计组—存储以及字、位扩展

梦里梦外; 2022-04-18 06:29 737阅读 0赞

**存储器的分类**

存储器的功能：

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放**程序（指令）**和**数据**（二进制代码形式存放）。

存储器中最小单位就是**存储元**，可以存储**一个二进制代码**（0或1），即1个 bit

(1)构成存储器的存储介质：目前主要采用**半导体器件**和**磁性材料**

(2)按存储方式分：

** 随机存储器**（任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关）

**顺序存储器**（只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关，如磁盘、磁带）

(3)按信息的可保存性分：

**非永久记忆存储器**（断电后信息即消失的存储器，如主存）

**永久记忆性存储器**（断电后仍能保存信息的存储器，如磁盘）

(4)按存储器的读写功能：

**只读存储器（ROM）**：存储器的内容是滚定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器

**随机读写存储器（RAM）**：技能读出又能写入的半导体存储器

**(5)按在计算机系统中的作用分（课程设计的方式）：**

存储器（主存）、辅助存储器（磁盘）、高速缓冲存储器、控制存储器

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存储器的容量：

存储单元 **\* **存储元 ；例如：地址从000000 ~  111111 可得到有**2^6**个存储单元，假定每个存储单元存储8位（即8个存储元），

**则存储器的容量 = 2^6 \* 8  (单位为bit)**

**地址线、数据线数量的确定**

**存储容量为 2^r \* m位（存储单元数量为2^r，每个存储单元有m个bit位）**

**则需要：地址线 r 根，数据线 m 根**

例：存储容量 32M \* 16位需要多少根数据线？多少根地址线？

2^5 \* 2^20 \*16=2^25 \* 16 即需要地址线25根，数据线16根；（1M=2^10K ,1K=2^10B）

**SRAM**：静态随机存储器（static random access memory）

SRAM特点：容量小、功耗高、速度快（**常用做缓存cache**）

存储元：存储元是组成存储器的基础和核心；用来存储一位二进制信息0或1

**DRAM：动态随机存储器（dynamic random access memory）**

DRAM只能将数据保持很短时间，为了保持数据，DRAM使用**电容**存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失（关机就会丢失），**常用作系统内存（只有DRAM需要刷新）**

**只读存储器和闪速存储器**

**只读存储器：**

**1.ROM的分类**

只读存储器简称ROM，它只能读出，不能写入。最大的优点是具有不易失性

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**2.闪速存储器**

闪速存储器是一种高密度、非易失性的读/写半导体存储器。

特点：固有的非易失性、廉价的高密度、可直接执行、固态性能

闪存比EEPROM快、具有RAM功能

注：RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器；RAM和ROM都是采用随机存取方式进行信息访问

**存储器容量扩展**

![20181109171736519.png][]

例如：1G x 8位的存储芯片需要构成4G x 32位的存储芯片需要的芯片数量为16片：

![20181109171745174.png][]

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主要扩展方法：**字扩展、位扩展、字位扩展**

设存储空间为M **\*** N位，现有存储芯片是m **\*** n位。

若M=m ，N>n，需要对芯片进行位扩展。

若M>M，N=n，需要对芯片进行字扩展。

若M>m，N>n，需要对芯片进行字位扩展。

例1（**位扩展法：针对数据线**）：

**位扩展：每个芯片具有相同的地址线，不同的数据线**

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解析：观察得知字相同，位不同所以需要进行位扩展的方式；对于1K x 4位的存储芯片需要组成1K x 8位的存储器由计算公式需要**2片1K x 4位的存储芯片；其中：**

1K x 4位：有10根地址线，4个数据线

1K x 8位：有10根地址线，8个数据线

那么很明显我们需要2个芯片组合（各提供一个4位数据线）才能提供8位数据线，所以由上图可知**地址线一样**，那么我们的连接方式是一样的即两个芯片都直接连接地址线A0~A9；而对于数据线我们每个芯片都只能连接4根（因为每个芯片只有4根数据线），即第一个芯片数据线连接D0~D3，第二个芯片数据线连接D4~D7，两个芯片组合起来提供8位数据线

例2（**字扩展法：针对地址线**）

**字扩展：每个芯片具有不同的地址线（不同的片选地址，相同的片内地址），相同的数据线**

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解析：1K x 8位的存储芯片组成2K x 8位的存储器，由计算可知共需要**2片1K x 8位**的芯片，由观察可知**字不同，位相同**，所以需要进行**字扩展**；其中：

1K x 8位：有10根地址线（1K=2^10），8根数据线

2K x 8位：有11根地址线（2\*2^10），8根数据线

由于系统提供了11根地址线，而我们的芯片只有10跟地址线，**所以我们把11根地址线分成2部分，低10位位片内地址，最高1位为片选地址**，

所以每个芯片的 低10位（片内地址）地址线连接是一样的（A0 ~ A9），**片选地址为A10**，**由于每个芯片都有8根数据线，而系统一次只需要8位数据，所以可想而知，每次只需要一个芯片工作即可**；所以每个芯片的数据线连接是一样的（D0 ~ D7）

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注：由于最高一位为片选地址，即**第一个芯片的片选地址0**，**第二个芯片的片选地址为1，所以片选地址信号经过非门\[1\]确定具体连接哪个芯片，**字扩展由地址线的**高位即片选地址来决定片选信号，即把低位的片内地址去掉，剩下的即为高位的片选地址；所以对于字扩展每个芯片具有不同的地址线（即片选地址不同，但片内地址是相同的），相同的数据线**

**例3：字位同时扩展**

**字位同时扩展：每个芯片具有不同的地址线，不同的数据线**

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3p3eDE5OTIxMjE1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

解析：由计算公式可得我们需要8片1K x 4位的存储芯片来组成4K x 8位的存储器，由观察可知字不同、位也不同，因此我们需要进行字位同时扩展；其中：

1K x 4位：地址线10根，数据线4根

4K x 8位：地址线 12根（4\*2^10），数据线8根

由于系统提供了12根地址线，而我们的芯片只有10跟地址线，**所以我们把12根地址线分成2部分，低10位位片内地址，最高2位为片选地址**，

所以每个芯片的 低10位（片内地址）地址线连接是一样的（A0 ~ A9），**片选地址为A10-A11**，**另外****由于每个芯片都只有4根数据线，而系统一次需要8位数据，所以我们每次需要2个芯片同时工作（即我们可以将2个芯片看成一组），第一个芯片连接前4位数据地址（D0~D3），第二个 芯片连接后四位数据地址（D3-D7）即可一次性提供8个数据地址；**

**所以我们最终可将8个芯片分成4组，每组2个芯片同时工作，即可一次提供4K x 8位的存储器工作**

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