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  • 存储器容量
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    2021-05-07 16:47:48

    有关存储器容量的计算:

    存储容量=存储单元个数*存储字长

        MAR的位数反映了存储单元的个数,MDR的位数反映了存储字长。

    例如:若地址总线有16根,数据总线有5根(MAR为16位,MDR为32位),则存储容量为:2*16 x 32=2*21=2M位(1M=2*20)

    各单位之间的换算:

    1G=1024M=2*10 x 2*20=2*30b

    1M=2*20b=2*17B

    1B=2*3b

    1KB=2*10B =2*13b

     

     

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            存储容量:存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量。笼统来说就是能储存一个多少位数的二进制数。

            如存储容量为16MB的存储器就能放一个2^24位的二进制数。实际情况下,在存储器中将这么一个2^24位的二进制数切分,分为等长的小块,每个小块的长度相同。

            我们称每个小块为存储单元,小块长度为存储字长。如:我们将16MB切分为存储字长为32位的存储单元,那么,用存储容量除以存储字长,就得到存储单元的个数,即:存储字长单元个数=2^19。

    存储单元 :CPU访问存储器的最小单位,每个存储单元都有一个地址。

    存储字长 :存储器中一个存储单元(存储地址)所存储的二进制代码的位数。

            我们可以发现,存储容量一定的情况下,存储单元的个数与存储字长的大小有关,那么存储容量的大小的计算就可以分为以下两种:

        按位计算 (b)   :        存储容量 = 存储单元个数 x 存储字长

       按字节计算(B):        存储容量 = 存储单元个数 x 存储字长 / 8

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    临近期末,发现自己什么还没学,告诉自己不要慌,不要慌!现在开始费曼打法,以输出带动输入,顺便帮助大家,😔如果觉得文章可以,做个点赞之交吧

    话说天下大事,当单个存储器芯片的容量不能满足系统要求时,需要把多片存储器芯片组合起来,组成更大容量的存储器。那么所需芯片数就很容易求出来了:

    d=设计要求的存储器容量/已知芯片存储容量。

    一.位扩展法

    只加长每个存储单元的字长,而不增加存储单元数量
    接线方式:选定芯片的地址、片选、读/写控制信号线公用,数据线单独分开连接

    闲话不说,兄弟们,上图:

    二.位扩展

    给定的芯片存储容量较小(字数少),不满足设计要求的总存储容量,此时需要进行字扩展
     连接方式:选定芯片的地址、数据、读/写控制信号线公用,由地址总线的高位译码产生片选信号,让各个芯片分时工作
    例:4片16K×8位的SRAM芯片扩展组成64K×8位的存储器

    三.字和位同时扩展

    既增加存储字的数量,又增加存储字长
    先进行位扩展,再进行字扩展
    例:用1K×4位的2114芯片组成2K×8位的存储器,共需4片

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    存储器容量的扩展

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    位扩展

    假设现在我们有一个1K x 4位的存储芯片,我们需要把这个存储芯片通过位扩展称为一个1K x 8位的存储芯片,以2114芯片为例。
    1K x 4位 存储芯片,2^10 = 1K ,有10根地址线,每根地址线有4位数据, 1k x 8位 存储芯片,有10根地址线,每根线有8位数据。这样分析之后采用2片1k x 4位存储芯片就能构成。
    这两个芯片采用相同的片选,两个芯片同时被选中。每个芯片进行读或者是写4位数据,两个芯片合在一起就是8位数据。所以一共需要2片芯片,10条地址线,8条数据线
    对于2114芯片来讲,有10根地址线,这10根地址线分别和两片芯片相连,8根数据线,其中一个芯片和高四位(D7-D4)的地址线相连,一个芯片和低四位(D3-D0)的地址线相连。
    在这里插入图片描述

    字扩展

    假设现在我们有一个1K x 8位的存储芯片,我们需要把这个存储芯片通过位扩展称为一个2K x 8位的存储芯片。
    根据上面的分析采用 2片1K x 8位 存储芯片组成 2K x 8位 的存储器,2^11 = 2K,11根地址线,8根数据线,A0 - A9作为两个芯片的地址输入,数据线D0 - D7 都可以提供8位数据,这些芯片和系统的数据线相连,但是这两个芯片不能同时进行工作,如果两个芯片同时进行工作的话,每个芯片提供8位数据,两个芯片同时提交16位数据,就会对8根数据线造成混乱。
    怎么保证两个芯片不同时工作?做法是把 2k x 8位 的存储器,分为两个 1k x 8位 的存储器。11根地址线,第11根地址线(A10)作为片选信号,如果A10等于0的话,我们就选择第一个芯片,如果A10等于1的话(用非门对1取反之后是0来选择第二个芯片),我们就选择第二个芯片。
    在这里插入图片描述
    0 0000000000-0 1111111111这1k的空间分给了第一个存储芯片,从1 0000000000-1 1111111111这1k的空间分给了第二个存储芯片,(最高位是地址位)。

    字位同时扩展

    1k x 4位的存储芯片变成 4k x 8位的存储芯片, 首先用2片1k x 4位的存储芯片变成 1k x 8位的存储芯片,然后再用4片 1k x 8位(这里的1k x 8位是用第一步划分2片做为一组) 的存储芯片变成 4k x 8位,这样就需要用到 2 x 4 = 8 片芯片。

    2^12 = 4K,12根地址线。8根数据线,把8片芯片分成4组,每组两片1k x 4位的芯片,这样就需要留2根地址线作为片选信号来表示每组芯片的地址,剩下的A0 - A9 10根地址线直接和每一片芯片连接。 数据线是8位,但是一个芯片的数据线是4位,两个芯片为一组就是8位数据线,高四位的数据线和第一个芯片连接,低四位的数据线和第二个芯片连接。每组都芯片的数据线都这样相连。

    00 0000000000 - 00 1111111111 这1k的地址给第一组芯片;(前两位是地址信号)

    01 0000000000 - 01 1111111111 这1k的地址给第二组芯片;(前两位是地址信号)

    10 0000000000 - 10 1111111111这1k的地址给第二组芯片;(前两位是地址信号)

    11 0000000000 - 11 1111111111 这1k的地址给第二组芯片;(前两位是地址信号)
    在这里插入图片描述

    所以由A10和A11这两个地址来判断这两根地址线来判断,要访问的地址空间到底在哪一组芯片当中
    如果是00,00二进制转换为十进制就是0,经过译码器之后Y0被选中,就是第一组芯片被选中,
    如果是01,01二进制转换为十进制就是1,经过译码器之后Y1被选中,就是第二组芯片被选中,
    如果是10,10二进制转换为十进制就是2,经过译码器之后Y2被选中,就是第三组芯片被选中,
    如果是11,11二进制转换为十进制就是3,经过译码器之后Y3被选中,就是第四组芯片被选中,
    (00第一组芯片)(01第二组芯片)(10第三组芯片)(11第四组芯片)

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