存储系统答案.pptx

3.3.存储器的层次结构主要体现在什存储器的层次结构主要体现在什存储器的层次结构主要体现在什存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机么地方？为什么要分这些层次？计算机么地方？为什么要分这些层次？计算机么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？如何管理这些层次？如何管理这些层次？如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在答：存储器的层次结构主要体现在答：存储器的层次结构主要体现在答：存储器的层次结构主要体现在CacheCache主存主存主存主存和和和和主存主存主存主存辅存辅存辅存辅存这两个存储层这两个存储层这两个存储层这两个存储层次上。次上。次上。次上。CacheCache主存层次在存储系统中主要主存层次在存储系统中主要主存层次在存储系统中主要主存层次在存储系统中主要对对对对CPUCPU访存起访存起访存起访存起加速加速加速加速作用，即从整体运行作用，即从整体运行作用，即从整体运行作用，即从整体运行的效果分析，的效果分析，的效果分析，的效果分析，CPUCPU访存速度加快，访存速度加快，访存速度加快，访存速度加快，接近接近接近接近于于于于CacheCache的速度，的速度，的速度，的速度，而寻址空间和位价却接而寻址空间和位价却接而寻址空间和位价却接而寻址空间和位价却接近于主存。近于主存。近于主存。近于主存。主存主存主存主存辅存层次在存储系统中主要辅存层次在存储系统中主要辅存层次在存储系统中主要辅存层次在存储系统中主要起起起起扩容扩容扩容扩容作用，即从程序员的角度看，他作用，即从程序员的角度看，他作用，即从程序员的角度看，他作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器所使用的存储器所使用的存储器所使用的存储器其容量和位价接近于辅其容量和位价接近于辅其容量和位价接近于辅其容量和位价接近于辅存，存，存，存，而速度接近于主存。而速度接近于主存。而速度接近于主存。而速度接近于主存。第1页/共74页 综合综合综合综合上述两个存储层次的作用，从上述两个存储层次的作用，从上述两个存储层次的作用，从上述两个存储层次的作用，从整个整个整个整个存储系统来看，就达到了速度快、存储系统来看，就达到了速度快、存储系统来看，就达到了速度快、存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的容量大、位价低的容量大、位价低的容量大、位价低的优化优化优化优化效果。效果。效果。效果。主存与主存与主存与主存与CACHECACHE之间的信息调度功能之间的信息调度功能之间的信息调度功能之间的信息调度功能全部由硬件自动完成全部由硬件自动完成全部由硬件自动完成全部由硬件自动完成。而主存。而主存。而主存。而主存辅存层辅存层辅存层辅存层次的调度目前广泛采用次的调度目前广泛采用次的调度目前广泛采用次的调度目前广泛采用虚拟虚拟虚拟虚拟存储技术实存储技术实存储技术实存储技术实现，即将主存与辅存的一部份通过现，即将主存与辅存的一部份通过现，即将主存与辅存的一部份通过现，即将主存与辅存的一部份通过软硬软硬软硬软硬结合的技术结合的技术结合的技术结合的技术组成组成组成组成虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器，程序员可，程序员可，程序员可，程序员可使用这个比主存实际空间（使用这个比主存实际空间（使用这个比主存实际空间（使用这个比主存实际空间（物理地址空物理地址空物理地址空物理地址空间间间间）大得多的虚拟地址空间（）大得多的虚拟地址空间（）大得多的虚拟地址空间（）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址逻辑地址逻辑地址逻辑地址空间空间空间空间）编程，当程序运行时，再由）编程，当程序运行时，再由）编程，当程序运行时，再由）编程，当程序运行时，再由软、软、软、软、硬件自动配合完成硬件自动配合完成硬件自动配合完成硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存虚拟地址空间与主存虚拟地址空间与主存虚拟地址空间与主存实际物理空间的实际物理空间的实际物理空间的实际物理空间的转换转换转换转换。因此，这两个层。因此，这两个层。因此，这两个层。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说次上的调度或转换操作对于程序员来说次上的调度或转换操作对于程序员来说次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。都是透明的。都是透明的。都是透明的。第2页/共74页 4.4.说明存取周期和存取时间的说明存取周期和存取时间的说明存取周期和存取时间的说明存取周期和存取时间的区别区别区别区别。解：存取周期和存取时间的主要解：存取周期和存取时间的主要解：存取周期和存取时间的主要解：存取周期和存取时间的主要区别区别区别区别是：是：是：是：存取时间仅为完成一次操作的时间存取时间仅为完成一次操作的时间存取时间仅为完成一次操作的时间存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操而存取周期不仅包含操作时间，还包含操而存取周期不仅包含操作时间，还包含操而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的作后线路的作后线路的作后线路的恢复时间恢复时间恢复时间恢复时间。即：。即：。即：。即：存取周期存取周期存取周期存取周期 =存取时间存取时间存取时间存取时间 +恢复时间恢复时间恢复时间恢复时间 5.5.什么是存储器的什么是存储器的什么是存储器的什么是存储器的带宽带宽带宽带宽？若存储器的？若存储器的？若存储器的？若存储器的数据总线宽度为数据总线宽度为数据总线宽度为数据总线宽度为3232位，存取周期为位，存取周期为位，存取周期为位，存取周期为200ns200ns，则存储器的带宽是多少？，则存储器的带宽是多少？，则存储器的带宽是多少？，则存储器的带宽是多少？解：存储器的带宽指解：存储器的带宽指解：存储器的带宽指解：存储器的带宽指单位时间内从存单位时间内从存单位时间内从存单位时间内从存储器进出信息的储器进出信息的储器进出信息的储器进出信息的最大最大最大最大数量数量数量数量。存储器带宽存储器带宽存储器带宽存储器带宽 =1/200ns=1/200ns 32 32位位位位=160M=160M位位位位/秒秒秒秒 =20MB/S20MB/S=5M=5M字字字字/秒秒秒秒 注意字长（注意字长（注意字长（注意字长（3232位）不是位）不是位）不是位）不是1616位。位。位。位。（注：本题的兆单位来自时间（注：本题的兆单位来自时间（注：本题的兆单位来自时间（注：本题的兆单位来自时间=10=106 6）第3页/共74页 6.6.某机字长为某机字长为某机字长为某机字长为3232位，其存储容量是位，其存储容量是位，其存储容量是位，其存储容量是64KB64KB，按字编址按字编址按字编址按字编址其寻址范围是多少？若主其寻址范围是多少？若主其寻址范围是多少？若主其寻址范围是多少？若主存存存存以字节编址以字节编址以字节编址以字节编址，试画出主存字地址和字节，试画出主存字地址和字节，试画出主存字地址和字节，试画出主存字地址和字节地址的分配情况。地址的分配情况。地址的分配情况。地址的分配情况。解：存储容量是解：存储容量是解：存储容量是解：存储容量是64KB64KB时，时，时，时，按字节编址按字节编址按字节编址按字节编址的寻址范围就是的寻址范围就是的寻址范围就是的寻址范围就是64KB64KB，则：，则：，则：，则：按字寻址范围按字寻址范围按字寻址范围按字寻址范围 =64K=64K 8/32=16K8/32=16K字字字字 按字节编址时的主存地址分配图如下：按字节编址时的主存地址分配图如下：按字节编址时的主存地址分配图如下：按字节编址时的主存地址分配图如下：0 01 12 236 65 54 4655346553465532655327 765535655356553365533字地址字地址字地址字地址 HB HB 字节地址字节地址字节地址字节地址LBLB0 04 48 865528655286553265532第4页/共74页讨论：讨论：讨论：讨论：1 1、在按字节编址的前提下，按字在按字节编址的前提下，按字在按字节编址的前提下，按字在按字节编址的前提下，按字寻址时，地址仍为寻址时，地址仍为寻址时，地址仍为寻址时，地址仍为1616位，即位，即位，即位，即地址编码范地址编码范地址编码范地址编码范围仍为围仍为围仍为围仍为064K-1064K-1，但字空间为，但字空间为，但字空间为，但字空间为16K16K字，字，字，字，字地址不连续。字地址不连续。字地址不连续。字地址不连续。2 2、字寻址的单位为字，字寻址的单位为字，字寻址的单位为字，字寻址的单位为字，不是不是不是不是B B（字（字（字（字节）节）节）节）。3 3、画存储空间分配图时要画出上限。画存储空间分配图时要画出上限。画存储空间分配图时要画出上限。画存储空间分配图时要画出上限。第5页/共74页 7.7.一个容量为一个容量为一个容量为一个容量为16K16K 3232位的存储器，其位的存储器，其位的存储器，其位的存储器，其地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和是多少？当选用下是多少？当选用下是多少？当选用下是多少？当选用下列不同规格的存储芯片时，各需要多少片列不同规格的存储芯片时，各需要多少片列不同规格的存储芯片时，各需要多少片列不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K1K 4 4位，位，位，位，2K2K 8 8位，位，位，位，4K4K 4 4位，位，位，位，16K16K 1 1位，位，位，位，4K4K 8 8位，位，位，位，8K8K 8 8位位位位 解：解：解：解：地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和地址线和数据线的总和 =14+32=46=14+32=46根根根根；各需要的片数为：各需要的片数为：各需要的片数为：各需要的片数为：1K1K 4 4：16K16K 3232/1K1K 4=164=16 8=8=128128片片片片 2K2K 8 8：16K16K 32 32/2K 2K 8=8 8=8 4=4=3232片片片片 4K4K 4 4：16K16K 32 32/4K 4K 4=4 4=4 8=8=3232片片片片 16K16K 1 1：16K 16K 32 32/16K 16K 1=1=3232片片片片 4K4K 8 8：16K16K 3232/4K4K 8=4 8=4 4=4=1616片片片片 8K8K 8 8：16K16K 32 32/8K 8K 8=2X4=8=2X4=8 8片片片片 第6页/共74页讨论：讨论：地址线根数与容量为地址线根数与容量为2的的幂的关系，在此为幂的关系，在此为214，14根；根；数据线根数与字长位数相数据线根数与字长位数相等，在此为等，在此为32根。（注：不是根。（注：不是2的幂的关系。的幂的关系。）：32=25，5根根第7页/共74页8.8.试比较静态试比较静态试比较静态试比较静态RAMRAM和动态和动态和动态和动态RAMRAM。答：静态答：静态答：静态答：静态RAMRAM和动态和动态和动态和动态RAMRAM的比较见下表：的比较见下表：的比较见下表：的比较见下表：特性特性特性特性SRAMSRAMDRAMDRAM存储信息存储信息存储信息存储信息触发器触发器触发器触发器电容电容电容电容破坏性读出破坏性读出破坏性读出破坏性读出非非非非是是是是需要刷新需要刷新需要刷新需要刷新不要不要不要不要需要需要需要需要送行列地址送行列地址送行列地址送行列地址同时送同时送同时送同时送分两次送分两次送分两次送分两次送运行速度运行速度运行速度运行速度快快快快慢慢慢慢集成度集成度集成度集成度低低低低高高高高发热量发热量发热量发热量大大大大小小小小存储成本存储成本存储成本存储成本高高高高低低低低功耗功耗功耗功耗高高高高低低低低可靠性可靠性可靠性可靠性高高高高低低低低可用性可用性可用性可用性使用方便使用方便使用方便使用方便不方便不方便不方便不方便适用场合适用场合适用场合适用场合高速小容量存储器高速小容量存储器高速小容量存储器高速小容量存储器大容量主存大容量主存大容量主存大容量主存第8页/共74页 9.9.什么叫什么叫什么叫什么叫刷新刷新刷新刷新？为什么为什么为什么为什么要刷新？说明要刷新？说明要刷新？说明要刷新？说明刷新有刷新有刷新有刷新有几种方法几种方法几种方法几种方法。解：解：解：解：刷新刷新刷新刷新对对对对DRAMDRAM定期定期定期定期进行的进行的进行的进行的全全全全部重写部重写部重写部重写过程；过程；过程；过程；刷新原因刷新原因刷新原因刷新原因因因因因电容泄漏电容泄漏电容泄漏电容泄漏而引起的而引起的而引起的而引起的DRAMDRAM所存信息的衰减需要所存信息的衰减需要所存信息的衰减需要所存信息的衰减需要及时补充及时补充及时补充及时补充，因，因，因，因此安排了定期刷新操作；此安排了定期刷新操作；此安排了定期刷新操作；此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法常用的刷新方法常用的刷新方法常用的刷新方法有三种有三种有三种有三种集中式集中式集中式集中式、分散式、异步式分散式、异步式分散式、异步式分散式、异步式。集中式：集中式：集中式：集中式：在最大刷新间隔时间内，在最大刷新间隔时间内，在最大刷新间隔时间内，在最大刷新间隔时间内，集集集集中安排中安排中安排中安排一段时间进行刷新；一段时间进行刷新；一段时间进行刷新；一段时间进行刷新；分散式：分散式：分散式：分散式：在每个读在每个读在每个读在每个读/写周期之后写周期之后写周期之后写周期之后插入一插入一插入一插入一个个个个刷新周期，无刷新周期，无刷新周期，无刷新周期，无CPUCPU访存死时间；访存死时间；访存死时间；访存死时间；异步式：异步式：异步式：异步式：是集中式和分散式的是集中式和分散式的是集中式和分散式的是集中式和分散式的折衷折衷折衷折衷。第9页/共74页讨论：讨论：1）刷新与再生的比较：）刷新与再生的比较：共同点：共同点：动作机制一样。动作机制一样。都是利用都是利用DRAM存储元破坏性读操作时的重存储元破坏性读操作时的重写过程实现；写过程实现；操作性质一样。操作性质一样。都是属于重写都是属于重写操作。操作。第10页/共74页区别：区别：解决的问题不一样解决的问题不一样解决的问题不一样解决的问题不一样。再生再生再生再生主要解主要解主要解主要解决决决决DRAMDRAM存储元破坏性读出时的信息重存储元破坏性读出时的信息重存储元破坏性读出时的信息重存储元破坏性读出时的信息重写问题；写问题；写问题；写问题；刷新刷新刷新刷新主要解决长时间不访存时主要解决长时间不访存时主要解决长时间不访存时主要解决长时间不访存时的信息衰减问题。的信息衰减问题。的信息衰减问题。的信息衰减问题。操作的时间不一样。操作的时间不一样。操作的时间不一样。操作的时间不一样。再生再生再生再生紧跟在读紧跟在读紧跟在读紧跟在读操作之后，时间上是随机进行的；操作之后，时间上是随机进行的；操作之后，时间上是随机进行的；操作之后，时间上是随机进行的；刷新刷新刷新刷新以以以以最大间隔时间最大间隔时间最大间隔时间最大间隔时间为周期定时重复进行。为周期定时重复进行。为周期定时重复进行。为周期定时重复进行。动作单位不一样。动作单位不一样。动作单位不一样。动作单位不一样。再生再生再生再生以存储单元以存储单元以存储单元以存储单元为单位，每次仅重写刚被读出的一个字为单位，每次仅重写刚被读出的一个字为单位，每次仅重写刚被读出的一个字为单位，每次仅重写刚被读出的一个字的所有位；的所有位；的所有位；的所有位；刷新刷新刷新刷新以行为单位，每次重写以行为单位，每次重写以行为单位，每次重写以行为单位，每次重写整个存储器所有芯片内部存储矩阵的同整个存储器所有芯片内部存储矩阵的同整个存储器所有芯片内部存储矩阵的同整个存储器所有芯片内部存储矩阵的同一行。一行。一行。一行。第11页/共74页 芯片内部芯片内部芯片内部芯片内部I/OI/O操作不一样。操作不一样。操作不一样。操作不一样。读出读出读出读出再生再生再生再生时芯片数据引脚上有读出数据输出；时芯片数据引脚上有读出数据输出；时芯片数据引脚上有读出数据输出；时芯片数据引脚上有读出数据输出；刷刷刷刷新新新新时由于时由于时由于时由于CASCAS信号无效，芯片数据引脚信号无效，芯片数据引脚信号无效，芯片数据引脚信号无效，芯片数据引脚上无读出数据输出（上无读出数据输出（上无读出数据输出（上无读出数据输出（唯唯唯唯RASRAS有效刷新，有效刷新，有效刷新，有效刷新，内部读内部读内部读内部读）。鉴于上述区别，为避免两种）。鉴于上述区别，为避免两种）。鉴于上述区别，为避免两种）。鉴于上述区别，为避免两种操作混淆，分别叫做操作混淆，分别叫做操作混淆，分别叫做操作混淆，分别叫做再生再生再生再生和和和和刷新刷新刷新刷新。2 2）CPUCPU访存周期与存取周期的区别访存周期与存取周期的区别访存周期与存取周期的区别访存周期与存取周期的区别：CPUCPU访存周期访存周期访存周期访存周期是从是从是从是从CPUCPU一边看到的一边看到的一边看到的一边看到的存储器工作周期，他不一定是真正的存存储器工作周期，他不一定是真正的存存储器工作周期，他不一定是真正的存存储器工作周期，他不一定是真正的存储器工作周期；储器工作周期；储器工作周期；储器工作周期；存取周期存取周期存取周期存取周期是存储器速度是存储器速度是存储器速度是存储器速度指标之一，它反映了存储器真正的工作指标之一，它反映了存储器真正的工作指标之一，它反映了存储器真正的工作指标之一，它反映了存储器真正的工作周期时间。周期时间。周期时间。周期时间。第12页/共74页 3）分散刷新分散刷新是在读写周期是在读写周期之之后后插入一个刷新周期，而不是在读插入一个刷新周期，而不是在读写周期写周期内内插入一个刷新周期，但此插入一个刷新周期，但此时读写周期和刷新周期合起来构成时读写周期和刷新周期合起来构成CPU访存周期。访存周期。4）刷新定时方式有）刷新定时方式有3种而不是种而不是2种，一定不要忘了最重要、性能种，一定不要忘了最重要、性能最好的最好的异步刷新方式异步刷新方式。第13页/共74页 10.10.半导体存储器芯片的半导体存储器芯片的半导体存储器芯片的半导体存储器芯片的译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动方式方式方式方式有几种？有几种？有几种？有几种？解：半导体存储器芯片的译码驱动解：半导体存储器芯片的译码驱动解：半导体存储器芯片的译码驱动解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有方式有方式有方式有两种两种两种两种：线选法线选法线选法线选法和和和和重合法重合法重合法重合法。线选法：线选法：线选法：线选法：地址译码信号只地址译码信号只地址译码信号只地址译码信号只选中同一选中同一选中同一选中同一个字的所有位个字的所有位个字的所有位个字的所有位，结构简单，费器材；，结构简单，费器材；，结构简单，费器材；，结构简单，费器材；重合法：重合法：重合法：重合法：地址地址地址地址分行分行分行分行、列两部分译码列两部分译码列两部分译码列两部分译码，行、列译码线的行、列译码线的行、列译码线的行、列译码线的交叉点交叉点交叉点交叉点即为所选单元。即为所选单元。即为所选单元。即为所选单元。这种方法通过行、列译码信号的这种方法通过行、列译码信号的这种方法通过行、列译码信号的这种方法通过行、列译码信号的重合重合重合重合来来来来选址，也称选址，也称选址，也称选址，也称矩阵译码矩阵译码矩阵译码矩阵译码。可大大节省器材。可大大节省器材。可大大节省器材。可大大节省器材用量，是用量，是用量，是用量，是最常用最常用最常用最常用的译码驱动方式。的译码驱动方式。的译码驱动方式。的译码驱动方式。第14页/共74页 11.11.一个一个一个一个8K8K88位的动态位的动态位的动态位的动态RAMRAM芯片，其芯片，其芯片，其芯片，其内部结构排列成内部结构排列成内部结构排列成内部结构排列成256256256256形式，存取周期为形式，存取周期为形式，存取周期为形式，存取周期为0.1s0.1s。试问采用集中刷新、分散刷新及异。试问采用集中刷新、分散刷新及异。试问采用集中刷新、分散刷新及异。试问采用集中刷新、分散刷新及异步刷新三种方式的步刷新三种方式的步刷新三种方式的步刷新三种方式的刷新间隔刷新间隔刷新间隔刷新间隔各为多少？各为多少？各为多少？各为多少？注：注：注：注：该题该题该题该题题意题意题意题意不太明确。实际上，只不太明确。实际上，只不太明确。实际上，只不太明确。实际上，只有异步刷新需要计算有异步刷新需要计算有异步刷新需要计算有异步刷新需要计算刷新间隔刷新间隔刷新间隔刷新间隔。解：设解：设解：设解：设DRAMDRAM的刷新最大间隔时间为的刷新最大间隔时间为的刷新最大间隔时间为的刷新最大间隔时间为2ms2ms，则，则，则，则 异步刷新异步刷新异步刷新异步刷新的刷新间隔的刷新间隔的刷新间隔的刷新间隔 =2ms/256=2ms/256行行行行 =0.0078125ms=0.0078125ms=7.8125s7.8125s 即：每即：每即：每即：每7.8125s7.8125s刷新一行。刷新一行。刷新一行。刷新一行。集中刷新集中刷新集中刷新集中刷新时，时，时，时，刷新刷新刷新刷新最晚最晚最晚最晚启动时间启动时间启动时间启动时间 =2ms-0.1s256=2ms-0.1s256行行行行 =2ms-25.6s=2ms-25.6s=1974.4s1974.4s第15页/共74页 集中刷新集中刷新集中刷新集中刷新启动后，启动后，启动后，启动后，刷新间隔刷新间隔刷新间隔刷新间隔 =0.1s0.1s 即：每即：每即：每即：每0.1s0.1s刷新一行。刷新一行。刷新一行。刷新一行。集中刷新的集中刷新的集中刷新的集中刷新的死时间死时间死时间死时间 =0.1s256=0.1s256行行行行 =25.6s=25.6s 分散刷新分散刷新分散刷新分散刷新的刷新间隔的刷新间隔的刷新间隔的刷新间隔 =0.1s2=0.1s2 =0.2s0.2s 即：每即：每即：每即：每0.2s0.2s刷新一行。刷新一行。刷新一行。刷新一行。分散分散分散分散刷新一遍刷新一遍刷新一遍刷新一遍的时间的时间的时间的时间 =0.1s2256=0.1s2256行行行行 =51.2s =51.2s 则则则则 分散刷新时，分散刷新时，分散刷新时，分散刷新时，2ms2ms内可内可内可内可重复重复重复重复刷新遍数刷新遍数刷新遍数刷新遍数 =2ms/51.2s 39=2ms/51.2s 39遍遍遍遍第16页/共74页 12.12.画出用画出用画出用画出用10241024 4 4位位位位的存储芯片组成的存储芯片组成的存储芯片组成的存储芯片组成一个容量为一个容量为一个容量为一个容量为64K64K 8 8位位位位的存储器的存储器的存储器的存储器逻辑框图逻辑框图逻辑框图逻辑框图。要求将要求将要求将要求将64K64K分成分成分成分成4 4个页面个页面个页面个页面，每个页面分，每个页面分，每个页面分，每个页面分1616组组组组，指出共需多少片存储芯片？，指出共需多少片存储芯片？，指出共需多少片存储芯片？，指出共需多少片存储芯片？（注：注：注：注：将存储器分成若干个将存储器分成若干个将存储器分成若干个将存储器分成若干个容量相等容量相等容量相等容量相等的区的区的区的区域，每一个区域可看做一个域，每一个区域可看做一个域，每一个区域可看做一个域，每一个区域可看做一个页面页面页面页面。）。）。）。）解：设采用解：设采用解：设采用解：设采用SRAMSRAM芯片，芯片，芯片，芯片，总片数总片数总片数总片数 =64K=64K 8 8位位位位 /1024/1024 4 4位位位位 =64=64 2=2=128128片片片片 题意分析题意分析题意分析题意分析：本题设计的存储器结构上：本题设计的存储器结构上：本题设计的存储器结构上：本题设计的存储器结构上分为分为分为分为总体总体总体总体、页面、组三级页面、组三级页面、组三级页面、组三级，因此画图时也，因此画图时也，因此画图时也，因此画图时也应分三级画。首先应确定各级的容量：应分三级画。首先应确定各级的容量：应分三级画。首先应确定各级的容量：应分三级画。首先应确定各级的容量：页面容量页面容量页面容量页面容量 =总容量总容量总容量总容量 /页面数页面数页面数页面数 =64K=64K 8 8位位位位 /4/4 =16K 16K 8 8位位位位；第17页/共74页 组容量组容量组容量组容量 =页面容量页面容量页面容量页面容量 /组数组数组数组数 =16K=16K 8 8位位位位 /16=/16=1K 1K 8 8位位位位；组内片数组内片数组内片数组内片数 =组容量组容量组容量组容量 /片容量片容量片容量片容量 =1K=1K 8 8位位位位 /1K/1K 4 4位位位位 =2 2片片片片；地址分配：地址分配：地址分配：地址分配：页面号页面号页面号页面号 组号组号组号组号 组内地址组内地址组内地址组内地址2 4 102 4 10 组逻辑图如下：（组逻辑图如下：（位扩展位扩展）1K1K 4 4SRAMSRAM1K1K 4 4SRAMSRAMA A9090-WE-WE-CSi-CSiD D7 7D D6 6D D5 5D D4 4 D D3 3D D2 2D D1 1D D0 01K1K 8 8第18页/共74页 页面逻辑框图：（页面逻辑框图：（页面逻辑框图：（页面逻辑框图：（字扩展字扩展字扩展字扩展）1K1K 8 8（组（组（组（组0 0）1K1K 8 8（组（组（组（组1 1）1K1K 8 8（组（组（组（组2 2）1K1K 8 8（组（组（组（组1515）组组组组译译译译码码码码器器器器4:16-CS0-CS0-CS1-CS1-CS2-CS2-CS15-CS15A A9090 -WE D -WE D7070A10A10A11A11A12A12A13A13-CEi-CEi16K16K 8 8GG第19页/共74页 存储器逻辑框图：（存储器逻辑框图：（存储器逻辑框图：（存储器逻辑框图：（字扩展字扩展字扩展字扩展）16K16K 8 8（页面（页面（页面（页面0 0）16K16K 8 8（页面（页面（页面（页面1 1）16K16K 8 8（页面（页面（页面（页面2 2）16K16K 8 8（页面（页面（页面（页面3 3）页页页页面面面面译译译译码码码码器器器器2:42:4A14A14A15A15-CE0-CE0-CE1-CE1-CE2-CE2-CE3-CE3A130 -WE D70A130 -WE D70第20页/共74页 13.13.设有一个设有一个设有一个设有一个64K64K 8 8位位位位的的的的RAMRAM芯片，芯片，芯片，芯片，试问该芯片共有多少个试问该芯片共有多少个试问该芯片共有多少个试问该芯片共有多少个基本单元基本单元基本单元基本单元电路电路电路电路（简称存储基元）？欲设计一种具有上（简称存储基元）？欲设计一种具有上（简称存储基元）？欲设计一种具有上（简称存储基元）？欲设计一种具有上述同样多存储基元的芯片，要求对芯片述同样多存储基元的芯片，要求对芯片述同样多存储基元的芯片，要求对芯片述同样多存储基元的芯片，要求对芯片字长的选择应满足字长的选择应满足字长的选择应满足字长的选择应满足地址线和数据线的总地址线和数据线的总地址线和数据线的总地址线和数据线的总和为最小和为最小和为最小和为最小，试确定这种芯片的地址线和，试确定这种芯片的地址线和，试确定这种芯片的地址线和，试确定这种芯片的地址线和数据线，并说明有数据线，并说明有数据线，并说明有数据线，并说明有几种几种几种几种解答。解答。解答。解答。解：解：解：解：存储基元总数存储基元总数存储基元总数存储基元总数 =64K=64K 8 8位位位位 =512K=512K位位位位 =2 21919位位位位；思路思路思路思路：如要满足地址线和数据线总：如要满足地址线和数据线总：如要满足地址线和数据线总：如要满足地址线和数据线总和最小，应尽量把存储元安排在和最小，应尽量把存储元安排在和最小，应尽量把存储元安排在和最小，应尽量把存储元安排在字向字向字向字向，因为地址位数和字数成因为地址位数和字数成因为地址位数和字数成因为地址位数和字数成2 2的幂的幂的幂的幂的关系，的关系，的关系，的关系，可较好地可较好地可较好地可较好地压缩压缩压缩压缩线数。线数。线数。线数。第21页/共74页 设地址线根数为设地址线根数为设地址线根数为设地址线根数为a a，数据线根数为，数据线根数为，数据线根数为，数据线根数为b b，则片容量为：，则片容量为：，则片容量为：，则片容量为：2 2a a b b=2=21919；b=2b=219-a19-a；若若若若a=19a=19，b=1b=1，总和，总和，总和，总和 =19+1=19+1=2020；a=18a=18，b=2b=2，总和，总和，总和，总和 =18+2=2018+2=20；a=17a=17，b=4b=4，总和，总和，总和，总和 =17+4=21=17+4=21；a=16a=16，b=8b=8，总和，总和，总和，总和 =16+8=24=16+8=24；由上可看出：由上可看出：由上可看出：由上可看出：片字数越少，片字长越片字数越少，片字长越片字数越少，片字长越片字数越少，片字长越长，引脚数越多。长，引脚数越多。长，引脚数越多。长，引脚数越多。片字数、片位数均按片字数、片位数均按片字数、片位数均按片字数、片位数均按2 2的幂变化的幂变化的幂变化的幂变化。结论：结论：结论：结论：如果满足地址线和数据线的总如果满足地址线和数据线的总如果满足地址线和数据线的总如果满足地址线和数据线的总和为最小，这种芯片的引脚分配方案有和为最小，这种芯片的引脚分配方案有和为最小，这种芯片的引脚分配方案有和为最小，这种芯片的引脚分配方案有两两两两种种种种：地址线：地址线：地址线：地址线 =1919根根根根，数据线，数据线，数据线，数据线 =1 1根根根根；或地；或地；或地；或地址线址线址线址线 =1818根根根根，数据线，数据线，数据线，数据线 =2 2根根根根。第22页/共74页 14.14.某某某某8 8位位位位微型机微型机微型机微型机地址码为地址码为地址码为地址码为1818位位位位，若使用若使用若使用若使用4K4K 4 4位位位位的的的的RAMRAM芯片组成模块芯片组成模块芯片组成模块芯片组成模块板结构的存储器，试问：板结构的存储器，试问：板结构的存储器，试问：板结构的存储器，试问：（1 1）该机所允许的）该机所允许的）该机所允许的）该机所允许的最大主存空间最大主存空间最大主存空间最大主存空间是多少？是多少？是多少？是多少？（2 2）若每个模块板为）若每个模块板为）若每个模块板为）若每个模块板为32K32K 8 8位位位位，共需共需共需共需几个几个几个几个模块板？模块板？模块板？模块板？（3 3）每个模块板内共有）每个模块板内共有）每个模块板内共有）每个模块板内共有几片几片几片几片RAMRAM芯片？芯片？芯片？芯片？（4 4）共有）共有）共有）共有多少片多少片多少片多少片RAMRAM？（5 5）CPUCPU如何如何如何如何选择选择选择选择各模块板？各模块板？各模块板？各模块板？第23页/共74页 解：解：解：解：（1 1）2 21818=256K=256K，则该机所允许的最大，则该机所允许的最大，则该机所允许的最大，则该机所允许的最大主存空间是主存空间是主存空间是主存空间是256K256K 8 8位位位位（或（或（或（或256KB256KB）；）；）；）；（2 2）模块板总数）模块板总数）模块板总数）模块板总数 =256K=256K 8/32K8/32K 8 8 =8 8块块块块；（3 3）板内片数）板内片数）板内片数）板内片数 =32K=32K 8 8位位位位 /4K/4K 4 4位位位位 =8=8 2=2=1616片片片片；（4 4）总片数）总片数）总片数）总片数 =16=16片片片片 8=8=128128片片片片；（5 5）CPUCPU通过通过通过通过最高最高最高最高3 3位地址译码位地址译码位地址译码位地址译码选板，选板，选板，选板，次高次高次高次高3 3位地址译码位地址译码位地址译码位地址译码选片。地址格式分配如选片。地址格式分配如选片。地址格式分配如选片。地址格式分配如下：下：下：下：板地址板地址板地址板地址 片地址片地址片地址片地址 片内地址片内地址片内地址片内地址3 3 123 3 1217 15 14 12 11 0第24页/共74页 15.15.设设设设CPUCPU共有共有共有共有1616根地址线根地址线根地址线根地址线，8 8根数据线根数据线根数据线根数据线，并用并用并用并用-MREQ-MREQ（低电平有效）作访存控制信（低电平有效）作访存控制信（低电平有效）作访存控制信（低电平有效）作访存控制信号，号，号，号，R/-WR/-W作读作读作读作读/写命令信号（高电平为读，写命令信号（高电平为读，写命令信号（高电平为读，写命令信号（高电平为读，低电平为写）。现有这些存储芯片：低电平为写）。现有这些存储芯片：低电平为写）。现有这些存储芯片：低电平为写）。现有这些存储芯片：ROMROM（2K2K 8 8位，位，位，位，4K4K 4 4位，位，位，位，8K8K 8 8位），位），位），位），RAMRAM（1K1K 4 4位，位，位，位，2K2K 8 8位，位，位，位，4K4K 8 8位），及位），及位），及位），及7413874138译码器和其他译码器和其他译码器和其他译码器和其他门电路门电路门电路门电路（门电路自定）。（门电路自定）。（门电路自定）。（门电路自定）。试从上述规格中选用合适的芯片，画试从上述规格中选用合适的芯片，画试从上述规格中选用合适的芯片，画试从上述规格中选用合适的芯片，画出出出出CPUCPU和存储芯片的连接图。要求如下：和存储芯片的连接图。要求如下：和存储芯片的连接图。要求如下：和存储芯片的连接图。要求如下：（1 1）最小最小最小最小4K4K地址地址地址地址为为为为系统系统系统系统程序区，程序区，程序区，程序区，409616383409616383地址范围为地址范围为地址范围为地址范围为用户用户用户用户程序区；程序区；程序区；程序区；（2 2）指出）指出）指出）指出选用选用选用选用的存储芯片类型及数量；的存储芯片类型及数量；的存储芯片类型及数量；的存储芯片类型及数量；（3 3）详细）详细）详细）详细画出画出画出画出片选逻辑。片选逻辑。片选逻辑。片选逻辑。第25页/共74页 解：解：解：解：（1 1）地址空间分配图如下地址空间分配图如下地址空间分配图如下地址空间分配图如下：4K4K（ROMROM）4K4K（SRAMSRAM）4K4K（SRAMSRAM）4K4K（SRAMSRAM）0000H0FFFH0000H0FFFH1000H1FFFH 1000H1FFFH 2000H2FFFH2000H2FFFH3000H3FFFH3000H3FFFH FFFFHFFFFHY0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3A15=1A15=1A15=0A15=0第26页/共74页确确定定片片选选信信号号 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 14KB ROM4KB ROM4KB RAM14KB RAM14KB RAM24KB RAM24KB RAM34KB RAM3第27页/共74页 （2 2）选片选片选片选片：ROMROM：4K 4K 4 4位：位：位：位：2 2片片片片；RAMRAM：4K 4K 8 8位：位：位：位：3 3片片片片；（3 3）CPUCPU和存储器连接逻辑图和存储器连接逻辑图和存储器连接逻辑图和存储器连接逻辑图及及及及片选逻辑片选逻辑片选逻辑片选逻辑：+5V+5V4K4K 4 4ROMROM7413874138（3 3