64x8存储器扩展设计
存储器扩展课程设计
存储器扩展课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解存储器的基本概念，掌握存储器扩展的原理与方法；2. 学生能掌握存储器扩展涉及的硬件及软件知识，如地址线、数据线、控制线等；3. 学生能了解不同类型存储器的特点，如RAM、ROM、EEPROM等。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的存储器扩展方案；2. 学生能通过编程实现对存储器的读写操作；3. 学生能分析和解决存储器扩展过程中可能出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对新知识的好奇心和探索精神，激发学生主动学习计算机硬件的兴趣；2. 培养学生具备团队协作精神，学会在团队中分享与交流；3. 培养学生严谨的学习态度，提高学生对硬件知识的应用能力。
课程性质：本课程为计算机硬件课程，旨在帮助学生掌握存储器扩展相关知识，提高学生的实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的计算机硬件基础，对存储器扩展有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过案例分析、实际操作等教学方式，使学生能够掌握存储器扩展的相关知识，并能够运用所学知识解决实际问题。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神。
在此基础上，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 存储器概述：介绍存储器的基本概念、分类、作用及其在计算机系统中的重要性。
- 章节关联：课本第二章“存储器系统”2. 存储器扩展原理：讲解存储器扩展的基本原理，包括地址线、数据线、控制线的扩展方法。
- 章节关联：课本第二章“存储器扩展”3. 存储器扩展硬件：介绍存储器扩展涉及的硬件设备，如RAM、ROM、EEPROM等。
- 章节关联：课本第二章“存储器类型”4. 存储器扩展编程：讲解如何通过编程实现对存储器的读写操作。
- 章节关联：课本第三章“存储器编程”5. 存储器扩展案例分析：分析实际存储器扩展案例，使学生了解并掌握实际应用中的存储器扩展方法。
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
武汉理工大学微机原理课程设计之存储器扩展分析与设计
课程设计题目存储器扩展分析与设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师向馗副教授2013 年 1 月10 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：向馗副教授工作单位：自动化学院题目: 存储器扩展分析与设计要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 画出简要的硬件原理图，编写程序。
2.完成以下任务：(1).设计一个EEPROM扩展电路，由两片2864扩展为16KB容量, 并编程信息检索程序。
(2). 编程内容：在扩展的ROM中存入有9个不同的信息，编号0到8，每个信息包括40个字字符。
从键盘接收0到8之间的一个编号，然后在屏幕上显示出相应的编号的信息内容，按“q”键退出。
3. 撰写课程设计说明书。
内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。
正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。
时间安排：2012年12月30 日----- 12月31日查阅资料及方案设计2013年01月01日----- 01月05日编程2013年01月06日----- 01月08日调试程序2013年01月09日----- 01月10日撰写课程设计报告指导教师签名：2013年1月11日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (1)1设计意义及任务 (2)1.1设计意义 (2)1.2设计任务 (2)2 EEPROM扩展电路设计 (3)2.1方案设计 (3)2.2芯片选择 (3)2.3连线说明 (4)2.4硬件电路图 (5)3程序设计 (6)3.1设计思路 (6)3.2程序框图 (6)3.2.1主程序流程图 (6)3.2.2输入程序流程图 (6)3.2.3输出程序流程图 (6)3.3设计程序一 (8)3.4设计程序二 (10)3.5调试过程 (12)3.5.1调试过程 (12)3.5.2结果记录 (12)3.5.3调试过程中遇到的问题 (13)结束语........................................................................................................... 错误！未定义书签。
4--1内存扩容
14 8
RAM 芯片 16KX8
14 8
RAM 芯片 16KX8
14 8
RAM 芯片 16KX8
R/W
A14 A15
15
CS0
CS1
CS2
CS3
2--4译码器
64KB存储器=4片16K*8b存储芯片
13
16KX8位 64KX8位 (64KB) D 16 A
8
0000H
FFFFH
14 8
RAM 芯片 16KX8
A0 ~ A15
R/W
64K*8
D0 ~ D7 CS
进行字扩展时，模块中所有芯片的地址线、控制线和数据线互连形成 整个模块的低位地址线、控制线和数据线 ， CPU的高位地址线（扩展的字 线）被用来译码以形成对各个芯片的选择线 —— 片选线 。
18
存储器字扩展
用16K×8位的芯片采用字扩展法组成64K×8 位的存储器
半导体存储器的组成与控制 半导体存储器的读写时间一般在十几至 几百毫微秒之间，其芯片集成度高，体积小， 片内还包含有译码器和寄存器等电路。常用的 半导体存储器芯片有多字一位片和多字多位(4 位、8位)片，如16M位容量的芯片可以有 16M×1位和4M×4位等种类。 1. 存储器容量扩展 1个存储器的芯片的容量是有限的，它在 字数或字长方面与实际存储器的要求都有很大 差距，所以需要在字向和位向进行扩充才能满 足需要。
A0 CE 1 256×4 I/O A7 I/O
A0 CE 3 256×4 I/O A7 I/O
A0 CE 5 256×4 I/O A7 I/O
A0 CE 7 256×4 I/O A7 I/O
数 据 线
29
（1） 256B×4 256B×8位 256B×4 1K×8位 (64KB) （2） 256B×8 1K×8位
存储器的字扩展和位扩展
当主存储器的字长与单个存储芯片的字数相同而位数不相同时，可采用位扩展方式来组织多个存储芯片构成主存储器。
2、字扩展
已知存储器总容量为64K×8（位），而所选用的存储器芯片容量为8K×8（位）时，主存储器应由8个芯片构成。
（1）若8个芯片的地址如下分配：
芯片号
地址范围
1
0000~1FFFH
2
2000~3FFFH
大连东软信息学院
学生实验报告
课程名称：_ _________________
专业班级__________________
姓名：_______________
学号：_________________
2011-- 2012学年第2学期
实验报告注意事项
1.课前必须认真预习实验，认真书写预习报告，了解实验步骤，未预习或预习达不到要求的学生不准参加实验；
6
C000~DFFFH
7
6000~7FFFH
8
E000~FFFFH
A.若在1的基础上，只修改存储器的片选信号，存储器应当怎样连接？
B.若在1的基础上，不修改存储器的片选信号，存储器应当怎样连接？
原理：
当主存储器的字长与单个存储芯片的字长相同而字数不相同时，可采用字扩展方式来组织多个存储芯片构成主存储器。
（2）打开文件memory_bit.mdl；
（3）按照实验要求进行连线；
运行，记录实验结果
2、字扩展
（1）打开MATLAB；
（2）打开文件memory_word.mdl；
（3）按照实验要求进行连线；
（4）运行，记录实验结果
实验结果（结论及
分析）
教师
评语
6.无故缺实验者，按学院学籍管理制度进行处理；
第八章 扩展存储器设计
4、常用的地址译码器 常用的地址译码器是： 3-8线译码器74LS138 双2-4线译码器74LS139
3个选择输入端
A B C G2A G2B G1 Y7 GND
3个允许输入端
1 16 2 15 3 14 4 74LS 13 5 12 6 138 11 7 10 8 9
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
8.1 概
述
存储器是计算机的主要组成部分，它使计算机 具有记忆功能。能将数据和程序存入计算机，使之 脱离人的干预自动工作。 70年代的存储器大多采用磁芯存储器，其速度 比CPU慢几个数量级。且体积大，成本高。无论是 体积上还是成本上，都是计算机的主要组成部分。 计算机工作者在存储器的速度、体积、成本和 容量上做了大量工作，解决了很多矛盾，成功地研 制出今天的半导体存储器。
P2 P0
指令 输入
PCH输出
PCL 输出 指令 输入
PCH输出
PCL 输出 指令 输入
PCH输出
PCL 输出 指令 输入
PCH输出
PCL 输出
PCL输出有效
PCL输出有效
PCL输出有效
图8-1 外部程序存储器操作时序（a） 外部程序存储器操作时序（a）
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由图可见： P2口用于送出PCH信息 P0口用于送出PCL信息和输入指令 一个周期内，ALE 脉冲两次有效。 一个周期内， PSEN 脉冲两次有效。 ALE↓将P0口上的低8位地址 锁存到地址锁存器 PSEN低电平期间将指令读入单片机
8个输出端
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74LS138译码器真值表
输 G1 G2B G2A × × 0 1 1 0 1 1 × 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 × 0 0 0 0 0 0 0 0 入 输
存储器的扩展课程设计
存储器的扩展课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解存储器的基本概念，掌握存储器扩展的原理及方法。
2. 学生能了解不同类型存储器的特点，例如RAM、ROM、EEPROM等，并掌握其应用场景。
3. 学生能掌握存储器地址线和数据线的连接方式，理解存储器容量与地址线位数的关系。
技能目标：1. 学生具备分析和设计简单存储器扩展电路的能力，能运用所学知识解决实际问题。
2. 学生能运用相关软件工具（如仿真软件）进行存储器扩展电路的搭建和测试。
3. 学生通过小组合作，提高沟通与协作能力，培养团队精神。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术学科的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生认识到存储器扩展技术在现实生活中的应用，增强实践意识和创新意识。
3. 学生在小组合作中学会尊重他人意见，培养良好的团队合作精神和沟通能力。
课程性质：本课程为电子技术学科的一门实用技术课程，旨在帮助学生掌握存储器扩展技术的基本原理和方法，提高实践操作能力。
学生特点：本课程针对的是高年级学生，他们已经具备了一定的电子技术基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，采用启发式教学，引导学生主动探索、积极思考，培养学生的创新意识和实际操作能力。
同时，注重评估学生在课程中的学习成果，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 存储器概述- 存储器的分类及特点- 存储器的基本工作原理2. 存储器扩展技术- 扩展存储器的基本原理- 地址线、数据线的连接方法- 存储器容量与地址线位数的关系3. 常用存储器芯片介绍- RAM、ROM、EEPROM等存储器芯片- 各类存储器芯片的引脚功能及内部结构4. 存储器扩展电路设计- 存储器扩展电路的设计方法- 地址译码器、数据缓冲器等组件的应用- 存储器扩展电路的仿真与测试5. 实践操作- 搭建简单存储器扩展电路- 编写测试程序，验证存储器扩展电路的功能- 分析实验结果，优化存储器扩展电路设计教学内容安排和进度：第1-2周：学习存储器概述、存储器扩展技术相关理论知识第3-4周：介绍常用存储器芯片，分析其内部结构和引脚功能第5-6周：设计存储器扩展电路，进行仿真与测试第7-8周：实践操作，搭建存储器扩展电路，编写测试程序，验证电路功能教材章节关联：本教学内容与教材中关于存储器及其扩展技术的章节紧密相关，涵盖了存储器的基本概念、工作原理、扩展方法以及实践应用等方面。
最新扩展存储器的设计
▪ 8D锁存器74LS373 ▪ 74LS373是一种带输出三态门的8D锁存器。
74LS373的结构示意图
74LS373用作地址锁存器
▪ 1D～8D为8个输入端。 ▪ 1Q～8Q为8个输出端。 ▪ G为数据打入端： 当G为“1”时， 锁存器输出状
态(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)； 当G由“1” 变“0”时， 数据打入锁存器中。
▪ 8.5 静态数据存储器的扩展
D0～7
D8～15
R/W CE
A0～10
共用片选
D0～7 R/W
CE
A0～10
D0～7 R/W
CE
A0～10
地址、片选和读写引线并联后引出，数据线并列引出。
二、扩充存储器容量：
▪ 地址线、数据线和读写控制线均并联。 ▪ 为保证并联数据线上没有信号冲突，必须用片选信
号区别不同芯片的地址空间（不能共用片选）。
扩展存储器的设计
▪ 单片机系统的扩展是以基本的最小系统为基础的, 故应首先熟悉最小应用系统的结构。
▪ 实际上, 内部带有程序存储器的8051或8751单片 机本身就是一个最简单的最小应用系统,许多实际 应用系统就是用这种成本低和体积小的单片结构 实现了高性能的控制。
▪ 对于目前国内较多采用的内部无程序存储器的芯 片8031来说, 则要用外接程序存储器的方法才能 构成一个最小应用系统。
低电平)，由DIR端控制驱动方向： DIR为“1”时方向从左到右(输出允许)， DIR为“0”时方向从右到左(输入允许)。 74LS244和74LS245的引脚图如 下图所示。
总线驱动器芯片管脚图 (a) 单向驱动器74LS244; (b) 双向驱动器74LS245
P2口外接74LS244;
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存储器扩展设计
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；
（3）、熟悉6116静态RAM的结构及使用方法。
（4）掌握实验设备的组成及其使用方法；
（5）掌握静态存储器的工作原理及其使用方法；
（6）了解存储器和总线组成的硬件电路，了解与存储器有关的总线信号功能及使用方法；
2、什么是存储器的扩展
存储器是用来存储信息的部件，是计算机的重要组成部分，RAM 是由MOS 管组成的触发器电路，每个触发器可以存放 1 位信息。
只要不掉电，所储存的信息就不会丢失。
因此，静态RAM工作稳定，不要外加刷新电路，使用方便,目前较常用的有6116（2K×8 位），6264（8K×8 位）和62256（32K×8位）。
本实验以6116 为例讲述主存储器的方法。
存储器的扩展主要解决两个问题：一个是如何用容量较小、字长较短的芯片，组成微机系统所需的存储器；另一个是存储器如何与CPU的连接。
存储芯片的扩展包括位扩展、字扩展和字位同时扩展等三种情况。
字扩展法：
(1) 位扩展
位扩展是指存储芯片的字(单元)数满足要求而位数不够，需要对每个存储单元的位数进行扩展。
扩展的方法是将每片的地址线、控制线并联，数据线分别引出。
其位扩展特点是存储器的单元数不变，位数增加。
下图给出了使用8片8K⨯1位的RAM芯片通过位扩展构成8K⨯8位的存储
器系统的连线图。
(2) 字扩展
字扩展是指存储芯片的位数满足要求而字(单元)数不够，需要对存储单元数进行扩展。
扩展的原则是将每个芯片的地址线、数据线、控制线并联，仅片选端分别引出，以实现每个芯片占据不同的地址范围。
下图给出了用4个16K⨯8位芯片经字扩展构成一个64K⨯8位存储器系统的连接方法。
(3) 字位同时扩展
字位同时扩展是指存储芯片的位数和字数都不满足要求，需要对位数和字数同时进行扩展。
扩展的方法是线进行位扩展，即组成一个满足位数要求的存储芯片组，再用这个芯片组进行字扩展，以构成一个既满足位数又满足字数的存储器。
下图给出了用2114(1K⨯4)RAM芯片构成4K⨯8存储器的连接方法。
3、在max plus2 中仿真及其原理图
74139是2-4译码器，ROM16_8是vhdl语言生成的16K的8位RAM。
设计64K 的8位存储器原理图如下：。