主存储器扩展

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1、计算机组成原理------主存储器扩展实验主存储器概述主存储器是计算机硬件系统中的五大功能部件之一，用于存放正在运行中的程序和相关数据。它的读写速度和存储容量，对计算机系统的运行性能有至关重要的影响，经常成为影响系统运行性能的瓶颈。存储容量通常用构成存储器的字节(8bits)数或字数表述，一个存储字通常由2，4，8个字节组成。主存储器通过地址总线、数据总线、控制总线与计算机的CPU和外围设备连接在一起，如图所示。地址总线------用于选择主存储器的一个存储单元(字或字节)，其位数决定了可以访问的存储单元的最大数目，称为最大可寻址空间

2、。例如，当按字节寻址时，20位的地址可以访问1MB的存储空间，32位的地址可以访问4GB的存储空间。数据总线----用于在计算机各功能部件之间传送数据，数据总线的位数(总线的宽度)与总线时钟频率的乘积，正比于该总线所支持的最高数据吞吐(输入／输出)能力。控制总线----用于指明总线的工作周期类型和本次入／出完成的时刻。总线的工作周期可以包括主存储器读周期，主存储器写周期，I／O设备读周期，I／O设备写周期，即区分要用哪个部件(主存或I／O设备)和操作的性质(读或写)；还有直接存储器访问(DMA)总线周期等。若在计算机系统中使用了不同读

3、写速度的主存储器，在CPU发出该写主存储器的命令后，它不能知晓读写操作完成的时刻，这是由被读写的存储器(或外围设备)本身的运行速度决定的，此时可以让主存储器本身提供读写完成的回答信号(Ready)，CPU通过检测该信号来得知本次读写完成的时刻；若为读操作，有了该回答信号后，CPU就可以接收已读出的数据，这被称为CPU和主存储器按异步方式运行。主存储器可以由只读存储区(ROM)和读写存储区(RAM)两部分组成，是分别采用ROM和RAM存储器芯片实现的。ROM存储区用来储存内容固定不变的程序和数据，例如操作系统的内核部分，系统刚加电时运行

4、的硬件诊断程序等。RAM存储区用来储存一些用作运算的数据和用户的程序主存储器的容量：是以字或字节为单位来表示主存储器单元的总数。常用的单位有：K=210，M=220，G=230常用的半导体存储器芯片有多字一位片和多字多位片（4位、8位、16位），因此，假如有1M位容量的芯片可以组成：（1）1M×位=220（2）256K×4位=28·210·22（3）128K×8位=27·210·23存储器的容量扩展由于生产的存储器的芯片的容量有限，它在字数或字长方面与实际存储器的要求都有很大差距，例如：用一组十六位数来表示一串数据，如果手上只有芯片2

5、K×8位的，因此显然无法满足，只有将几个芯片连接起来进行扩展来加大存储器的容量。一、位扩展A0—A13地址线（214=16K）片选信号读/写信号8位数据线空间分配如下：A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0存储单元000000000000000000H000000000000010001H11111111111113FFFH214=210·24=16K二、字扩展A0—A13地址线（214=16K）片选信号8位数据线读/写信号A14和A15分别有四种状态：00011011A15A14A13A12A11A10A9

6、A8A7A6A5A4A3A2A1A0存储单元00000000000000000000H00000000000000010001H…………00111111111111113FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0存储单元01000000000000004000H01000000000000014001H…………01111111111111117FFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0存储单元10000000000000008000H100000000

7、00000018001H…………1011111111111111BFFFHA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0存储单元1100000000000000C000H1100000000000001C001H…………1111111111111111FFFFH第一片（16K）第三片（16K）第二片（16K）第四片（16K）TEC—2机的主存储器部件TEC—2机的主存储器由4K(字长16位)的ROM与2K的RAM组成，其地址分配与用法见图(4KROM用2片LS2732实现；2KRAM用2片LS6116实现

8、)基本监控程序2KROM用户程序／数据2KRAM附加监控程序2KROM0000h07FFh0800h0FFFh3800h3FFFhTEC—2机的主存储器部件内存芯片的片选信号由一片3—8译码器芯片LS138给出(DC3)