存储器扩展_2在线视频

这个芯片因此我们在使用的时候

是采用了这样子的一个方式

用8片这样子的芯片构成这样子的一个体

这样一个体就相当于我们像一个盒子一样

我们侧面看它是8片紧紧地压在一起

但是正面看它可以看作是一片

因为对于这样一个存储器芯片来讲

它必须要能够作为一个整体进行工作

刚才我们说了它一片是没有意义的

它必须要8片合在一起

同时对它进行访问 它才是有价值的

所以这个

这一个体这就是我们刚才前面说的

在有些时候

我们刚才讲存储器扩展

这个概念的时候我们说

一定要保证每一片芯片要有不同的地址范围

任意一个时候只有一片芯片

或者一组芯片能够被选中

这就是一组芯片

所以一组芯片在这里大家从正面看过去

也就可以认为它是一片芯片

只不过它在背后是8片叠在一起的

这个大家我不知道能够想来不

这样的一个意思 就是说

这一个体它是一个整体

它不可切分

因此在任意一个时刻

这个整体里边的8位芯片

或者同时被选中

或者同时不被选中

或者同时工作或者同时不工作

因为它们整个就是一起的

就可以相当于是一片芯片的意思

这一个部分的#RAS和#CS

这个引脚信号就是刚才我们说的

既然它内部是按矩阵来描述的

所以它就是要先送行地址

后送列地址

那么因为它是分时复用了这8根地址信号线

所以 这个行列地址一定要锁存

所以先送去 这就和我们前边讲8088

那个AD0到AD7这个引脚

我们说先送的是低8位地址

后送去的是8位地址数据信号

那么为了防止把前面的地址信号覆盖

所以我们地址信号一定要锁存

在这里也一样

一旦有分时复用这样子的一个需求

一定要有相应的锁存信号

但是从系统这一边我们看

它实际上还是提供了16位地址信号为它服务

这个LS158我们称为选通控制器

在这里呢 就是说它的控制门是S

S等于0的时候A端口打开

S等于1的时候B端口打开

不管是A口还是B口

任意一个时刻只有一个打开

或者两个都不打开

但是一个打开后 它有一个出口

所以A口连接的是地址总线的低8位

B端连接的是地址总线的中间8位

那么合起来是16位

为什么是16位

是因为整个这个存储体的容量是64K个单元

我们还是需要16位地址信号为它服务

只不过这16位地址信号是

先进去的是行地址 后进去的是列地址而已

这8位是数据信号

这8位数据信号因为我们芯片

刚才我们说这个存储体里是8片芯片

它每一片里面每个单元里

只有一位二进制码

所以这8位数据信号

实际上每一位来自于不同的芯片

等一下我们用展开图来给大家描述

所以这个体 总体来讲

就相当于我们可以认为

它构造了一个64K字节的内存条

在这个内存条上8片芯片是依次平面展开

焊在一起的

而任何一个芯片它是没有意义的

所以作为一个整体

我们总之这8片2164A

必须要具备完全相同的地址

并且必须被同时选中

或者同时不选中

同时工作或者同时不工作

为了帮助大家理解

我们下边把这样一个示意图

我们把它展开一下

看看它是怎么样连接的

所以位扩展我们用这个例子

刚才我们把这个

总体的示意图给大家一个框架

现在我们把那个8个存储体

把它展开来 这就是8片2164A

这8片2164A因为它的每一个单元

每一个芯片上的任意一个单元里都只有一位

而我们比如用MOVE指令

用LEA指令等等

这些指令去访问内存某个单元的时候

一次肯定要访问的是8位二进制码

所以对于这8个芯片

它每一个芯片的地址范围因为64K个单元

它的地址范围从0到FFFF

但是每个芯片上的地址范围

都是完全一样的

它们要想选中必须同时被选中

因此这些芯片所有的地址信号线

它们都是并联引到地址总线上

然后系统通过刚才我们说的选通控制器

然后和系统地址总线来进行连接

那么它的数据因为每片芯片

每单元里只有一位

所以它的这个数据信号

是分别从8片芯片引出

混合在一起构成数据总线上的8位数据信号

这就是8片2164A做位扩展的时候一个案例

因为位扩展我们在实际中其实就是

存储器生产厂商来做的

也就内存条的生产就是这样子的一个模式

而我们知道我们用户

是不会自己来做内存条的

所以这种位扩展大家从概念上

从理论上了解就可以了

我们总结一下

位扩展总之就是

在我们已有的存储器芯片中

每个单元里字长不满足要求的时候

我们需要扩展字长

那么这个时候我们就用到位扩展

而位扩展它的连线的特点

也就是说它的每一个芯片

它的地址都是并联输出的

它的所有的控制信号线都是并联在一起的

要想选中同时被选中

也就是说它的片选端也是要并联在一起的

要想访问哪个单元

它将同时哪个单元都被访问

但是因为它的每个单元里

只有一位二进制码

当然有些DRAM芯片可能每单元里有2位

或者有4位的

所以它的数据线是分别出来

然后但是从总体来讲它也是并联

输出到数据总线的

一句话 简单地来讲

位扩展就是将

多片存储器芯片构成了一个体

这个体它内部无论是

怎么样子像这样子连接

从用户的角度 从外部的角度

它是一个整体

我们也可以说它是一个存储器芯片

所以我们从应用的角度来讲

我们要求它作为一个整体

同时工作或者同时不工作

所以它内部所有的芯片有相同的地址范围

这就是位扩展的总结

所以位扩展最后的效果

实际上没有增加它的单元的个数

但是增加了字长

所以就是最后这句话请大家一定要注意

就是确保要所有的芯片

必须要具备完全相同的地址范围

这个和我们刚才说的

存储器扩展那个概念似乎是有点不一样

刚才存储器概念实际上更多的

针对的是字扩展

也就是说单元数不够的时候

我们需要扩展单元数

这个才是我们用户经常需要涉及到的

就像我们刚才说

我们买这个计算机它实际上只有4G的内存

但是我需要8G的内存

我甚至以后需要16G的内存

那么我就去买两个内存条把它插进去

这样就是做的字扩展的工作

所以字扩展才真正是存储空间的扩展

那么在这样子为了达到

我们的这样真正实现这样一个空间的扩展

所以它的每一个芯片

一定要确保有不同的地址范围

这个是字扩展非常重要的特点

所以它的扩展原则就是

每个芯片它的地址线 数据线 控制信号线

都是要并联的

那么如何实现它有不同的地址范围呢

因为它的每个芯片都是一样的

它的片内地址都是一样的

所以怎么样实现实际上就是高位地址不一样

高位地址不一样又怎么样能够保证

选到不同的芯片呢

实际上就是片选端要分别引出来

这就是字扩展它的核心

我们也用一个图来先示意下

比如这是一个2K字节的一个存储器芯片

2K×8位

所以它的每单元的字长是够的

那么现在如果我们就

设计一个2K字节的存储器

那么这一片芯片就0K了 就没必要扩展了

但是如果我们现在需要

做一个4K字节的存储器

那么我们现在就需要再增加一片

这就是做了一个扩展

那么扩展真正要想达到4K字节

这两个芯片的地址范围肯定不能一样

要一样了它就等于没有扩展

因此怎么样做到不一样

实际上就是片选端一定要不一样

所以它们在连线上

就是说数据总线肯定是引出以后

直接并联连接到数据总线上

它的片内地址比如对于2K字节的存储器

片内肯定是11根地址信号线

那么它们也是这样连接到

系统的地址总线上

它们的读写信号肯定也是并联的

因为如果要系统这边产生读或者写允许

那么这个芯片如果没选中

那么虽然这个读或者写信号走到它门口了

因为它相当于就没有通电

所以写走到它门口也没用

还是它选中了那对它就有意义

所以怎么样区分

就完全靠它们的片选端来区分

而片选端大家已经知道

它肯定是连接到译码器的输出端

那么译码器的输入是什么呢

就显然就是高位地址信号

这个就是字扩展的一个示例

我们用一个例子来

练习一下或者说我们来学习下

怎么样实现字扩展

假设我们SRAM6264芯片来

构造一个32K字节的存储器

6264我们前面那一讲已经讲过

它是一个8K字节的容量的RAM型的芯片

现在要构造一个32K字节

而且告诉了你这个地址范围

是这样子的地址范围

你要用8K构造32K

你首先马上要知道你需要

买4片这样的芯片

所以第一步我们现在就知道

需要四片芯片

第二步怎么办呢

我们跟前边设计那个存储器的

接口电路的方法是一样的

根据这个地址范围我们用二进制把它写出来

然后我们确定高位地址是多少位

因为6264芯片片内是13根地址信号线

所以高位就只有7位

那么7位的状态把它首地址尾地址都写出来

然后看哪些位是不一样的

然后我们来设计我们相应的译码电路

所以它的设计过程

就是由这样一个地址范围我们可以得到

需要4片的6264芯片

这个红颜色的这就是高位地址

首地址的高位是0010000

尾地址的高位地址是0010011

高位地址里有2位状态不一样

实际上就意寓着

它需要管理4片芯片

我们在前面讲RAM和讲ROM的时候

我们举过一些示例

在这些示例里头

因为我们不论讲全地址译码

还是部分地址译码

实际上我们选中的都是一片芯片

对于一片芯片我们也看到过

全地址译码也好部分地址译码也好

我们都用简单的与非门 或门 或非门

这些基本门电路来设计

那个译码电路看上去很简单

但是那个前提是

我们实际上只去管理了一片芯片

现在我们要管理4片芯片构造的存储器

用这样的基本逻辑门

请同学们自己可以考虑一下

这样子的电路设计起来是非常麻烦的

因此就有人为我们做了一些工作

也就是说设计了一些专用的译码电路

这些专用的译码电路

它把内部的很多东西都已经屏蔽掉了

就是说经过了一种封装

抽象成了一个符号

然后在外边设置了一些引脚

我们只需要一些简单的工作

就可以设计出

功能更加强大的译码器了

专用译码电路的

或者专用译码器的品种其实很多

在我们这门课里我们只介绍一种

一个型号 叫做三八译码器

这个型号叫74LS138

它就是三输入八输出的专用译码器

下边我们就把这个译码器先给大家介绍完

然后我们来完成这个示例

这个译码器在我们教材上

它实际上在第一章里头

是属于第一章的内容

但是因为那个时候

我们如果把它放在第一章讲的话

或者第一周的课程里讲的话

我们到现在大家可能都忘掉了 还要回去翻

因为真正到这个时候我们才会用到它

所以我们把这部分内容提到这个地方

我们再来解释

74LS138译码器是个3输入8输出的译码器

所以它可以同时控制8片芯片

这样大家一看它的功能就一目了然了

在任意一个时刻它可以保证

它所连接的这个8片芯片

只有一片芯片会被选中

这就满足了我们字扩展的一个特点

我们字扩展我们说不管多少片芯片

我们构造了这么大一个存储空间

但是我们任意一个时刻

只能有一片芯片被选中

这样才能保证不同的芯片

有不同的地址范围

这就138译码器正好就满足了这一点

这个是138译码器的引脚

所这个引脚上我们可以看出来

这一边是Y0到Y7上面都有上横杠

表示低电平有效的

它是输出端

这里的G1 G2A G2B是使能端

也就是是它能够的意思

也就是使它能够的意思

那么什么样情况才是使它能够呢

就是说这个G1上面没有上横杠

所以它是高电平有效的

G2A G2B上面有上横杠表示低电平有效的

也就是说当这样子三个端

G1端为高电平

G2A G2B同时为低电平的时候

这个芯片就可以开始工作了

那么如何开始工作呢

那就要看它输入端和输出端的关系

现在我们可以看到输出Y0到Y7

全部都是上横杠

所以都是低电平有效

因此我们输入和输出端的关系

我们可以用这张表来描述

这张表就是我们所谓的真值表

真值表这概念我们在前边已经有过提到

它表述着一个集成电路芯片

它的输入和输出之间的一种原理

也就是它们在逻辑上的一种关系

因此这个真值表就反映了

输入和输出端之间的关系

我们下边来看这个真值表

G1 G2A G2B为任意状态

或者为高电平的时候

也就是说它总而言之

它不是100这样的一个状态的时候

无论输入端CBA

请大家注意顺序是CBA不是ABC

CBA的顺序无论是什么状态

这里××表示任意状态

那么输出Y0到Y7全部都是高电平

也就全部是无效状态

那么只有当使能端是100的时候

表示现在是可以工作了

那么这个时候输入端如果是000的话

Y0端会输出低电平

Y1到Y7都是高电平

那么输入端为001 也就是1的时候

Y1端会输出低电平 其他都是高电平

所以这就保证了在任意一个时刻

它的8个输出端所连接的芯片

在任意一个时刻只有一个芯片能够被选中

或者能够让它工作起来

这个就是138译码器的主要功能

我们来看一下

假设我们现在输入端是100

那么100是几呢 是4

所以这个时候Y4端会输出低电平有效