概述

參考：《計算機組成原理》（第三版） 蔣本珊編著

由於儲存晶片的容量有限，主儲存器往往是由一定數量的晶片構成

主存容量的擴充套件

選片

求出總片數

EX. 儲存器容量為 8K * 4， 晶片容量為 1K * 4

將多片組合起來常採用位擴充套件法，字擴充套件法，字和位同時擴充套件法

位擴充套件法

位擴充套件是指只在位數方向擴充套件（加大字長），而晶片的字數和儲存器的字數是一致的;
位擴充套件的連線方式是將各儲存晶片的地址線、片選線和讀寫線相應地並聯起來，而將各晶片的資料線單獨列出

• EX.如用64K×1的SRAM晶片組成64K×8的儲存器
  
  1. 所需晶片數為
     64K×864K×1=8片
  2. 連線
     CPU將提供16根地址線（216=65536）、8根資料線與儲存器相連；而儲存晶片僅有16根地址線、1根資料線。具體的連線方法是：8個晶片的地址線A15～A0分別連在一起，各晶片的片選訊號CS¯¯¯¯¯以及讀寫控制訊號WE¯¯¯¯¯¯也都分別連到一起，只有資料線D7～D0各自獨立，每片代表一位
     
     
     
     
     
     當CPU訪問該儲存器時，其發出的地址和控制訊號同時傳給8個晶片，選中每個晶片的同一單元，相應單元的內容被同時讀至資料匯流排的各位，或將資料匯流排上的內容分別同時寫入相應單元
     
     
     注：也就是說，這樣達到的效果就是 CPU 每次都訪問到了一個 8 位的儲存單元，每片晶片貢獻一位

字擴充套件

字擴充套件是指僅在字數方向擴充套件，而位數不變。字擴充套件將晶片的地址線、資料線、讀寫線並聯，由片選訊號來區分各個晶片

• EX.用16K×8的SRAM組成64K×8的儲存器
  
  1. 所需晶片數為：64K×816K×8=8片
  2. 連線
     CPU將提供16根地址線、8根資料線與儲存器相連；而儲存晶片僅有14根地址線、8根資料線。四個晶片的地址線A13～A0、資料線D7～D0及讀寫控制訊號WE¯¯¯¯¯¯都是同名訊號並聯在一起；高位地址線A15、A14經過一個地址譯碼器產生四個片選訊號\overline{CS}，分別選中四個晶片中的一個
     
     
     
     
     
     注：CPU 通過片選每次只選擇一個晶片，方位其中一個 8 位的儲存單元

字和位同時擴充套件

是以上兩種方式的結合

• EX. 用 16K×4 的 SRAM 組成 64K×8 的儲存器
  
  1. 所需晶片數：64K×816K×4=4∗2片
  2. 連線
     
     
     
     注：行並聯，列串聯；CPU 通過片選訊號選擇行，資料匯流排讀取兩塊晶片，每片貢獻 4 位，相當於讀取了一個 8 位的儲存單元

儲存晶片的地址分配和片選

CPU要實現對儲存單元的訪問，首先要選擇儲存晶片，即進行片選；然後再從選中的晶片中依地址碼選擇出相應的儲存單元，以進行資料的存取，這稱為字選。片內的字選是由CPU送出的N條低位地址線完成的，地址線直接接到所有儲存晶片的地址輸入端（N由片記憶體儲容量2N決定）。而儲存晶片的片選訊號則大多是通過高位地址譯碼後產生的

片選訊號的譯碼方法又可細分為線選法、全譯碼法和部分譯碼法

線選法

線選法就是用除片內定址外的高位地址線直接（或經反相器）分別接至各個儲存晶片的片選端，當某地址線資訊為“0”時，就選中與之對應的儲存晶片

• EX. 4 片 2K*8 用線選法構成的 8K*8 儲存器，地址分配如下：

線選法的優點是不需要地址譯碼器，線路簡單，選擇晶片無須外加邏輯電路，但僅適用於連線儲存晶片較少的場合。同時，線選法不能充分利用系統的儲存器空間，且把地址空間分成了相互隔離的區域，給程式設計帶來了一定的困難

全譯碼法

全譯碼法將除片內定址外的全部高位地址線都作為地址譯碼器的輸入，譯碼器的輸出作為各晶片的片選訊號，將它們分別接到儲存晶片的片選端，以實現對儲存晶片的選擇

EX. 假如 CPU 的地址匯流排為 20 位，現用 4 片 2K*8 的儲存晶片組成一個 8K*8 的儲存器，全譯碼法要求除了片內定址用到的 11 位地址線外，高九位地址A19~A11 都要參與譯碼，雖然用不了那麼多

全譯碼法的優點是每片（或組）晶片的地址範圍是唯一確定的，而且是連續的，也便於擴充套件，不會產生地址重疊的儲存區，但全譯碼法對譯碼電路要求較高

部分譯碼

所謂部分譯碼即用除片內定址外的高位地址的一部分來譯碼產生片選訊號

• EX
  用4片2K×8的儲存晶片組成8K×8儲存器，需要4個片選訊號，因此只需要用兩位地址線來譯碼產生。
  由於定址8K×8儲存器時未用到高位地址A19~A13 ，所以只要A12=A11=0，而無論A19~A13取何值，均選中第一片；只要A12=0，A11=1，而無論A19~A13 取何值，均選中第二片……也就是說，8K RAM中的任一個儲存單元，都對應有220−13=27個地址，這種一個儲存單元出現多個地址的現象稱地址重疊

主儲存器和 CPU 的連線

硬連線

主存與 CPU 的硬連線有 3 組連線 : 地址匯流排(AB)、資料匯流排(DB)、控制匯流排(CB)

• MAR : 儲存器地址暫存器
• MDR : 儲存器資料暫存器
• MFC : 主存工作完成訊號

讀寫操作

讀操作是指從CPU送來的地址所指定的儲存單元中取出資訊，再送給CPU

1. 地址→MAR→AB 　　　CPU將地址訊號送至地址匯流排；
2. Read 　　　　　　　　CPU發讀命令；
3. Wait for MFC 　　　　等待儲存器工作完成訊號；
4. M(MAR)→DB→MDR 　讀出資訊經資料匯流排送至CPU

寫操作是指將要寫入的資訊存入CPU所指定的儲存單元中

1. 地址→MAR→AB 　　　CPU將地址訊號送至地址匯流排；
2. 資料→MDR→DB 　　　CPU將要寫入的資料送至資料匯流排；
3. Write 　　　　　　　　CPU發寫命令；
4. Wait for MFC 　　　　等待儲存器工作完成訊號