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  • 字扩展和位扩展
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    2020-04-07 08:39:06

    位扩展

    位扩展指的是用多个存储器器件对字长进行扩充,指的是用多个存储器器件对字长进行扩充,如用2个16KX4位芯片组成16KX8位的存储器。
    位扩展的连接方式是将多片存储器的地址、片选CS、读写控制端R/W相应并联,数据端分别引出。

    在这里插入图片描述

    字扩展

    字扩展指的是增加存储器中字的数量。如用4个16KX8位芯片组成64KX8位存储器。
    静态存储器进行字扩展时,将各芯片的地址线、数据线、读写控制线相应并联,而由片选信号来区分各芯片的地址范围。
    连接方式:数据线D0~D7与各片的数据端相连,地址总线低位地址A0~A13与各芯片的14位地址端相连,而两位高位地址A14、A15经过译码器和4个片选端相连。

    在这里插入图片描述

    动态存储器与静态存储器不同,一般不设置CS端,但可用RAS端来扩展字数。
    只有当RAS由“1”变“0”时,才会激发出行时钟,存储器才会工作。

    字位扩展

    一个存储器的容量为MXN位,若使用LXK位存储器芯片,那么,这个存储器共需要(M/L)X(N/K)个存储器芯片。

    在这里插入图片描述

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  • 图解字扩展和位扩展 其实一开始学这个有点懵主要是书上给的实例都是立体图,大家不好观察,那么我手绘了一下大致的过程(手残莫嫌弃哈)。 例子我们还用之前提到的,现在我们用下图表示1K x 4 的芯片: 位扩展是...
                           
                                                                                       

    由于单片存储芯片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此必须将存储芯片连在一起才能组成足够的容量。这个过程简称主存扩容。常见的扩容方式有:字扩展,位扩展,字位同时扩展
    主存与CPU的连接通过数据总线,地址总线,控制总线与CPU相连接。如下图所示:
    在这里插入图片描述
    其中:
    地址线决定了CPU可寻址的最大内存空间。
    控制总线(读写)指出总线周期的类型和本次输入输出操作完成的时刻。
    MDR:数据寄存器,用来存入内存中读入/写出的信息。
    MAR:地址寄存器,用来存放当前CPU访问的内存单元地址

    主存扩容

    位扩展

    位扩展是指增加存储字长,例如,2片1K X4位的芯片,可以组成1K X 8位的存储器。满足下列条件时,采用位扩展的方式:

    • 只加长每个存储单元的字长,而不增加存储单元的数量
    • 芯片数=设计要求的存储器容量/选择芯片存储器容量
    • 芯片之间采用并联的方式

    例如下题:

    利用1K×4位的SRAM芯片,设计一个存储容量为1K×8位的SRAM存储器,问:需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?

    分析:显然从1K X 4 位 ——>1k X 8位,字长不变,只是位长发生了变化。所以使用位扩展。所以,有:
    (1)需要芯片数为:
    (1K×8)/(1K×4)=2片
    (2)需要地址线数为:
    1k表明存储单元个数,1k = 2^10,说明有10根地址线。
    (3)需要多少根数据线?
    需要组成8位的存储器,8代表数据线的位数,每片芯片占4根线即可实现位扩展。

    字扩展

    这种方式仅仅增加了存储单元数,各单元位数不变。
    如下题:
    利用1K×8位的DRAM芯片,设计2K×8位的DRAM存储器(字扩展),问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?
    解析:显然从1K X 8 位 ——>2k X 8位,字数边长,位数不变,应该选字扩展。
    (1)需要几片芯片?
    d=(2K×8)/(1K×8)=2(片)
    (2)需要多少地址线?
    2K个存储单元对应11根地址线
    (3)需要多少数据线?
    8位,即8条

    字位同时扩展

    这种方式是指即加长存储单元的数量又增加各单元的位数,字位同时扩展的时候,先进行为扩展,在进行字扩展。
    例如下题:

    利用1K×4位的存储芯片,组成4K×8位的存储器。问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?扩展过程如何?
    解析
    (1)共需几块芯片:
    (4K×8)/(1K×4)= 4×2=8
    (2)需要几根地址线:
    4K地址空间(存储单元的个数),需要12根地址线
    (3)需要几根数据线:
    8根。
    (4)扩展过程:先进行位扩展,这个过程相当于分组,将2片1K×4位构成一组,利用位扩展,构成1K X 8位的完整存储单元(如何构成,继续往下看)。这样一共可以分成四组。再将这些分组视为一个完整的存储单元,进行字扩展。

    主存与CPU的连接

    我们前面刚刚讲了理论上可以构成我们需要的芯片,那么实际上如何通过那些地址线和数据线去连接主存与CPU呢?大致过程可以分成5步。

    1. 选择合理的存储芯片
      合理选择芯片,是指选择芯片的数量及其种类(即ROM还是RAM)。通常来说,ROM存放系统程序,标准子程序以及各类常数。RAM则是为用户编程设置的。在考虑芯片数量的时候,尽量选择使得连线简单方便的芯片。
    2. 地址线的连接
      CPU的地址线通常要比存储芯片的地址线数要多,常见的做法是:将CPU的低位与存储芯片的地址线相连,CPU地址的高位一般用于扩充或者片选。例如CPU地址线为16位(A0-A15).1K X4位的存储器芯片仅有10根地址线A9-A0这个时候就可以将CPU的低地址段A9-A0与芯片A9 - A0相连。
    3. 数据线的连接
      这里跟地址线的连接不同,这里要求数据线数一定要相同。,如果CPU数据线与存储芯片的数据线不同,那么要先进行位扩展再连接。
    4. 片选线的连接
      片选线的连接是CPU与存储芯片能否正确工作的关键。存储器由许多存储芯片一起组成,哪一片被选中完全取决于该芯片的片选控制端CS能否接受CPU的片选有效信号.。而片选的有效信号由与CPU的访问控制信号MREQ有关。
    5. 读写命令线
      读写线一般直接与存储芯片的读/写控制端相连,高电平为读,低电平为写

    字,位扩展在CPU连线中的区别

    问,在位扩展和字扩展中,CS分别是如何连接的?
    答:在位扩展中所有片的CS连在一起,而字扩展则是采用将多出的地址线用来片选(通常CPU的位地址与芯片地址相连,高位用于片选)。
    这里举个例子,假设两个4位的芯片构成一个8位的存储单元,,肯定是要将所有的芯片一同访问才能访问到8位。即两个芯片要一起选,所以也就意味着所有的CS都连在一起。但是字拓展中,是两个8位的存储单元,每次操作只能对其中的一个芯片单元操作,就是到底要选择哪个芯片的问题。(认真看看我手绘的图应该就懂了)

    问:那数据线如何连接?
    答,在位扩展时,每个芯片的数据线分为低位高位连接。但是字扩展中每个芯片都和所有的数据线进行连接。

    图解字扩展和位扩展

    其实一开始学这个有点懵主要是书上给的实例都是立体图,大家不好观察,那么我手绘了一下大致的过程(手残莫嫌弃哈)。
    例子我们还用之前提到的,现在我们用下图表示1K x 4 位的芯片:
    在这里插入图片描述
    位扩展是增加位长,连接方式是并联
    在这里插入图片描述
    字扩展是字长,连接方式是串联(下图中最后一个数字是2047,我拍完照才发现,就不重画了,这里纠正一下):
    在这里插入图片描述
    所以很容易得出字为同时扩展的图片,我就不画了。

                   
                                           
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  • 字扩展和位扩展

    千次阅读 多人点赞 2019-12-19 23:19:51
    位扩展是指增加存储字长,例如,2片1K X4的芯片,可以组成1K X 8的存储器。满足下列条件时,采用位扩展的方式: 只加长每个存储单元的字长,而不增加存储单元的数量 芯片数=设计要求的存储器容量/选择芯片...

    主存扩容

    位扩展

    位扩展是指增加存储字长,例如,2片1K X4位的芯片,可以组成1K X 8位的存储器。满足下列条件时,采用位扩展的方式:

    只加长每个存储单元的字长,而不增加存储单元的数量
    芯片数=设计要求的存储器容量/选择芯片存储器容量
    芯片之间采用并联的方式
    

    例如下题:

    
    利用1K×4位的SRAM芯片,设计一个存储容量为1K×8位的SRAM存储器,
    问:需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?
    
    分析:显然从1K X 4 位 ——>1k X 8位,字长不变,只是位长发生了变化。所以使用位扩展。
    所以,有:
    (1)需要芯片数为:
    (1K×8)/(1K×4)=2片
    (2)需要地址线数为:
    1k表明存储单元个数,1k = 2^10,说明有10根地址线。
    (3)需要多少根数据线?
    需要组成8位的存储器,8代表数据线的位数,每片芯片占4根线即可实现位扩展。
    

    字扩展

    这种方式仅仅增加了存储单元数,各单元位数不变。

    如下题:
    利用1K×8位的DRAM芯片,设计2K×8位的DRAM存储器(字扩展),
    问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?
    解析:显然从1K X 8 位 ——>2k X 8位,字数边长,位数不变,应该选字扩展。
    (1)需要几片芯片?
    d=(2K×8)/(1K×8)=2(片)
    (2)需要多少地址线?
    2K个存储单元对应11根地址线
    (3)需要多少数据线?
    8位,即8条
    

    字位同时扩展

    这种方式是指即加长存储单元的数量又增加各单元的位数,字位同时扩展的时候,先进行为扩展,在进行字扩展。
    例如下题:

    利用1K×4位的存储芯片,组成4K×8位的存储器。问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?
    扩展过程如何?
    解析:
    (1)共需几块芯片:
    (4K×8)/(1K×4)= 4×2=8
    (2)需要几根地址线:
    4K地址空间(存储单元的个数),需要12根地址线
    (3)需要几根数据线:
    8根。
    (4)扩展过程:先进行位扩展,这个过程相当于分组,将2片1K×4位构成一组,利用位扩展,
    构成1K X 8位的完整存储单元(如何构成,继续往下看)。这样一共可以分成四组。
    再将这些分组视为一个完整的存储单元,进行字扩展。利用1K×4位的存储芯片,组成4K×8位的存储器。
    问需要芯片,地址线,数据线的数量各为多少?扩展过程如何?
    解析:
    (1)共需几块芯片:
    (4K×8)/(1K×4)= 4×2=8
    (2)需要几根地址线:
    4K地址空间(存储单元的个数),需要12根地址线
    (3)需要几根数据线:
    8根。
    (4)扩展过程:先进行位扩展,这个过程相当于分组,将2片1K×4位构成一组,
    利用位扩展,构成1K X 8位的完整存储单元(如何构成,继续往下看)。
    这样一共可以分成四组。再将这些分组视为一个完整的存储单元,进行字扩展。
    

    问,在位扩展和字扩展中,CS分别是如何连接的?
    答:在位扩展中所有片的CS连在一起,而字扩展则是采用将多出的地址线用来片选(通常CPU的位地址与芯片地址相连,高位用于片选)。
    这里举个例子,假设两个4位的芯片构成一个8位的存储单元,,肯定是要将所有的芯片一同访问才能访问到8位。即两个芯片要一起选,所以也就意味着所有的CS都连在一起。但是字拓展中,是两个8位的存储单元,每次操作只能对其中的一个芯片单元操作,就是到底要选择哪个芯片的问题。

    字扩展示意图
    字扩展示意图

    位扩展示意图
    字扩展示意图

    **

    字和位同时扩展自己领悟

    **

    在这里插入图片描述

    可参考网址:https://blog.csdn.net/m0_37345402/article/details/89818103

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  • 【细碎知识6】字扩展位扩展和字位扩展

    千次阅读 多人点赞 2021-04-30 16:22:12
    目录0. 基本概念1. 字扩展2.位扩展3. 字位扩展 0. 基本概念 存储容量: 存储容量是主存中能存放二进制代码的总位数,即存储容量=存储单元个数×存储字长(每个存储单元的位数),...字扩展位扩展字位扩展是对存储容量

    0. 基本概念

    存储容量: 存储容量是主存中能存放二进制代码的总位数,即存储容量=存储单元个数×存储字长(每个存储单元的位数),也可用字节总数来表示: 存储容量=存储单元个数*存储字长/8

    举例:2114芯片大小为1K×4b,含义为:

    1K存储单元的个数位2^10个
    4b每个存储单元有4位

    地址线: 存储单元的个数=2^地址线的条数

    数据线: 数据线确定存储字长,数据线的条数=字长的位数。

    字扩展、位扩展、字位扩展是对存储容量进行扩展
    字扩展:对存储器的地址线进行扩展,例如用两片1K×4b的芯片扩展成2K×4b的芯片
    位扩展:对存储器的数据线进行扩展,例如用两片1K×4b的芯片扩展到1K×8b的芯片
    字位扩展:对存储器的地址线和数据线同时进行扩展,例如用4片1K×4b的芯片扩展到2K×8b的芯片

    1. 字扩展

    当芯片的存储字长与主存相同而存储单元数不足时,需要对存储空间即地址空间进行扩展。

    扩展方法:

    ①求出所需芯片的数目。
    ②将各芯片片内的地址线,数据线,读写线分别并联。
    ③片选cs信号线单独连接。用高位地址经过译码器译码而产生的输出信号,作为各个芯片的片选信号。

    举例:
    在这里插入图片描述
    示意图:
    在这里插入图片描述

    2.位扩展

    当芯片存储单位数与主存相同而存储字长不足时,需要对位数进行位扩展。

    扩展方法:

    ①求出所需芯片个数。
    ②将芯片的地址线,读写控制线,使能端并联。
    ③将各芯片的数据端按顺序输出到数据总线上。

    举例:
    在这里插入图片描述
    示意图:
    在这里插入图片描述

    3. 字位扩展

    芯片需要字和位同时进行扩展。如:用L×K位芯片扩展为M×N位存储器。

    扩展方法:

    ①求出需要( M×N )/( L×K )块芯片。
    ②扩展时分成M/L组。
    ③组内N/K片芯片进行位扩展,组间字扩展。

    举例:
    在这里插入图片描述

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