第六章存储器与处理器的连接案例

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六存储器与处理器的连接PPT课件

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3、不方便扩充。想要增加系统容量时必须重 新连接地址线。
二、存储器的地址选择
CPU与存储器的连接
2. 全地址译码方式
所谓全地址译码,就是构成存储器时要使用全部 地址总线信号,即CPU 的低位地址信号接存储芯片的 地址输入线,余下的所有高位地址信号用来作为译码 器的输入,从而使得存储器芯片上的每一个单元在整 个内存空间中具有唯一的一个地址。
二、存储器的地址选择(字扩展时高位地址线的 连接)
对于组合得到的存储器系统,必须给每个芯片分配 地址,也就是要保证存储器芯片在整个内存中占据的 地址范围能够满足用户的要求。 这就需要掌握存储器地址译码的方法(字扩展) CPU与存储器连接时,将CPU的低位地址线连到存储器所 有芯片的地址线上,实现片内寻址;将高位地址线经过 译码输出给存储器芯片的片选引脚,实现片间寻址。
CPU与存储器的连接
这是本章的重点内容 SRAM、EPROM与CPU的连接 译码方法同样适合I/O端口
存储芯片的数据线
存储芯片的地址线

存储芯片的片选端

存储芯片的读写控制线
CPU与存储器的连接要通过三大总线实现。
将一个存储器芯片与CPU相接时,除了片选信 号需要高位地址译码之外,其余的如存储器芯片的 数据信号、读写控制信号及地址信号都直接接到系 统总线上。
存储器的地址译码方式有线性选择、全译码、部分译码
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/2
二、存储器的地址选择
1. 线性地址译码方式
如果在一个微机系统中,所要求的存储器容量较 小,而且以后也不会扩充系统的存储容量,可直接将 芯片使用的地址线以外的一位或两位高位地址线作为 片选信号,这种方法称为线性地址译码方式 。

系统结构 第六章 互联网络

系统结构  第六章 互联网络

法使直径减小的改进网络。只是,加弦的规律
是:从任一结点出发与距该结点距离为2的整数 幂结点相连 15 0 1
14
2
13
3
12
4
11 10 9
5
6 7 8
网络直径为2
6.2 静态互连网络
树形与胖树形
二叉树结构网络
二叉胖树结构网络
6.2 静态互连网络
网格形和环形网格
( a ) 网格形
( b ) Illiac网
在符号框内,上一个元素与下一个元素分别对应 输入与输出的连接关系。
6.1 互连网络的基本概念
3)图形表示法
图形表示法是直接用连线将输入与输
出的关系连接在一起,非常直观。其 缺点是不容易从中看出规律性的东西, 即函数关系不能一目了然。
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第六章 互连网络
6.1 互连网络的基本概念 6.2 静态互连网络 6.3 动态互连网络
6.1 互连网络的基本概念
一. 互连网络的功能
1.什么是互连网络?
从广义上讲,凡是用以实现部件、设备或系统 之间连接用的部件都可以称为互连网络。
狭义上讲,互连网络是一种由开关元件按一定 的拓扑结构和控制方式构成的网络,用来实现 计算机系统内部多处理机或多功能部件之间的 相互连接。
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6.1 互连网络的基本概念

CPU与存储器的连接

CPU与存储器的连接

1 2 3 4 5 6 7 8 9
18 17 16 15 14 13 12 11 10
— — — — — — — —
VCC A7 A8 A9 D1 D2 D3 D4 WE
引脚名字:
A0-A9 地址输入 WE CS 写允许 片选 Vcc 电源(+5v) GND 地
D1-D4 数据输出输 入
第 4章
存储器
第 4章
存储器
第 4章
存储器
4 3 地 址 线 A0 ︰ ︰ A9 D0 ︰ ︰ ︰ D7 2 1 1024×1 I/O I/O I/O I/O
5 I/O
6 I/O
7 I/O
8 I/O
数 据 线
图4-17 用1024×1位的芯片组成1K RAM的方框图
第 4章
存储器
A8 A9
译 码 器 A0 CE 2 A0 CE 4 A0 CE 6 A0 CE A0 CE 7 256×4 I/O A7 I/O 8
CPU WE
D7~D0
图4-21 用2114芯片组成4K RAM全局译码结构图
返回本节
第 4章
存储器
线选方式地址分布
A0-A9作为片内寻址,用A10、A11经过译码作为组选择
地址分布
第一组:
0000H~03FFFFH 0400H~0700H 0800H~0BFFH
第二组:
第三组:
第四组:
0C00H~0FFFH
第 4章
存储器
2)字扩展法--用存储容量较小的芯片组成容 量较大的存储器时,需采用字扩展法进行 扩展。即采用多片串联的方法,扩大容量。
第 4章
存储器
方法:① 将各存储芯片片内地址线(图示为:A17-A0)、 数据线、读/写控制线并联,接到相应的总线上; ② 将地址线的高位(图示为:A20-A18)送地址译 码器产生片选信号,接各存储芯片的CS端,以选择芯片。

2.8存储器与CPU的连接

2.8存储器与CPU的连接
2114 WE D7~D0 D7~D0
A9~A0
A9~A0 CS
2114 WE D7~D0 D7~D0
图 用2114芯片组成4K RAM局部译码结构图
A15~A10 A9~A0 IO/M
CPU WE
D7~D0
6:64 译 码 器
A9~A0 A9~A0 CS CS 2114 WE WE D7~D0 D7~D0
图 用2114芯片组成4K RAM线选控制译码结构图
A15 ︰ A12 A11 A10 A9~A0
IO/M
CPU
WE
D7~D0
译 码 器
A9~A0
A9~A0 CS CS
2114 WE WE D7~D0 D7~D0
A9~A0
A9~A0 CS
2114 WE D7~D0 D7~D0
A9~A0
A9~A0 CS
R/W
64K*8
CS

D7
进行位扩展时,模块中所有芯片的地址线和控制线互连形 成整个模块的地址线和控制线,而各芯片的数据线并列(位线扩 展)形成整个模块的数据线(8bit宽度)。
5.存 储 芯 片 的 字 扩 展
字扩展:因总的字数不够而扩展地址输入线的数目,所以 也称为地址扩展;用8K×8bit的芯片扩展实现64KB存储器
的使能控制;
符合要求的全译码电路 1
M//IO AA1198 AA1167 A15
A14 A13
用门电路完成片选译 码,电路结构看起来比 较复杂。
A0 ~ A12 R/W
D0 ~ D7

CS1 8K*8
③8K*8
8②K*8
D0~7
①8K*8D0~7 D0~7
D0~7

CPU与存储器的连接

CPU与存储器的连接

全译码法
除去与存储芯片直接相连的低位地址总线之外,将剩余的地址总线全部
送入“片外地址译码器”中进行译码的方法就称为全译码法。 其特点是物理地址与实际存储单元一一对应,但译码电路复杂。
A0~A12
8KB (1) CS 8KB (2) CS 8KB (8) CS
A13~A15
3-8 译码器
Y0 Y1
Y7
字扩展(扩大地址) A14 译 码 器 CS 1
A15
A0
2 CS
3
CS
CS



A13
WE D0 D1 D2 D3
D0 ~ D 3
WE
WE
D0 ~ D3
WE

16K×4
16K×4
16K×4
16K×4
D0 ~ D3
WE
D0 ~ D 3
2. CPU总线的负载能力 在设计CPU芯片时,一般考虑其输出线的直流负载能力为带一个TTL 负载。现在的存储器一般都为MOS电路,直流负载很小,主要的 负载是电容负载,故在小型系统中,CPU是可以直接与存储器相 连的,而较大的系统中,若CPU的负载能力不能满足要求,可以 (就要考虑CPU能否带得动,需要时就要加上缓冲器,)由缓冲 器的输出再带负载。
1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
地 址范围 ×7FFFH ×B800H ×BFFFH ×C800H ×CFFFH ×E800H ×EFFFH ×F000H ×F7FFH ×7800H
ROM的分配也类似,所以内存的地址分配是一个重要的问题。

存储器及其与CPU的接口课件

存储器及其与CPU的接口课件

•存储器及其与CPU的接口
•17
• 2764工作方式:
• 读方式:这是EPROM的主要工作方式。此时, VCC=VPP,CE=0,OE=0。数据线为输出。
• 维持方式(未选中):此时,CE=1,VCC=VPP,OE任 意,EPROM数据线为高阻态。
• 编程方式(写入方式):VPP加规定电压,CE=OE=1, EPROM数据线为输入。
• 由于存储单元的熔丝一旦被烧断就不能恢复,因此 PROM存储的信息只能写入一次,不能擦除和改写。
•存储器及其与CPU的接口
•4
• ③ EPROM
• EPROM是一种紫外线可擦除可编程ROM。
• 写入信息是在专用编程器上实现的,具有能多次改写的 功能。
• EPROM芯片的上方有一个石英玻璃窗口,当需要改写时, 将它放在紫外线灯光下照射约15~20分钟便可擦除信息, 使所有的擦除单元恢复到初始状态“1”,又可以编程写 入新的内容。
• 其特点是集成度高,功耗低,价格便宜,但由于电容存 在漏电现象,电容电荷会因为漏电而逐渐丢失,因此必 须定时对DRAM进行充电(称为刷新)。
•存储器及其与CPU的接口
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• ③ NVRAM
• NVRAM是一种非易失性随机存储器。
• 它的存储电路由SRAM和EEPROM共同构成,在正常运 行时和SRAM的功能相同,既可以随时写入,又可以随 时读出。但在掉电或电源发生故障的瞬间,它可以立即 把SRAM中的信息保存到EEPROM中,使信息得到自动 保护。
A2
A2
A2
A2 8
A1
A1
A1
A1
A1 9
A0
A0
A0
A0
A0 10
D0

存储器与CPU的连接

存储器与CPU的连接
接译码器的输出端 Y1 、Y2 、Y3,系统地址线A13~A15连接译码器
74LS138的输入端A,B,C。
2021年1月30日星期六
2021年1月30日星期六
图 1-22 存储器扩展电路
1.3 存储器连接举例
解:第一步,确定实现8K字ROM存储体所需要的RAM芯片的数量。 因为每片2732提供212×8位的存储容量,所以实现8 KB存储容量需
解:第一步,确定实现24 KB RAM存储体所需要的RAM芯片的数量。 RAM数量=(24×8)/(8×8)=3(片) 第二步,确定实现8 KB ROM存储体需要的EPROM数量。 EPROM数量=(8×8)/(4×8)=2(片) 第三步,存储器芯片片选信号的产生及电路设计。存储器地址分 配情况如图1-21所示。
2021年1月30日星期六
1.1 连接时应注意的问题
1 CPU总线的负载能力
CPU时序和存储器存取速度之间的配合问题
2Leabharlann 3 存储器的地址分配和片选问题
2021年1月30日星期六
控制信号的连接 4
1.2 常用译码电路
存储器芯片与CPU之间的连接,本质上就是其与系统总线的连接, 包括地址线、数据线和控制线的连接。在这三种连接中需要重点说明的 是存储器与CPU地址总线的连接方式。这种连接方式必须满足对这些芯片 所分配的地址范围的要求。CPU发出的地址信号必须实现两种选择,首先
2021年1月30日星期六
2.全译码法 全译码法将高位地址全部作为译码器的输入,用译码器的输出作为
片选信号。在这种寻址方法中,低位地址线用作字选,与芯片的地址输 入端直接相连;高位地址线全部连接进译码电路,经译码电路全译码后 输出,作为各存储器芯片的片选信号,以实现对存储器芯片的读/写操作。 这样,所有的地址线均参与片内或片外的地址译码,存储器中每个存储 单元对应于一个唯一的地址,不会产生地址的多义性和不连续性。在全 译码方式中,译码电路的核心常用一块译码器充当,常见的74LS138等地 址译码器。图1-20是74LS138的引脚信号,表1-3为它的真值表。

CPU与存储器的连接

CPU与存储器的连接

第4章 存储器
2.2KB RAM的连接 RAM的连接 用Intel 2114 1k*4位的芯片,构成一个2KB 1k*4位的芯片,构成一个2KB RAM系统。 RAM系统。 每一片为1024*4位,故2KB RAM共需要4 每一片为1024*4位,故2KB RAM共需要4片 每片有10条地址线,直接接到CPU的地址总 每片有10条地址线,直接接到CPU的地址总 线的A0-A9,可寻址1k。 线的A0-A9,可寻址1k。
A9~A0 IO/M A9~A0 A9~A0 CS CS 2114 WE WE D7~D0 D7~D0 A9~A0 A9~A0 CS 2114 WE D7~D0 D7~D0 A9~A0 A9~A0 CS 2114 D7~D0 WE D7~D0 A9~A0 A9~A0 CS 2114 D7~D0 WE D7~D0
第4章 存储器
4.4 CPU与存储器的连接 CPU与存储器的连接
4.4.1 题 4.4.2 存储器片选信号的产生方式 4.4.3 CPU(8088系列)与存储器的连接 CPU(8088系列) CPU与存储器的连接时应注意的问 CPU与存储器的连接时应注意的问
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第4章 存储器
RAM与CPU的连接 RAM与CPU的连接
第二组
地址最低 地址最高 即地址范围:0400H~06FFH 即地址范围:0400H~06FFH
A15---A10 000001 000001
A9---A0 0000000000 1111111111
第4章 存储器
2.4KB RAM的连接 RAM的连接
(1)计算出所需的芯片数 (2)构成数据总线所需的位数和系统所需 的容量 (3)控制线,数据线,地址线的连接:有 控制线,数据线, 线选方式、 线选方式 、 局部译码选择方式和全局译 码选择方式之分。 码选择方式之分。
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例:用两片 SRAM Intel6264(8K8 位)存储器芯片 组成一个16K8 位的存储系统。
二、存储器芯片的扩展 例: 高 地址
位 地 址 RD WR A12~A0 译码器
2. 字扩展法
CPU与存储器的连接
A12 ~A0 OE WE 6264 CS1 8k 8 CS2 I/O0 ~I/O7 D7~D0
CPU与存储器的连接
二、存储器的地址选择
1. 线性地址译码方式 如果在一个微机系统中,所要求的存储器容量较 小,而且以后也不会扩充系统的存储容量,可直接将 芯片使用的地址线以外的一位或两位高位地址线作为 片选信号,这种方法称为线性地址译码方式 。 例: 用两片 SRAM Intel6264(8K8 位)存储器芯片 组成一个16K8 位的存储系统。可以用A13与芯片的 片选信号连接。
CPU与存储器的连接
1. 位扩展法 当存储器芯片的数据位数不能满足存储系统需要 时,可将多个存储器芯片的地址线并连起来(即接相 同的输入),用它们的数据线扩展各个存储单元的数 据位。这种扩展方法称为位扩展法。 用64K×1bit的芯片扩展实现64K ×8bit存储器
⑦ 64K*1 ⑥ 64K*1 I/O ⑤ 64K*1 I/O ④ 64K*1 I/O ③ 64K*1 I/O ② 64K*1 I/O ① 64K*1 I/O 64K*1 I/O I/O ⑧
74LS138
Y0
Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
G1 G2A G2B
1
0
0
C B A
Vcc
GND
C B A 输出 0 0 0 Y0=0其余为1 0 0 1 Y1=0其余为1 0 1 0 . 0 1 1 . 1 0 0 . 1 0 1 . 1 1 0 . 1 1 1 .
用74LS 138进行部分译码举例
CPU与存储器的连接
所谓全地址译码,就是构成存储器时要使用全部 地址总线信号,即 CPU 的低位地址信号接存储芯片的 地址输入线,余下的 所有高位地址信号 用来作为译码 器的输入,从而使得存储器芯片上的每一个单元在整 个内存空间中具有唯一的一个地址。
例:一个微机系统 20 根地址线, RAM 容量为 32K 字节, 采用8K8位的RAM芯片,安排在内存空间的最低位置, 则A12~A0作为片内寻址,A19~A13译码后作为芯片寻址
CPU与存储器的连接
存储器系统容量的需求并不总是达到最大容量, 为了减少译码电路的复杂性并留有一定的可扩展空间, 常采用将芯片使用以外的部分高地址进行译码,产生 片选信号的方法。
这种方法通常使用74LS138 三八译码器芯片。 该芯片管脚图、输出真值表见下页图。
74LS138 三八译码器芯片
G1 G2A G2B
CPU与存储器的连接

这是本章的重点内容 SRAM、EPROM与CPU的连接 译码方法同样适合I/O端口

存储芯片的数据线 存储芯片的地址线 存储芯片的片选端 存储芯片的读写控制线
CPU与存储器的连接要通过三大总线实现。
将一个存储器芯片与 CPU 相接时,除了片选信 号需要高位地址译码之外,其余的如存储器芯片的 数据信号、读写控制信号及地址信号都直接接到系 统总线上。
在存储器扩展时,74LS138 的连接
输出:138的输出接到芯片的片选上
输入: 1)ABC的连接:依次把高位地址线的最低三 位地址连接到ABC上。比如,芯片地址线用 了A12~A0,则A-A13,B-A14,C-A15
2)三个控制端的连接:把M/IO和剩下的地址 线进行逻辑门电路运算后分别送给三个控 制端。
A13~A0
WE
扩展方法的总结
位扩展:各芯片的地址线、片选信号连接相同,
各芯片的数据线接不同的系统数据线
字扩展:各芯片的地址线、数据线连接相同,片
选信号不同(由高位地址线经过译码得到,使得
同一时刻只选中一个芯片)。
字位扩展:先进行位扩展,再把位扩展后得到的
芯片组进行字扩展
二、存储器的地址选择(字扩展时高位地址线的 连接)
线性选择方式的缺点
1、出现地址重叠。例子中假设CPU地址线为 16根,则每个芯片有4组地址。如为20根地 址线,则重叠更多 2、地址不连续。如果用A14或A15连接芯片 的片选则两个芯片的地址空间不连续 3、不方便扩充。想要增加系统容量时必须重 新连接地址线。
二、存储器的地址选择
2. 全地址译码方式
D7~D0
A12 ~A0 OE WE 6264 CS1 8k 8 CS2 I/O0 ~I/O7 D7~D0
一、存储器芯片的扩展
2. 字扩展法
CPU与存储器的连接
练习: 用16K×8的SRAM扩展成64K×8的存储器系统
字扩展
WE
二、存储器芯片的扩展
3. 组合扩展法
CPU与存储器的连接
当存储器芯片的数据位数和存储单元数量都不 能满足存储系统需要时,可先进行字扩展,再进行 位扩展,也可把顺序反过来。这种扩展方法称为组 合扩展法。
A0 ~ A15 R/W CS D0 …
D
一、存储器芯片的扩展
1. 位扩展法
RD WR
CPU与存储器的连接
例:把两片6264扩展成8K×16的存储器
译码器
A12~A0
A12 ~A0 OE WE 6264 8k 8 CE1 CE2 I/O0 ~I/O7
D15~D0 D15~D8
A12 ~A0 OE WE 6264 8k 8 CE1 CE2 I/O0 ~I/O7
WE D7D0
OE
WE D7D0
OE
WE D7D0
OE
WE D7D0
D7 D0
WR
RD
DB
思考:
全译码方式有地址重叠、地址不连续的情况吗?
1、地址是唯一的,没有重叠 2、地址是连续的,便于扩充。 全译码的缺点:译码电路复杂,特别是高位地址线较多 的时候。
三、存储器的地址选择
3. 部分地址译码方式
例: 用2K*8的RAM芯片设计一个 8K*8的存储器系 统,用74LS138进行地址译码。
M/ IO A15 A14 G1 G2A G2B Y0
1# 芯片片选
2# 芯片片选 3# 芯片片选 4# 芯片片选
Y1
Y2 Y3 Y4 Y5
A13 A12 A11
C B A
Y6 Y7
结论:74LS138 输入确定后,每个输出引脚 所连接芯片的地址空间也就确定了,比如:
D7~D0
一、存储器芯片的扩展
2. 字扩展法
CPU与存储器的连接
当存储器芯片的存储单元数量不能满足存 储系统需要时,可将多片存储器芯片的数据线 并连起来,用它们的地址线扩展存储单元的数 量。这种扩展方法称为字扩展法。
字扩展法将低位地址线接到所有芯片,实现片 内寻址;将高位地址线通过译码或变换后 输出给各芯片的片选信号,实现片间寻址
部分译码方式的优缺点
部分译码方式的译码简单,但地址扩展 能力有限,并且可能出现地址重叠(如 果有一些地址线没有用到)。使用不同 信号连接片选信号时,芯片的地址空间 也不同。 这种方式常常用在较小的微型计算机系统 中。
三种地址译码方式的总结
1.
CPU与存储器芯片连接时,低位地址线连 到所有芯片的地址线上,实现片内寻址; 高位地址线经过线选法或译码器译码输出 到芯片的片选,实现片间寻址。
但是一个存储器系统往往需要由多个芯片组合 得到系统所需的存储空间。这就需要用到下面的方 法:位扩展法、字扩展法、组合扩展法。
存储系统设计的 步骤
1、确定芯片个数=目的系统容量/提供芯片规格
2、确定扩展方法(字、位、字位)
3、芯片地址线、数据线、读写控制线的连接
4、芯片片选的连接
一、存储器芯片的扩展
练习:用 16K4 位的存储器芯片组成一个 64K8位的 存储系统。
字和位同时扩展
D7~D4
D3~D0
16K×4bit
16K×4bit
A15
Y3
译 码 器
CS3 CS 2
16K×4bit
16K×4bit
Y2 Y1
CS1
CS 0
16K×4bit
16K×4bit
A14
Y0
16K×4bit
16K×4பைடு நூலகம்it
对于组合得到的存储器系统,必须给每个芯片分配 地址,也就是要保证存储器芯片在整个内存中占据的 地址范围能够满足用户的要求。 这就需要掌握存储器地址译码的方法(字扩展) CPU与存储器连接时,将CPU的低位地址线连到存储器所 有芯片的地址线上,实现片内寻址;将高位地址线经过 译码输出给存储器芯片的片选引脚,实现片间寻址。 存储器的地址译码方式有线性选择、全译码、部分译码
2.
3.
连接时注意地址是否重叠、地址是否连续
要学会按照要求设置芯片的地址空间。
人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。
2. 全地址译码方式
127 译 码 器 ⋮ 4 3 2 1 0
A19 A13 M/ IO A0 A12
CPU
00000H~01FFFH 02000H~03FFFH 04000H~05FFFH 06000H~07FFFH
AB A12 A0 CS
OE
A12 A0 CS
A12 A0 CS
A12 A0 CS
74LS138 M/ IO A15 A14
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