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1、存储系统答案存储系统答案-4 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
2、层次上。次上。次上。次上。Cache Cache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
3、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。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RAMRA
4、M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
5、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 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
6、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
7、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。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
8、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。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。
9、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
10、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。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
11、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
12、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
13、。周期时间。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。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
14、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
15、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。11.11.一个一个一个一个8K8K88位的位的位的位的动态动态动态动态RAMRAM芯片，其芯片，其芯片，其芯
16、片，其内部内部内部内部结结结结构排列成构排列成构排列成构排列成256256256256形式，存取周期形式，存取周期形式，存取周期形式，存取周期为为为为0.1s0.1s。试问试问试问试问采用集中刷新、分散刷新及异采用集中刷新、分散刷新及异采用集中刷新、分散刷新及异采用集中刷新、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刷新刷新刷新间间间间隔隔隔隔各各各各为为为为多少？多少？多少？多少？注：注：注：注：该题该题该题该题题题题题意意意意不太明确。不太明确。不太明确。不太明确。实际实际实际实际上，只上，只上，只上，只有异步刷新需要有异步刷新需要有异步刷新需要有异步
17、刷新需要计计计计算算算算刷新刷新刷新刷新间间间间隔隔隔隔。解：解：解：解：设设设设DRAMDRAM的刷新最大的刷新最大的刷新最大的刷新最大间间间间隔隔隔隔时间为时间为时间为时间为2ms2ms，则则则则 异步刷新异步刷新异步刷新异步刷新的刷新的刷新的刷新的刷新间间间间隔隔隔隔=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启启启动时间动时间动时间动时间=2m
18、s-0.1s256=2ms-0.1s256行行行行 =2ms-25.6s=2ms-25.6s=1974.4s1974.4s 集中刷新集中刷新集中刷新集中刷新启启启启动动动动后，后，后，后，刷新刷新刷新刷新间间间间隔隔隔隔=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死死死时间时间时间时间=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的刷新的刷新的刷新间间间间隔隔隔隔=0.1s2=0.1s2 =0.2s0.2s 即：每即：每即：每即：每0.
19、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的的的时间时间时间时间 =0.1s2256 =0.1s2256行行行行=51.2s =51.2s 则则则则 分散刷新分散刷新分散刷新分散刷新时时时时，2ms 2ms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 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
20、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
21、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
22、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；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
23、 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 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
24、-CS1-CS1-CS2-CS2-CS15-CS15A A9090 -WE D -WE D7070A10A10A11A11A12A12A13A13-CEi-CEi16K16K 8 8GG 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-CE
25、1-CE2-CE2-CE3-CE3A130 -WE D70A130 -WE D70 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
26、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
27、：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。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=219
28、19；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=18 a=18，b=2b=2，总和，总和，总和，总和=18+2=2018+2=20；a=17 a=17，b=4b=4，总和，总和，总和，总和=17+4=21=17+4=21；a=16 a=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
29、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。14.14.
30、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
31、？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？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
32、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
33、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 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
34、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
35、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
36、逻辑。片选逻辑。片选逻辑。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（ROM ROM）4K4K（SRAMSRAM）4K4K（SRAMSRAM）4K4K（SRAMSRAM）0000H0FFFH0000H0FFFH1000H1FFFH 1000H1FFFH 2000H2FFFH2000H2FFFH3000H3FFFH3000H3FFFH FFFFHFFFFHY0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3A15=1A15=1A15=0A15=0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
37、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 （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；RAM RAM：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
38、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 3：8 8）4K4K 4 4ROMROM4K4K 8 8RAM1RAM14K4K 8 8RAM2RAM24K4K 8 8RAM3RAM3CS0CS0 CS1 CS1 CS2 CS2 CS3CS3MREQMREQA15A15A14A14A13A13A12A12CBA Y0 G2A G2B G2A G2BG1G1CPUCPUA11A0A11A0R/WR/WD30D30D74D74Y1 Y2 Y3讨论：讨论：讨论：讨论：1 1 1 1）选片：选片：选片：选片：当采用字扩展和位扩展所
39、用芯片一当采用字扩展和位扩展所用芯片一当采用字扩展和位扩展所用芯片一当采用字扩展和位扩展所用芯片一样多时，样多时，样多时，样多时，选位扩展选位扩展选位扩展选位扩展。理由：理由：理由：理由：字扩展需设计片选译码，较麻烦，而字扩展需设计片选译码，较麻烦，而字扩展需设计片选译码，较麻烦，而字扩展需设计片选译码，较麻烦，而位扩展只需将数据线按位引出即可。位扩展只需将数据线按位引出即可。位扩展只需将数据线按位引出即可。位扩展只需将数据线按位引出即可。本题如选用本题如选用本题如选用本题如选用2K82K82K82K8 ROM ROM ROM ROM，则，则，则，则RAMRAMRAMRAM也应选也应选也应选也
40、应选2K82K82K82K8的。的。的。的。否则片选要采用二级译码，实现较麻烦。否则片选要采用二级译码，实现较麻烦。否则片选要采用二级译码，实现较麻烦。否则片选要采用二级译码，实现较麻烦。当需要当需要当需要当需要RAMRAMRAMRAM、ROMROMROMROM等多种芯片等多种芯片等多种芯片等多种芯片混用混用混用混用时，应尽量时，应尽量时，应尽量时，应尽量选容量等外特性较为一致的芯片，以便于选容量等外特性较为一致的芯片，以便于选容量等外特性较为一致的芯片，以便于选容量等外特性较为一致的芯片，以便于简化简化简化简化连连连连线。线。线。线。2 2 2 2）应尽可能的应尽可能的应尽可能的应尽可能的避
41、免避免避免避免使用二级译码，以使设计使用二级译码，以使设计使用二级译码，以使设计使用二级译码，以使设计简练。但要注意在需要二级译码时如果不使用，简练。但要注意在需要二级译码时如果不使用，简练。但要注意在需要二级译码时如果不使用，简练。但要注意在需要二级译码时如果不使用，会使选片产生会使选片产生会使选片产生会使选片产生二意性二意性二意性二意性。3 3 3 3）片选译码器的片选译码器的片选译码器的片选译码器的各输出各输出各输出各输出所选的存所选的存所选的存所选的存储区域是储区域是储区域是储区域是一样大一样大一样大一样大的，因此所选芯片的的，因此所选芯片的的，因此所选芯片的的，因此所选芯片的字字字字
42、容量应一致容量应一致容量应一致容量应一致，如不一致时就要考虑二级，如不一致时就要考虑二级，如不一致时就要考虑二级，如不一致时就要考虑二级译码。译码。译码。译码。4 4 4 4）其它常见错误：其它常见错误：其它常见错误：其它常见错误：EPROM EPROM EPROM EPROM的的的的PDPDPDPD端接地；端接地；端接地；端接地；（PDPDPDPD为为为为功率下降功率下降功率下降功率下降控制端，当输入为高时，控制端，当输入为高时，控制端，当输入为高时，控制端，当输入为高时，进入功率下降状态。因此进入功率下降状态。因此进入功率下降状态。因此进入功率下降状态。因此PDPDPDPD端的合理接端的合
43、理接端的合理接端的合理接法是与片选端法是与片选端法是与片选端法是与片选端-CS-CS-CS-CS并联并联并联并联。）。）。）。）ROM ROM ROM ROM连读连读连读连读/写控制线写控制线写控制线写控制线-WE-WE-WE-WE；（ROMROMROMROM无读无读无读无读/写控制端）写控制端）写控制端）写控制端）注：注：注：注：该题缺少该题缺少该题缺少该题缺少“系统程序工作区系统程序工作区系统程序工作区系统程序工作区”条条条条件。件。件。件。16.CPU 16.CPU假设同上题，现有假设同上题，现有假设同上题，现有假设同上题，现有8 8片片片片8K8K 8 8位位位位的的的的RAMRAM芯
44、片与芯片与芯片与芯片与CPUCPU相连。相连。相连。相连。（1 1）用）用）用）用7413874138译码器画出译码器画出译码器画出译码器画出CPUCPU与存与存与存与存储芯片的储芯片的储芯片的储芯片的连接图连接图连接图连接图；（2 2）写出每片）写出每片）写出每片）写出每片RAMRAM的的的的地址范围地址范围地址范围地址范围；（3 3）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片RAMRAM写入数据，以写入数据，以写入数据，以写入数据，以A000HA000H为起始地址的为起始地址的为起始地址的为起始地址的存储芯片都有与其存储芯片都有与
45、其存储芯片都有与其存储芯片都有与其相同相同相同相同的数据，分析的数据，分析的数据，分析的数据，分析故故故故障原因障原因障原因障原因。（4 4）根据（）根据（）根据（）根据（1 1）的连接图，若出现）的连接图，若出现）的连接图，若出现）的连接图，若出现地址线地址线地址线地址线A13A13与与与与CPUCPU断线断线断线断线，并，并，并，并搭接搭接搭接搭接到到到到高电高电高电高电平平平平上，将出现什么上，将出现什么上，将出现什么上，将出现什么后果后果后果后果？解：解：解：解：（1 1）CPUCPU与存储器芯片连接逻辑图：与存储器芯片连接逻辑图：与存储器芯片连接逻辑图：与存储器芯片连接逻辑图：CPU
46、CPU8K8K 8 8RAM1RAM17413874138（3 3：8 8）R/WD70A1208K8K 8 8RAM2RAM28K8K 8 8RAM3RAM38K8K 8 8RAM8RAM8G2AG2AG2BG2BA AB BC C MREQA13A14A15CS0 CS1 CS2 CS7CS0 CS1 CS2 CS7+5V+5VG1G1 （2 2）地址空间分配图：）地址空间分配图：）地址空间分配图：）地址空间分配图：8K 8 RAM18K 8 RAM28K 8 RAM38K 8 RAM48K 8 RAM58K 8 RAM68K 8 RAM78K 8 RAM8Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
47、0000H 1FFFH2000H 3FFFH4000H5FFFH6000H7FFFH8000H9FFFHA000HBFFFHC000HDFFFHE000HFFFFH （3 3）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片）如果运行时发现不论往哪片RAMRAM写入数据后，以写入数据后，以写入数据后，以写入数据后，以A000HA000H为起始地为起始地为起始地为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据，则址的存储芯片都有与其相同的数据，则址的存储芯片都有与其相同的数据，则址的存储芯片都有与其相同的数据，则根本的根本的根本的根本的故障原因故障原因故障原因故障原因为：该存储
48、芯片的为：该存储芯片的为：该存储芯片的为：该存储芯片的片选片选片选片选输入端输入端输入端输入端很可能很可能很可能很可能总是处于低电平总是处于低电平总是处于低电平总是处于低电平。可能的。可能的。可能的。可能的情况有：情况有：情况有：情况有：1 1）该片的）该片的）该片的）该片的CSCS端与端与端与端与WEWE端端端端错连错连错连错连或或或或短路短路短路短路；2 2）该片的）该片的）该片的）该片的-CS-CS端与端与端与端与CPUCPU的的的的MREQMREQ端端端端错错错错连连连连或或或或短路短路短路短路；3 3）该片的）该片的）该片的）该片的CSCS端与端与端与端与地线地线地线地线错连错连错连
49、错连或或或或短路短路短路短路；在此，假设芯片与译码器本身都是在此，假设芯片与译码器本身都是在此，假设芯片与译码器本身都是在此，假设芯片与译码器本身都是好的。好的。好的。好的。（4 4）如果地址线）如果地址线）如果地址线）如果地址线A13A13与与与与CPUCPU断线断线断线断线，并，并，并，并搭接到高电平搭接到高电平搭接到高电平搭接到高电平上，将会上，将会上，将会上，将会出现出现出现出现A13A13恒为恒为恒为恒为“1”“1”的情况。此时存的情况。此时存的情况。此时存的情况。此时存储器只能寻址储器只能寻址储器只能寻址储器只能寻址A13=1A13=1的地址空间，的地址空间，的地址空间，的地址空间
50、，A13=0A13=0的另一半地址空间将永远的另一半地址空间将永远的另一半地址空间将永远的另一半地址空间将永远访问不到访问不到访问不到访问不到。若对。若对。若对。若对A13=0A13=0的地址空的地址空的地址空的地址空间进行访问，只能错误地访问到间进行访问，只能错误地访问到间进行访问，只能错误地访问到间进行访问，只能错误地访问到A13=1A13=1的对应空间中去。的对应空间中去。的对应空间中去。的对应空间中去。22.22.某机字长为某机字长为某机字长为某机字长为1616位位位位，常规的存储空间为，常规的存储空间为，常规的存储空间为，常规的存储空间为64K64K字字字字，若想不改用其他高速的存储