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存储器扩展技术微机原理与接口技术 存储器扩展技术 在实际应用中，微机系统的规模、应用场合不同，对存储器系统的容量、类型的要求也不相同。任何存储芯片的存储容量都是有限的，要构成一定容量的存储系统，往往单个芯片不能满足字长或存储单元个数的要求，甚至字长、存储单元数都不能满足要求。这时，就需要用多个存储芯片进行组合，以满足对存储容量的需求，这种组合就称为存储器的扩展。存储器的扩展就是解决如何用容量较小、字长较短的芯片，组成微机系统所需存储器的问题，通常有位扩展、字扩展，以及字和位同时扩展三种方式。1.1 位扩展 位扩展的实现方法是将各芯片的地址线、读/写信号线和片选信号线对应地并联在一起，而数据线按数据位的高低顺序分别连到数据总线上。 【例1-1】使用1 KB×4的SRAM芯片2114组成1 KB×8的存储器。 解：由于每个芯片的容量为1 KB，故满足存储器系统的容量要求。但由于每个芯片只能提供4位数据，故需要两片这样的芯片，以满足存储器系统字长的要求。电路设计如图1-17所示：图 1-17 存储器位扩展设计 （1）由于存储器的字数与存储器芯片的字数一致，1 K＝210，故只需10根地址线（A9～A0）对各芯片内的存储单元寻址。将每个芯片的10位地址线按引脚名称一一并联，按次序接到系统地址总线的低10位。A9～A0的编码状态000H～3FFH就是1 KB存储单元的地址。 （2）数据线按芯片编号连接。1号芯片的数据线接数据总线的D0～D3，2号芯片的数据线接数据总线的D4～D7。 （3）两个芯片的控制线分别并联在一起，片选信号由系统地址总线A10来承担。 从图中可知1号芯片存放存储单元的低4位，2号芯片存放的是高4位。当存储器工作时，同时选中两个芯片，在读/写信号作用下，两个芯片的数据同时读出或写入，产生一个字节的输入/输出。 1.2 字扩展 当存储芯片上每个存储单元的字长已满足要求，但存储单元的个数不够，需要增加的是存储单元的数量，就称为存储容量的字扩展。CPU能够访存的地址空间是很大的，一片存储器芯片的字数往往小于CPU的地址空间。这时用字扩展法可以增加存储器的字数，而每个字的位数不变。字扩展法将地址总线分成两部分：一部分地址总线直接与各存储器地址相连，作为芯片内部寻址；一部分地址总线经过译码器译码送到存储器的片选输入端或。CPU的访存请求信号作为译码器的输出控制信号。CPU的读/写控制信号作为存储器的读/写控制信号，CPU的数据线与存储器的对应数据线相连。 【例1-2】用2 KB×8的RAM芯片6116组成4 KB×8的存储器。 解：6116的字长为8位，满足存储器系统字长的要求。但是每个芯片只能提供2 KB个存储单元，所以要构成容量为4 KB的存储器，需要两个6116芯片。电路设计如下： （1）每个芯片的11位地址线按引脚名称一一并联，然后按次序与系统地址总线的低11位相连。1号芯片的片选信号与A11连接，2号芯片的片选信号与A11反相之后连接。当A11为低电平时，选择1号芯片读/写；当A11为高电平时，选择2号芯片读/写。 （2）每个芯片的8位数据线依次接至系统数据总线的D0～D7。 （3）两个芯片的、分别并联后与系统的读/写控制线、连接。 具体连线如图1-18所示。由图可见，1号芯片的地址范围是000H～7FFH，2号芯片的地址范围是800H～FFFH。地址分配见表1-2。图1-18 存储器字扩展表………………1.3 字和位扩展 在构成一个实际的存储器时，往往需要同时进行位扩展和字扩展才能满足存储容量的需求。扩展时需要的芯片数量可以这样计算：要构成一个容量为m×n位的存储器，若使用l×k位的芯片（l＜m，k＜n），则构成这个存储器需要（m/l）×（n/k）个这样的存储器芯片。m/l和n/k一定要能整除。字位扩展连接时将这些芯片分成 m/l个组，每组内有 n/k个芯片，组内采用位扩展法，组间采用字扩展法。 【例1-3】用1 KB×4的2114芯片构成4KB×8存储器。 解：由于2114是1KB×4 的芯片需要同时进行位扩展和字扩展才能满足存储容量的需求。首先要进行位扩展。用两（8/4）片2114组成1 KB的存储模块，然后再用4（4/1）组的存储模块进行字扩展便构成了4KB的存储器。所需的芯片数为（4/1）×（8/4）＝8片。因为2114有1 K个存储单元，只需要10 位地址信号线（A9～A0）对每组芯片进行片内寻址，同组芯片应被同时选中，故同组芯片的片选端并联在一起。要寻址4 KB个内存单元至少需要12位地址信号线（212＝4 K）。而2114有1 K个单元，只需要10位地址信号，余下的2位地址用2–4译码器对两位高位地址（A11～A10）译码，产生4个片选信号线，分别与各组内的两个2114芯片的片选端相连，线路连接示意