第4章 存储器 - 图文

设地址线根数为a，数据线根数为b，则片容量为：2×b = 2；b = 2； 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； ?? ??

由上可看出：片字数越少，片字长越长，引脚数越多。片字数减1、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。

a1919-a

4.14 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：2 × 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：

模板号（3位） 芯片号（3位） 片内地址（12位）

18

4.15 设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用MREQ（低电平有效）作访存

控制信号，R/W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； （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-FFFFH （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： ROM1,2 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 RAM1 RAM2 RAM3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 存储器逻辑框图如图4.2所示：

图4.2存储器逻辑框图及片选逻辑

4.16 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如图4.3：

+5VG1G2AMREQY7A15A14A13A12A0G2BABC74138......Y2Y1Y0...WE...WE.........CSWECPUD0D7RAM0......CSRAM1RAM7......CSR/W

图4.3 CPU与存储器芯片连接逻辑图

（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-CS端与-WE端错连或短路；

2）该片的-CS端与CPU的-MREQ端错连或短路； 3）该片的-CS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。

4.17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

k

校验位位数k=3位，（2>=n+k+1）

设校验位分别为c1、c2、c4，则汉明码共4+3=7位，即：c1c2b4c4b3b2b1 校验位在汉明码中分别处于第1、2、4位，具体安排如下：

二进制序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 c1 c2 b4 c4 b3 b2 b1 按配偶原则来配置汉明码，则有： c1=3位⊕5位⊕7位=b4⊕b3⊕b1 c2=3位⊕6位⊕7位=b4⊕b2⊕b1 c4=5位⊕6位⊕7位=b3⊕b2⊕b1

当有效信息为1100时，c4c2c1=110,汉明码为0111100。 当有效信息为1101时，c4c2c1=001,汉明码为1010101。 当有效信息为1110时，c4c2c1=000,汉明码为0010110。 当有效信息为1111时，c4c2c1=111,汉明码为1111111。

4.18 已知收到的汉明码（按配偶原则配置）为1100100、1100111、1100000、1100001，检查上述代码是否出错？第几位出错？

解：假设接收到的汉明码为：c1’c2’b4’c4’b3’b2’b1’ 纠错过程如下：

P1=1位⊕3位⊕5位⊕7位=c1’⊕b4’⊕b3’⊕b1’ P2=2位⊕3位⊕6位⊕7位=c2’⊕b4’⊕b2’⊕b1’ P4=4位⊕5位⊕6位⊕7位=c4’⊕b3’⊕b2’⊕b1’

如果收到的汉明码为1100100，则p4p2p1=011，说明代码有错，第3位（b4’）出错，有效信息为：1100

如果收到的汉明码为1100111，则p4p2p1=111，说明代码有错，第7位（b1’）出错，有效信息为：0110

如果收到的汉明码为1100000，则p4p2p1=110，说明代码有错，第6位（b2’）出错，有效信息为：0010

如果收到的汉明码为1100001，则p4p2p1=001，说明代码有错，第1位（c1’）出错，有效信息为：0000

4.19 已知接收到下列汉明码，分别写出它们所对应的欲传送代码。 1100000（按偶性配置）、1100010（按偶性配置）、1101001（按偶性配置）、0011001（按奇性配置）、1000000（按奇性配置）、1110001（按奇性配置）

解：

（1）接收到的汉明码1100000、1100010、1101001（按偶性配置）。由于要求出欲传送的信息，必须是正确的信息，因此不能简单地从接收到的7位汉明码中去掉C1、C2、C4这3位检测位来求得。首先应该判断收到的信息是否出错。纠错过程如下：

P1=c1⊕b4⊕b3⊕b1 P2=c2⊕b4⊕b2⊕b1 P4=c4⊕b3⊕b2⊕b1

如果收到的汉明码为1100000，则p4p2p1=111，说明代码有错，第7位（b1）出错，可纠正为1100001，故欲传送的信息为：0001。

如果收到的汉明码为1100010，则p4p2p1=001，说明代码有错，第1位（c1）出错，可纠正为0100010，故欲传送的信息为：0010。

如果收到的汉明码为1101001，则p4p2p1=000，说明代码无错，故欲传送的信息为：0001。 （2）接收到的汉明码0011001、1000000、1110001（按奇性配置）。 按配奇原则纠错过程如下：