式
数据读出
读单元内容 读内部状态寄存器内容 读芯片的厂家及器件标记
CAS：列地址选通信号。
地址总线上先送上行地址，后送上列地址，它们 分别在#RAS和#CAS有效期间被锁存在锁存器中。
WE：写允许信号
DIN： 数据输入
WE=0 WE=1
数据写入 数据读出
DOUT：数据输出
49
3. 2164在系统中的连接
与系统连接图
50
三、存储器扩展技术
51
1. 存储器扩展
1 A15 1 A14 1 A13
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1. 数据存储器RAM的扩展
片内资源 8031片内RAM的容量：128B 片外最大可扩展64K RAM。
认识芯片
可用来扩展的存储器芯片：SRAM 6116，6264，62256等 也要用到锁存器芯片：例74LS373。
2. 举一反三——RAM的扩展
6264RAM的地址范围可与2764ROM的相同
PSEN
RD
因为不同的指令访问——将产生不同的控制信号 WR PSEN RD ROM：MOVC指令及取指令操作—— 有效， 、 无效
RD
WR
RAM：MOVX——
无效， WR /
有效 低电平信号 低电平信号
MOVX A，@DPTR; 读操作，产生 MOVX @DPTR , A; 写操作，产生
3. 读/写外部数据存储器时序
GND +5V 24 12 18 21 Vc cGND CE A1 1 19 A1 0 22 A9 23 A8 1 2 3 4 5 6 7 8 A7 A6 A5 A4 A3 2 73 2 A2 4K X 8 A1 A0
8 03 1
7 4L S37 3
AL E 3 0 PSE N 2 9
17 O7 16 O6 15 O5 14 O4 13 O3 11 O2 10 O1 9 O0 20 OE /Vp p
可用来扩展的存储器芯片： EPROM：2716（2K*8），2732，2764，27256等 EEPROM：2816 （2K*8） ，2864，28128等
在选择程序存储器芯片时，首先必须满足程序容量， 其次在价格合理情况下尽量选用容量大的芯片。芯片少， 接线简单，芯片存储容量大，程序调整余量大。如估计 程序总长3KB左右，最好扩展一片4KB的EPROM 2732，而 不选用2片2716（2KB）。
还要用到锁存器芯片：例74LS373。
3. EPROM扩展实例 ----在8031单片机上扩展4KB EPROM
P2.3 A11 P2.0 P0.7 D7 Q7
``` `````` ```源自A8 A712根地址线
373
D0 G Q0
8031
P0.0
A0
2732
O7 . . . O0
ALE
8根数据线
MCS-51单片机有一个引脚 EA跟程序存储器的扩展有 关。如果接高电平，那么片内存储器地址范围是0000H— 0FFFH（4K字节），片外程序存储器地址范围是1000H— FFFFH（60K字节）。如果接低电平，不使用片内程序存储 器，片外程序存储器地址范围为0000H—FFFFH（64K字 节）。
一个机器周期 一个机器周期
ALE
PSEN RD/WR 访问ROM，取 出MOVX指令 送地址
访问RAM 读/写数据
4. RAM扩展实例 ----在8051单片机上扩展2K RAM
P2.2 P2.0 P0.7 A10 A8
D7
Q7
A7
373
8051
P0.0 D0 G Q0 . . O0 ALE RD WR A0
读外部程序存储器时序
一个机器周期 ALE PSEN 送地址 取出指令
注意：上述时序是在取指令过程中自动产生
地址范围的确定
取决于CE（片选）和地址线的接法，本例 中CE接地。请确定地址范围（教材P141）
5. 程序存储器与单片机的连线分为三类：① 数据线，通常有8位数据线，由P0口提供；② 地址 线，地址线的条数决定了程序存储器的容量。低8 位地址线由P0口提供，高8位由P2口提供，具体使 用多少条地址线视扩展容量而定；③ 控制线，存 储器的读允许信号 OE与单片机的取指信号 P SEN相 连；存储器片选线 CE 的接法决定了程序存储器的 地址范围，当只采用一片程序存储器芯片时 CE 可 以直接接地，当采用多片时要使用译码器来选 中 CE 。
第
章 单 片 机 系 统 扩 展
程序存储器ROM的扩展 数据存储器RAM的扩展
1. 问题的提出
在单片机应用 系统的设计中, 往往出现RAM, ROM或者I/O口 不够的情况， 怎么办？
ROM的扩展 RAM的扩展
2. 程序存储器ROM的扩展
片内资源
8051有片内ROM的容量：4K
片外最大可扩展64K ROM。 有关引脚： EA
6. 用译码法扩展一片2764 单片机扩展8K外部程序存储器一般选用2764 EPROM芯 片，硬件电路如图6.8所示。
2764的片选端 CE 没有接地，而是通过74LS138译码 器的输出端 Y 0 来提供的，这种方法称为译码法。当同 时扩展多片ROM时，常常采用译码法来分别选中芯片。 显然，在图6.8中,只有当译码器的输出 Y 0 =0时，才能 够选中该片2764，所以这片2764的地址范围 0000H～ 1FFFH
O7
6116
RD
WR CE
P2.7
PSEN
OE CE
控制线
GND 31 EA 24 P2. 3 23 P2. 2 22 P2. 1 21 P2. 0 P0. 7 P0. 6 P0. 5 P0. 4 P0. 3 P0. 2 P0. 1 P0. 0 32 33 34 35 36 37 38 39 18 D7 17 D6 14 D5 13 D4 8 D3 7 D2 4 D1 3 D0 G OE 11 1 19 Q7 16 Q6 15 Q5 12 Q4 9 Q3 6 Q2 5 Q1 2 Q0 GND