第四章 存储器系统习题(4)

计算机组成原理——习题与解析 第四章 存储器系统 邵桂芳

Y6和Y7选RAM3，Y9选ROM1，Y11选ROM3。存储器的组成结构图及与CPU的连接图如

图4.13所示。

13．CPU的地址总线16根（A15~A0，A0是低位），双向数据总线8根（D7~D0），控制总线中与主存有关的信号有MREQ（允许访存，低电平有效），R/W（高电平读命令，低电平写命令）。主存地址空间分配如下：0~8191为系统程序区，由EPROM芯片组成，从8192~32767为用户程序区，最后（最大地址）2K地址空间为系统程序工作区。上述地址为十进制，按字节编址。现有如下芯片：

EPROM 8K?8位(控制端仅有CS)

SRAM 16K?8位，2K?8位，4K?8位，8K?8位

请从上述芯片中选择芯片来设计该计算机的主存储器，画出主存逻辑框图，注意画选片逻辑（可选用门电路及译码器）。

解： 0 8K（EPROM） (8191-0+1)/1024=8，所以EPROM的容量为8K?8

8191 十六进制地址范围为0000H~1FFFH

8192

24K（SRAM1） 32767 (32767-8192+1)/1024=24，所以SRAM1的容量为24K?8

十六进制地址范围为2000H-7FFFH 32768

63487 30K（空） (63487-32768+1)/1024=30，所以空容量为30K?8

63488 (65535-63488+1)／1024=2，所以SRAM2的容量为2K?8

65535

2K（SRAM2） 十六进制地址范围为F800H-FFFFH

根据以上分析设计如下：EPROM 8K?8芯片1片

SRAM 8K?8位芯片3片，2K?8位芯片1片，3：8译码器1片

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地址分析如下：

000 00000 0000 0000 000 11111 1111 1111 001 00000 0000 0000 011 11111 1111 1111 11111 000 0000 0000 11111 111 1111 1111

EPROM SRAM1 SRAM2

地址译码方案：用A15A14A13作译码器输入，则Y0选EPROM，Y1、Y2、Y3选SRAM1，Y7选

SRAM2，但A12A11=11。存储器的组成结构图及与CPU的连接图如图4.14所示。 14．要求用128K?16位的SRAM芯片设计512K?16位的存储器，用64K?16位的EPROM芯片组成128K?16位的只读存储器。试问： （1）数据寄存器多少位？ （2）地址寄存器多少位？ （3）两种芯片各需多少位？

（4）EPROM的地址从00000H开始，RAM的地址从60000H开始，画出此存储器组成框图。

图4.14

解：

（1）存储器的总容量为512K?16位（SRAM）+128K?16位（EPROM）=640K?16位。数据寄存器16位。

（2）因为2=1024K>640K，所以地址寄存器20位。

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（3）所需SRAM芯片数为（512K?2B）/（128K?2B）=4（片），所需EPROM芯片数为（128K?2B）/（64K?2B）=2（片）。

（4）EPROM的地址从00000H开始，末地址1FFFFH；SRAM的地址从60000H开始，末地址为DFFFFH。SRAM的芯片为128K?2B，内部地址线17根；EPROM的芯片为64K?2B，内部地址线16根。地址展开如下： 0000 0000 0000 0000 0000 EPROM 0001 1111 1111 1111 1111 0110 0000 0000 0000 0000 SRAM

1101 1111 1111 1111 1111 以内部地址多的为主，存储器组成结构框图如图4.15所示。

15．某机访问空间64KB，I/O空间与主存统一编址，I/O空间占用2K，范围为FC00H~FFFFH。现用8KB?8和2KB?8两种静态RAM芯片构成主存储器，RD、WR分别为系统

提供的读写信号线，IO/M为高是I/O操作，为低是内存操作。请画出该存储器逻辑图，并标明每块芯片的地址范围。 解：存储器逻辑图如图4.16所示。

图4.16

RAM（1）芯片的地址范围是 0000H~1FFFH； RAM（2）芯片的地址范围是 2000H~3FFFH； RAM（3）芯片的地址范围是 4000H~5FFFH；

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RAM（4）芯片的地址范围是 6000H~7FFFH； RAM（5）芯片的地址范围是 8000H~9FFFH； RAM（6）芯片的地址范围是 A000H~BFFFH； RAM（7）芯片的地址范围是 C000H~DFFFH； RAM（8）芯片的地址范围是 E000H~E3FFH； RAM（9）芯片的地址范围是 E400H~E7FFH； RAM（10）芯片的地址范围是 E800H~EBFFH； RAM（11）芯片的地址范围是 EC00H~EFFFH； RAM（12）芯片的地址范围是 F000H~F3FFH； RAM（13）芯片的地址范围是 F400H~F7FFH； RAM（14）芯片的地址范围是 F800H~FBFFH； I/O空间的地址范围是 FC00H~FFFFH

16．用2K?8的芯片设计一个8K?l6的存储器：当B=0时访问16位数；当B=1时访问8位数。

解：由于要求存储器能按字节访问，即8K?l6=16K?8=214?8，所以地址线需14根，数据线为16根。

先设计一个模块将2K?8扩展成2K?l6，内部地址为A11~A1。设计方案如下：

地址分析如下：

B A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 访问0号单元的16位数

访问偶存储体的0号单元的8位数 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

不访问(即16位数的地址必须为偶数)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

访问奇存储体的l号单元的8位数

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 访问2号单元的16位数

访问偶存储体的2号单元的8位数 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

不访问(即16位数的地址必须为偶数)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

访问奇存储体3号单元的8位数

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

8K?l6的存储器需要四个模块，因此需用2：4译码器，译码器的输出一般是低电平有效，设经反相后的输出分别为Y3、Y2、Y1、Y0，则CS1、CS2、CS3、

CS1、CS4、CS5、CS6、CS7、CS8的表达式分别为： CS1?A0Y0 CS3?A0Y1 CS5?A0Y2 CS7?A0Y3

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CS2?(A0?B)Y0 CS4?(A0?B)Y1 CS6?(A0?B)Y2 CS8?(A0?B)Y3

存储器结构图及与CPU连接的示意图如图4.17所示。

图 4.17

17．用2K?8的芯片设计一个8K?32的存储器；当B1B0?00时访问32位数；当B1B0?01时访问16位数；当B1B0?10时访问8位数。

解：由于要求存储器能按字节访问，即8K?32=32K?8=2?8，所以地址线需15根，数据线需要32根。

先设计一个模块将2K?8扩展成2K?32，内部地址为A12~A2，扩展图如下：

15

设计方案如下： 说明 访问32位 不访问 不访问 不访问 访问16位 B1B0A1A0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 CS1CS2CS3CS4 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 第 20 页 共 26 页

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