計算機組成原理補充——字，位擴充套件
由於單片儲存晶片的容量總是有限的，很難滿足實際的需要，因此必須將儲存晶片連在一起才能組成足夠的容量。這個過程簡稱主存擴容。常見的擴容方式有：字擴充套件，位擴充套件，字位同時擴充套件
主存與CPU的連線通過資料匯流排，地址匯流排，控制匯流排與CPU相連線。如下圖所示：
其中：
地址線決定了CPU可定址的最大記憶體空間。
控制匯流排（讀寫）指出匯流排週期的型別和本次輸入輸出操作完成的時刻。
MDR：資料暫存器，用來存入記憶體中讀入/寫出的資訊。
MAR：地址暫存器，用來存放當前CPU訪問的記憶體單元地址
主存擴容
位擴充套件
位擴充套件是指增加儲存字長，例如，2片1K X4位的晶片，可以組成1K X 8位的儲存器。滿足下列條件時，採用位擴充套件的方式：
- 只加長每個儲存單元的字長，而不增加儲存單元的數量
- 晶片數=設計要求的儲存器容量/選擇晶片儲存器容量
- 晶片之間採用並聯的方式
例如下題：
利用1K×4位的SRAM晶片，設計一個儲存容量為1K×8位的SRAM儲存器，問：需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？
分析：顯然從1K X 4 位 ——>1k X 8位，字長不變，只是位長髮生了變化。所以使用位擴充套件。所以，有：
（1）需要晶片數為：
（1K×8)/(1K×4)=2片
（2）需要地址線數為：
1k表明儲存單元個數，1k = 2^10，說明有10根地址線。
（3）需要多少根資料線？
需要組成8位的儲存器，8代表資料線的位數，每片晶片佔4根線即可實現位擴充套件。
字擴充套件
這種方式僅僅增加了儲存單元數，各單元位數不變。
如下題：
利用1K×8位的DRAM晶片，設計2K×8位的DRAM儲存器（字擴充套件），問需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？
解析:顯然從1K X 8 位 ——>2k X 8位,字數邊長，位數不變，應該選字擴充套件。
（1）需要幾片晶片？
d=（2K×8）/（1K×8）=2(片)
（2）需要多少地址線？
2K個儲存單元對應11根地址線
（3）需要多少資料線？
8位，即8條
字位同時擴充套件
這種方式是指即加長儲存單元的數量又增加各單元的位數，字位同時擴充套件的時候，先進行為擴充套件，在進行字擴充套件。
例如下題：
利用1K×4位的儲存晶片，組成4K×8位的儲存器。問需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？擴充套件過程如何？
解析：
（1）共需幾塊晶片：
（4K×8）/（1K×4）= 4×2=8
（2）需要幾根地址線：
4K地址空間（儲存單元的個數），需要12根地址線
（3）需要幾根資料線：
8根。
（4）擴充套件過程：先進行位擴充套件，這個過程相當於分組，將2片1K×4位構成一組，利用位擴充套件，構成1K X 8位的完整儲存單元（如何構成，繼續往下看）。這樣一共可以分成四組。再將這些分組視為一個完整的儲存單元，進行字擴充套件。
主存與CPU的連線
我們前面剛剛講了理論上可以構成我們需要的晶片，那麼實際上如何通過那些地址線和資料線去連線主存與CPU呢？大致過程可以分成5步。
- 選擇合理的儲存晶片
合理選擇晶片，是指選擇晶片的數量及其種類（即ROM還是RAM）。通常來說，ROM存放系統程式，標準子程式以及各類常數。RAM則是為使用者程式設計設定的。在考慮晶片數量的時候，儘量選擇使得連線簡單方便的晶片。 - 地址線的連線
CPU的地址線通常要比儲存晶片的地址線數要多，常見的做法是：將CPU的低位與儲存晶片的地址線相連，CPU地址的高位一般用於擴充或者片選。例如CPU地址線為16位（A0-A15）.1K X4位的儲存器晶片僅有10根地址線A9-A0這個時候就可以將CPU的低地址段A9-A0與晶片A9 - A0相連。 - 資料線的連線
這裡跟地址線的連線不同，這裡要求資料線數一定要相同。，如果CPU資料線與儲存晶片的資料線不同，那麼要先進行位擴充套件再連線。 - 片選線的連線
片選線的連線是CPU與儲存晶片能否正確工作的關鍵。儲存器由許多儲存晶片一起組成，哪一片被選中完全取決於該晶片的片選控制端CS能否接受CPU的片選有效訊號.。而片選的有效訊號由與CPU的訪問控制訊號MREQ有關。 - 讀寫命令線
讀寫線一般直接與儲存晶片的讀/寫控制端相連，高電平為讀，低電平為寫
字，位擴充套件在CPU連線中的區別
問，在位擴充套件和字擴充套件中，CS分別是如何連線的？
答：在位擴充套件中所有片的CS連在一起，而字擴充套件則是採用將多出的地址線用來片選（通常CPU的位地址與晶片地址相連，高位用於片選）。
這裡舉個例子，假設兩個4位的晶片構成一個8位的儲存單元，，肯定是要將所有的晶片一同訪問才能訪問到8位。即兩個晶片要一起選，所以也就意味著所有的CS都連在一起。但是字拓展中，是兩個8位的儲存單元，每次操作只能對其中的一個晶片單元操作，就是到底要選擇哪個晶片的問題。（認真看看我手繪的圖應該就懂了）
問：那資料線如何連線？
答，在位擴充套件時，每個晶片的資料線分為低位高位連線。但是字擴充套件中每個晶片都和所有的資料線進行連線。
圖解字擴充套件和位擴充套件
其實一開始學這個有點懵主要是書上給的例項都是立體圖，大家不好觀察，那麼我手繪了一下大致的過程（手殘莫嫌棄哈）。
例子我們還用之前提到的，現在我們用下圖表示1K x 4 位的晶片：
位擴充套件是增加位長，連線方式是並聯：
字擴充套件是字長，連線方式是串聯（下圖中最後一個數字是2047，我拍完照才發現，就不重畫了，這裡糾正一下）：
所以很容易得出字為同時擴充套件的圖片，我就不畫了。
另外附加一張CPU與主存的連線圖
由於單片儲存晶片的容量總是有限的，很難滿足實際的需要，因此必須將儲存晶片連在一起才能組成足夠的容量。這個過程簡稱主存擴容。常見的擴容方式有：字擴充套件，位擴充套件，字位同時擴充套件
主存與CPU的連線通過資料匯流排，地址匯流排，控制匯流排與CPU相連線。如下圖所示：
其中：
地址線決定了CPU可定址的最大記憶體空間。
控制匯流排（讀寫）指出匯流排週期的型別和本次輸入輸出操作完成的時刻。
MDR：資料暫存器，用來存入記憶體中讀入/寫出的資訊。
MAR：地址暫存器，用來存放當前CPU訪問的記憶體單元地址
主存擴容
位擴充套件
位擴充套件是指增加儲存字長，例如，2片1K X4位的晶片，可以組成1K X 8位的儲存器。滿足下列條件時，採用位擴充套件的方式：
- 只加長每個儲存單元的字長，而不增加儲存單元的數量
- 晶片數=設計要求的儲存器容量/選擇晶片儲存器容量
- 晶片之間採用並聯的方式
例如下題：
利用1K×4位的SRAM晶片，設計一個儲存容量為1K×8位的SRAM儲存器，問：需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？
分析：顯然從1K X 4 位 ——>1k X 8位，字長不變，只是位長髮生了變化。所以使用位擴充套件。所以，有：
（1）需要晶片數為：
（1K×8)/(1K×4)=2片
（2）需要地址線數為：
1k表明儲存單元個數，1k = 2^10，說明有10根地址線。
（3）需要多少根資料線？
需要組成8位的儲存器，8代表資料線的位數，每片晶片佔4根線即可實現位擴充套件。
字擴充套件
這種方式僅僅增加了儲存單元數，各單元位數不變。
如下題：
利用1K×8位的DRAM晶片，設計2K×8位的DRAM儲存器（字擴充套件），問需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？
解析:顯然從1K X 8 位 ——>2k X 8位,字數邊長，位數不變，應該選字擴充套件。
（1）需要幾片晶片？
d=（2K×8）/（1K×8）=2(片)
（2）需要多少地址線？
2K個儲存單元對應11根地址線
（3）需要多少資料線？
8位，即8條
字位同時擴充套件
這種方式是指即加長儲存單元的數量又增加各單元的位數，字位同時擴充套件的時候，先進行為擴充套件，在進行字擴充套件。
例如下題：
利用1K×4位的儲存晶片，組成4K×8位的儲存器。問需要晶片，地址線，資料線的數量各為多少？擴充套件過程如何？
解析：
（1）共需幾塊晶片：
（4K×8）/（1K×4）= 4×2=8
（2）需要幾根地址線：
4K地址空間（儲存單元的個數），需要12根地址線
（3）需要幾根資料線：
8根。
（4）擴充套件過程：先進行位擴充套件，這個過程相當於分組，將2片1K×4位構成一組，利用位擴充套件，構成1K X 8位的完整儲存單元（如何構成，繼續往下看）。這樣一共可以分成四組。再將這些分組視為一個完整的儲存單元，進行字擴充套件。
主存與CPU的連線
我們前面剛剛講了理論上可以構成我們需要的晶片，那麼實際上如何通過那些地址線和資料線去連線主存與CPU呢？大致過程可以分成5步。
- 選擇合理的儲存晶片
合理選擇晶片，是指選擇晶片的數量及其種類（即ROM還是RAM）。通常來說，ROM存放系統程式，標準子程式以及各類常數。RAM則是為使用者程式設計設定的。在考慮晶片數量的時候，儘量選擇使得連線簡單方便的晶片。 - 地址線的連線
CPU的地址線通常要比儲存晶片的地址線數要多，常見的做法是：將CPU的低位與儲存晶片的地址線相連，CPU地址的高位一般用於擴充或者片選。例如CPU地址線為16位（A0-A15）.1K X4位的儲存器晶片僅有10根地址線A9-A0這個時候就可以將CPU的低地址段A9-A0與晶片A9 - A0相連。 - 資料線的連線
這裡跟地址線的連線不同，這裡要求資料線數一定要相同。，如果CPU資料線與儲存晶片的資料線不同，那麼要先進行位擴充套件再連線。 - 片選線的連線
片選線的連線是CPU與儲存晶片能否正確工作的關鍵。儲存器由許多儲存晶片一起組成，哪一片被選中完全取決於該晶片的片選控制端CS能否接受CPU的片選有效訊號.。而片選的有效訊號由與CPU的訪問控制訊號MREQ有關。 - 讀寫命令線
讀寫線一般直接與儲存晶片的讀/寫控制端相連，高電平為讀，低電平為寫
字，位擴充套件在CPU連線中的區別
問，在位擴充套件和字擴充套件中，CS分別是如何連線的？
答：在位擴充套件中所有片的CS連在一起，而字擴充套件則是採用將多出的地址線用來片選（通常CPU的位地址與晶片地址相連，高位用於片選）。
這裡舉個例子，假設兩個4位的晶片構成一個8位的儲存單元，，肯定是要將所有的晶片一同訪問才能訪問到8位。即兩個晶片要一起選，所以也就意味著所有的CS都連在一起。但是字拓展中，是兩個8位的儲存單元，每次操作只能對其中的一個晶片單元操作，就是到底要選擇哪個晶片的問題。（認真看看我手繪的圖應該就懂了）
問：那資料線如何連線？
答，在位擴充套件時，每個晶片的資料線分為低位高位連線。但是字擴充套件中每個晶片都和所有的資料線進行連線。
圖解字擴充套件和位擴充套件
其實一開始學這個有點懵主要是書上給的例項都是立體圖，大家不好觀察，那麼我手繪了一下大致的過程（手殘莫嫌棄哈）。
例子我們還用之前提到的，現在我們用下圖表示1K x 4 位的晶片：
位擴充套件是增加位長，連線方式是並聯：
字擴充套件是字長，連線方式是串聯（下圖中最後一個數字是2047，我拍完照才發現，就不重畫了，這裡糾正一下）：
所以很容易得出字為同時擴充套件的圖片，我就不畫了。