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12. 画出用1024×4位的存储芯片组成一个容量为64K×8位的存储器逻辑框图。要求将64K分成4个页面,每个页面分16组,指出共需多少片存储芯片。 解:设采用SRAM芯片,则:
总片数 = (64K×8位) / (1024×4位)= 64×2 = 128片
题意分析:本题设计的存储器结构上分为总体、页面、组三级,因此画图时也应分三级画。首先应确定各级的容量:
页面容量 = 总容量 / 页面数 = 64K×8 / 4 = 16K×8位,4片16K×8字串联成64K×8位
组容量 = 页面容量 / 组数 = 16K×8位 / 16 = 1K×8位,16片1K×8位字串联成16K×8位
组内片数 = 组容量 / 片容量 = 1K×8位 / 1K×4位 = 2片,两片1K×4位芯片位并联成1K×8位 存储器逻辑框图:(略)。
13. 设有一个64K×8位的RAM芯片,试问该芯片共有多少个基本单元电路(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,要求对芯片字长的选择应满足地址线和数据线的总和为最小,试确定这种芯片的地址线和数据线,并说明有几种解答。
解:存储基元总数 = 64K×8位 = 512K位 = 219位;
思路: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字向,因为地址位数和字数成2的幂的关系,可较好地压缩线数。
设地址线根数为a,数据线根数为b,则片容量为:2a×b = 219;b = 219-a; 若a = 19,b = 1,总和 = 19+1 = 20; a = 18,b = 2,总和 = 18+2 = 20; a = 17,b = 4,总和 = 17+4 = 21; a = 16,b = 8,总和 = 16+8 = 24; …… ……
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由上可看出:芯片字数越少,芯片字长越长,引脚数越多。芯片字数减1、芯片位数均按2的幂变化。
结论: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两种:地址线 = 19根,数据线 = 1根;或地址线 = 18根,数据线 = 2根。
14. 某8位微型机地址码为18位,若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器,试问:
(1)该机所允许的最大主存空间是多少?
(2)若每个模块板为32K×8位,共需几个模块板? (3)每个模块板内共有几片RAM芯片? (4)共有多少片RAM? (5)CPU如何选择各模块板?
解:(1)该机所允许的最大主存空间是:218 × 8位 = 256K×8位 = 256KB (2)模块板总数 = 256K×8 / 32K×8 = 8块
(3)板内片数 = 32K×8位 / 4K×4位 = 8×2 = 16片 (4)总片数 = 16片×8 = 128片
(5)CPU通过最高3位地址译码输出选择模板,次高3位地址译码输出选择芯片。地址格式分配如下:
15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用控制信号,
(低电平有效)作访存
作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有下列存储
芯片:ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求:
(1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区。
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(2)指出选用的存储芯片类型及数量。 (3)详细画出片选逻辑。 解:(1)地址空间分配图:
系统程序区(ROM共4KB):0000H-0FFFH 用户程序区(RAM共12KB):1000H-3FFFH (2)选片:ROM:选择4K×4位芯片2片,位并联
RAM:选择4K×8位芯片3片,字串联(RAM1地址范围为:1000H-1FFFH,RAM2地址范围为2000H-2FFFH, RAM3地址范围为:3000H-3FFFH)
(3)各芯片二进制地址分配如下: A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 ROM1,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 RAM1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 RAM2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 RAM3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 A8 0 1 0 1 0 1 0 1 A7 0 1 0 1 0 1 0 1 A6 0 1 0 1 0 1 0 1 A5 0 1 0 1 0 1 0 1 A4 0 1 0 1 0 1 0 1 A3 0 1 0 1 0 1 0 1 A2 0 1 0 1 0 1 0 1 A1 A0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑 图略
16. CPU假设同上题,现有8片8K×8位的RAM芯片与CPU相连,试回答: (1)用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图; (2)写出每片RAM的地址范围;
(3)如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后,以A000H为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据,分析故障原因。
(4)根据(1)的连接图,若出现地址线A13与CPU断线,并搭接到高电平上,将出现什么后果?
解:(1)CPU与存储器芯片连接逻辑图 图略
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(2)地址空间分配图: RAM0:0000H——1FFFH RAM1:2000H——3FFFH RAM2:4000H——5FFFH RAM3:6000H——7FFFH RAM4:8000H——9FFFH RAM5:A000H——BFFFH RAM6:C000H——DFFFH RAM7:E000H——FFFFH
(3)如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后,以A000H为起始地址的存储芯片(RAM5)都有与其相同的数据,则根本的故障原因为:该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。假设芯片与译码器本身都是好的,可能的情况有: 1)该片的
端与
端错连或短路;
2)该片的端与CPU的端错连或短路;
3)该片的端与地线错连或短路。
(4)如果地址线A13与CPU断线,并搭接到高电平上,将会出现A13恒为“1”的情况。此时存储器只能寻址A13=1的地址空间(奇数片),A13=0的另一半地址空间(偶数片)将永远访问不到。若对A13=0的地址空间(偶数片)进行访问,只能错误地访问到A13=1的对应空间(奇数片)中去。
17. 写出1100、1101、1110、1111对应的汉明码。 解:有效信息均为n=4位,假设有效信息用b4b3b2b1表示 校验位位数k=3位,(2k>=n+k+1)
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