半导体存储器扩展_1在线视频

大家好

我们前面学了

有关半导体存储器的一些基本知识

我们也给大家介绍了

有关随机存取存储器RAM

和只读存储器ROM这样的一些芯片

那么这一讲我们来学习存储器的扩展技术

那么什么叫存储器的扩展技术呢

存储器的扩展技术可以简单的

用这样子的话来描述

也就是说用已有的存储器芯片

来构造一个需要的存储空间

这个最简单的例子

就是我们平时 比如我们买了一台计算机

我们买的这台机器它的配置只有4G的内存

但是我们希望有8G的内存

那么我们就再去买一个4G的内存条

这就是一种扩展

也就是我们现在已有的不论是芯片

还是内存条

也就是说如果我们具体来讲

就是说我们一个芯片

这个芯片呢有可能它的单元个数

或者说它每单元里的2进制位数

都不能满足我们现在的存储器的一个需求

这个时候我们就需要扩展

因此呢 存储器的扩展就是存储器容量的扩展

或者说在我们已有芯片的基础上

我们对这个容量的扩展

存储器芯片的存储容量我们在前面的

几讲里头我们已经看到

我们通常从芯片的那个级别上

我们会用这样子的描述方法

也就是说它的单元数

乘以每单元的位数

或者说每单元的字长

那么这个单元数

也可以称为字节数

因为我们说默认的情况下

内存我们认为每一个单元

它都是一字节长的

这是从逻辑上来讲都是这样

就相当于我们现在说

我们买了个4G的内存条

肯定是表示4G字节而不会是其他的含义

也就是这就是在 这样的一个语境下

就是默认每单元都是8位二进制码的情况

所以单元的个数我们也可以用字节数来描述

但是我们在前面学RAM或者ROM芯片的时候

我们实际上已经看到

并不是每一个存储器芯片

它的每一个单元

都一定是8位二进制码

也就是说从芯片的角度不一定是这样的

那么这种时候我们就是需要

有这样子的描述了

就是说它每个单元里的位数是不是

满足我们8位二进制码这样的要求

也就是说它的字长的要求

因此呢如果说字长不满足

我们就需要扩展字长

如果单元数不满足或者说字节数不满足

我们就需要扩展单元数

因此我们存储器扩展技术

就是用多片存储器芯片

构成一个需要的存储器空间

这个多片到底是多少片

那要根据具体的情况

有可能就是一片

比如我们现在说

我们就需要一个8K字节的存储器

而我们手上正好有SRAM6264

那么这个6264本身就是8K字节

那么一片就OK了 对吧

那么如果现在也是只有6264

但是我们需要构造一个32K字节的存储器

那么我们需要多少片呢

显然就需要4片

所以这个多片那要根据具体的情况来说

那么用多片存储器芯片

构造一个这样的存储器空间

那么为什么 或者说怎么样

能够保证它真正是

构造了这么大的存储器空间呢

这里头有这样一句话是非常重要的

也就是说各个存储器芯片

在整个内存中一定要占据不同的地址范围

这一点大家回忆一下我们前两讲

我们讲那个存储编码的时候我们曾今讲过

我们用那个4个字节的存储器芯片

就是这个虽然肯定实际是没有的

是个虚拟的

就是说一个4字节的一个存储器

我们要构造一个12字节的存储器

那么我们需要3片 对吧

那么如果要想保证我们真正的是

构造了一个12字节的存储器

我们一定要让这3片4字节的芯片

每一片都要有不同的地址范围

所以当时我们说这四个芯片虽然在片内

它的地址都是从00到11 它的编码

但是为了区分这3个芯片

每一个芯片的00和11

所以我们必须加高位地址

也就是说第一片芯片它的高位地址是00

第二片芯片高位地址是01

这样子的话才能够保证

这三个芯片每个芯片都有不同的地址范围

这样也就才达到了我们真正能够

实现12个字节存储器这样的一个需要

或者这样一个目标

那么所以在存储器扩展里头

这一点是非常重要的

一定要保证每个芯片

在整个内存中占据不同的地址

但是这句话我们现在先放在这里

我们等一下大家会发现在有的情况下

我们是绝对不能这样的

那么在什么情况下不能

什么情况下又必须

这个就是我们下边讲存储器扩展技术的时候

希望大家注意的一点

这里这句话其实是对这个

第二句话的一个支撑

或者一个解释

既然每个存储器芯片都要有不同的地址范围

那么任意一个时刻只有一片

必须也仅有一片能够被选中

但是为什么在这括号里出现或一组呢

这就是刚才我说的

有些情况下我们多片存储器芯片

必须具有同样的地址范围

这个是为什么我们下边来讲

解释的时候会给大家讲

那么这个地方我们先把悬念留在这里

那么我们现在假设把这一组

这个圆括号的东西忽略掉

我们还回到我们刚才说的那样子

讲编码那一讲的时候那个语境

也就是说4个字节的存储器芯片我们要

构造一个12字节的存储空间

那么我们这4片芯片

一定要有不同的地址范围

这样才能确定地保证我们不是

4个字节而真正地达到了12个字节

大家可以想如果我们没有高2位的地址

也就是说那个芯片地址

我们只有低2位的00和11

那么我们这3片芯片虽然你物理上放了3片

但是实际上

我们用MOVE指令往零号单元写的时候

因为这3个芯片的第一个单元地址都是0

我们写一次三个单元里全部写完

所以写4次就3个芯片都写满了

所以从我们程序员的角度

我们认为它还是只有4个字节

而不是有12个字节

因此我们加了高位地址

用来区分这3个芯片的地址范围

那么为了保证真正的区分

而且我们任意一个时刻

我们只能针对一个单元来进行操作

也就是说我们要寻址的任何一个单元

不管是字节单元还是字单元

它都肯定在一个芯片上

所以呢

在任意一个时刻只能有一个芯片被选中

刚才我们介绍了

存储器芯片的容量是由单元数

乘以每单元的位数

我们单元数又称为字节数

每单元的位数又称为字长

那么如果我们每单元都是8位字长

那么单元的个数不够我们就需要扩展单元

比如就像我们说我们只有4G的内存条

我们现在要扩展成8G

那么显然是因为单元数不够

但是有些情况下呢

我们单元数可能是够的

我们现在就是4G

但是问题是我们现在手上有的芯片

这个芯片上虽然有4G个单元

但是它每个单元里不是8位二进制码

那么也就是说它的字长不够

这个时候我们就要保证它一定要变成8位字长

因此我们存储器扩展技术

就包括了这样几个层面

首先我们可能需要位扩展

也就是当我们字长不够的时候

我们需要扩展它的字长

我们这个叫做位扩展

如果字长是够的

也就是每单元里都是一字节数

而单元个数不够

那么这个时候我们就要扩展字节数

所以我们就要字扩展

如果两者都不够

那么加起来就叫字位扩展

下面我们分别把这三种

我们来给大家做简单的介绍

位扩展就是构成内存存储器芯片

它的字长小于我们需要的每单元里

都是一字节这样的字长的时候

我们需要进行位扩展

位扩展就是扩展单元的字长 这个没问题

我们用一个实例芯片来给大家解释

什么是位扩展

这个芯片本来我们应该在讲那个RAM这个

这一讲的里头给大家介绍

但是因为DRAM我们上次讲过

我们说因为它需要比较复杂的外围控制电路

因为它有一个定时刷新的这样子的一个需要

所以我们没有在一般的RAM芯片这一讲里头

详细的给大家介绍

那么我们在扩展技术里头 我们从这个角度

我们用这个型号的芯片给大家解释一下DRAM

这个型号虽然很古老

但是它也体现了今天DRAM芯片的一种特点

这个型号是2164A

它的容量是64K×1位的

从这个容量上大家可以看到

这个芯片它的单元个数倒是蛮多 64K个

但是它每单元里只有一位二进制码

显然不满足我们每单元要求

必须是一字节这样的一个需要

所以用这种芯片

它一片芯片是没有办法构造一个存储器的

这个芯片因为

它每单元里都只有1位二进制码

所以它在内部的结构上

是像这样矩阵形式来进行排列的

就是说每个单元

它都是有行地址和列地址去标称

为什么样这样子呢

这样子大家可以看的出来

它实际上可以减少这个芯片的体积

因为它可以减小它的引脚数量

引脚数一旦减少了它的体积就减少了

因为64K个单元 从我们前面讲RAM芯片

甚至我们的ROM型芯片

从那个理念上我们都知道

要寻址64K个单元

我们也就是说要产生64K个地址编码

那么得多少位片内地址呢

显然得16位

因为2的16次方正好等于64K

但是对于这个芯片来讲

因为它每单元只有一位

所以它一旦采用这种结构

它就可以行列地址分开

那么行列分开以后

它就可以分时复用一些地址信号

因此 它的地址信号线就只有

同等容量的RAM型芯片 它的一半

也就是说它实际上只有8根片内地址

而通过行列地址来分时传送

来控制或者选中某一个具体的单元

这个芯片详细的一些技术参数

我们不在这里介绍了

我们主要把它引出

就是希望用它做案例

来了解怎么样做位扩展

因为这个芯片它的每个单元里

都只有一位二进制码

所以对于这样的一个芯片

独立的一片芯片是没有任何意义的

就像我们之前在讲存储器

我们开篇应该在第一周的课程里

我们给大家看到过存储条

存储条我当时特意的提醒大家

就是说这个条上不是一个芯片

有8个芯片 就那黑黑的小框框

那么为什么要8个芯片

实际上就是这个意思

我们特意选了一个类似这样的芯片

这个芯片你看

我们每个单元里只有1位二进制码

一位二进制码那意思就是说

它这一片芯片它

根本不可能构成一个我们用的存储器

我们的存储器每单元里一定要8位二进制码

所以它至少要用8片芯片

它来能够构成一个我们需要的存储空间

因此对于这样子的

每单元字长不够1字节的这种芯片

它一片芯片是没有任何意义的