1. 給出晶元的存儲范圍怎麼連接解碼器
主存晶元和cpu的連接原理
主存通過數據線/地址線/控制線和cpu相連
數據匯流排的位數W D W_DW
D
和匯流排工作頻率f B f_Bf
B
的乘積B = W D f B B=W_Df_BB=W
D
f
B
正比於數據傳輸速率
地址匯流排的位數決定了可定址的最大內存空間
控制匯流排(讀.寫)指出匯流排周期的類型和本次輸入輸出操作完成的時刻
多個內存晶元集成到一個內存條上
多個內存條和主板上的ROM晶元組成計算機所需的主存空間,再通過匯流排與cpu相連
內存條插槽就是存儲器匯流排
內存中的信息通過內存條的引腳,再通過插槽內的引線連接到主板上
主板上的導線連接到cpu上
主存容量的擴展
單個晶元的容量有限
可通過字擴展/位擴展兩方面來擴充主存容量
位擴展法
字擴展發
字位同時擴展
存儲器容量S=地址線數N A N_AN
A
乘以字長W
S = N A × W S=N_A\times{W}S=N
A
×W
位擴展法
cpu的數據線和存儲晶元數據位數不一定相等
必須進行位擴展,使用多個存儲器間對字長進行擴展,使其數據位數和cpu的數據線相等
也即是擴展單個存儲字的字長(僅提升W)
可見,單純的位擴展沒有擴大定址范圍
在同一時刻,cpu片選中所有晶元,每個晶元讀取相同個bit內容
片選信號C S ‾ \overline{CS}
CS
要鏈接到所有晶元
每片的數據線一次作為cpu數據線的一位
採用位擴展時,所有晶元鏈接地址線的方式相同
另一種擴展方式是字擴展法,擴展的是存儲字總數(僅提升N A N_AN
A
)
將多個存儲晶元的以下方面相應並聯
地址端
片選端
讀寫控制端
數據端分別引出
字擴展法
擴展的是存儲字總數(僅提升N A N_AN
A
),字的位數不變
將晶元的以下方面相應並聯
地址線
數據線
讀寫控制線
片選信號用來區分各晶元的地址范圍
僅採用字擴展時,各晶元
連接地址線的方式相同
連接數據線的方式也相同
但是在某一時刻只選中部分晶元
通過**片選信號C S ‾ \overline{CS}
CS
**或者採用解碼器設計連接到相應存儲晶元
字位同時擴展法
同時增加N A , W N_A,WN
A
,W
一般先執行位擴展(分組→ \to→整體)
再執行字擴展
連線:
所有晶元的地址線連線還是相同
數據線不同
存儲晶元的地址分配和片選
cpu訪問存儲單元
首先需要進行片選
多個存儲晶元構成的存儲器,選擇其中的一片進行訪問
片選信號的產生分為線選法和解碼片選法
再進行字選
在選中的晶元中,根據地址碼選擇相應的存儲單元
片內的字選通常由cpu送出的N條低位地址線完成的
地址線直接鏈接到所有存儲晶元的地址輸入端
線選法
不需要解碼器,線路簡單
地址空間不連續,片選的地址線必須分時為低電平(否則不能工作)
可能無法充分利用系統的存儲器空間,造成地址資源浪費
比如cpu可用的高位地址線數量不足以選中大量需要獨立選中的晶元(組),即片選信號種類不足
解碼片選法
用高位地址線(除了片內定址外的)通過地址解碼器晶元產生片選信號
半導體存儲晶元的解碼驅動方式
半導體存儲晶元的解碼驅動方式有兩種:線選法和 重合法
線選法
它的特點是用一根 字選擇線(字線),直接選中一個存儲單元的各位(如一個位元組的各個位)
這種方式結構較簡單,但只適於容量不大的存儲晶元
4.19 是一個 16×1 位元組線選法存儲晶元的結構示意圖
如當地址線 A 3 A 2 A 1 A 0 A_{3}A_{2}A_{1}A_{0}A
3
A
2
A
1
A
0
為 1111 時,則第 15 根字線被選中,對應下圖中的最後一行 8 位代碼便可直接讀出或寫入
重合法
由於被選單元是由 X、Y 兩個方向的地址決定的,故稱為重合法
4.10 是一個 1K×1 位重合法結構示意圖
顯然,只要用 64 根選擇線(X、Y 兩個方向各 32 根),便可選擇 32×32 矩陣中的 任一位
例如,當地址線為全 0 時,解碼輸出 X 和 Y 有效,矩陣中第 0 行、第 О 列共同選中的那位即被選中
當欲構成 1K×1 位元組的存儲器時,只需用 8 片即可
存儲器與 CPU 的連接🎈
合理選擇存儲晶元
要組成一個主存系統,選擇存儲晶元是第一步,主要指
存儲晶元的類型(RAM 或 ROM)
晶元數量
ROM 存放系統程序、標准子程序和各類常數
RAM 則是為用戶編程而設置的
考慮晶元數量時,要盡量使連線簡單、方便
地址線的連接
存儲晶元的容量不同,其地址線數也不同,而 CPU 的地址線數往往比存儲晶元的地址線數要多
將 CPU 地址線的低位與存儲晶元的 地址線相連,以選擇晶元中的某一單元(字選)
這部分的解碼是由晶元的片內邏輯完成的
將 CPU地址線的高位則在 擴充存儲晶元時使用
用來 選擇存儲晶元（片選),這部分解碼由外接解碼器邏輯完成
數據線的連接
CPU 的數據線數與存儲晶元的數據線數不一定相等,
在相等時可直接相連;
在不等時必須對存儲晶元擴位,使其數據位數與 CPU 的數據線數相等
讀寫命令線的連接
CPU 讀/寫命令線一般可直接與存儲晶元的讀/寫控制端相連,
通常高電平為讀,
低電平為寫
有些 C P U \mathrm{CPU}CPU 的讀/寫命令線是分開的
讀為 R D ‾ \overline{RD}
RD
(read), 寫為 W E ‾ \overline{WE}
WE
(write) , 均為低電平有效
此時 C P U \mathrm{CPU}CPU 的讀命令線應與存儲晶元的允許讀控制端相連,
而 CPU 的寫命令線則應與存儲晶元的允許寫控制端相連
片選線的連接
片選線的連接是 CPU 與存儲晶元連接的關鍵
存儲器由許多存儲晶元疊加而成
哪一片被選中完全取決於該存儲晶元的片選控制端 C S ‾ \overline{CS}
CS
是否能接收到來自 CPU 的片選有效信號
片選有效信號與 CPU 的 訪存控制信號M R E Q ‾ \overline{MREQ}
MREQ
(MemoryRequst)(低電平有效)有關,
因為只有當 CPU 要求訪存時,才要求選中存儲晶元
若 CPU 訪問外設IO,則 M R E Q ‾ \overline{MREQ}
MREQ
為高,表示不要求存儲器工作
晶元引腳縮寫參考🎆
Pin Name Abbreviations - Using Altium Documentation
https://techdocs.altium.com › files › wiki_attachments
示例
注意到存儲是按照位元組編址,容量是(范圍*8bit)
也不是必須要將十六進制轉換為二進制(可以直接執行十六進制的減法運算:67 F F H − 6000 H + 1 = 800 H = 2 11 = 2 × 2 10 67FFH-6000H+1=800H=2^{11}=2\times2^{10}67FFH−6000H+1=800H=2
11
=2×2
10
=2k
類似的,6 B F F H − 6800 H + 1 = 400 H = 2 10 H = 1 k 6BFFH-6800H+1=400H=2^{10}H=1k6BFFH−6800H+1=400H=2
10
H=1k
此處+1是因為此處范圍為閉區間,包括起始地址
不過,要寫成二進制形式的時候,在標注坐標的時候,每一段的首尾可以標注一下,可以這樣分配:
LHS=[A 0 , A 4 , A 7 , A 8 , A 12 A_0,A_4,A_7,A_8,A_{12}A
0
,A
4
,A
7
,A
8
,A
12
]
RHS=[A 3 , A 7 , A 11 , A 15 A_3,A_7,A11,A15A
3
,A
7
,A11,A15]
但是在畫片選邏輯圖的時候,需要結合cpu地址線的高位部分以及要求的定址范圍,得出哪些cpu地址線需要保持高電平/低電平,從而便於接入特定的地址解碼器(驅動其)進行片選
另外我們可以從二進制形式中方便的看出A 11 , A 12 , A 13 A_{11},A_{12},A_{13}A
11
,A
12
,A
13
的規律,即他們除了A 11 A_{11}A
11
外,其餘都保持不變(分別是A 12 = 0 , A 13 = 1 A_{12}=0,A_{13}=1A
12
=0,A
13
=1);如此一來,就可以確定A 13 , A 12 , A 11 A_{13},A_{12},A_{11}A
13
,A
12
,A
11
(高位到低位分別是100,101這兩種可能(十進制就是4,5;所以最終在連接解碼器輸出端的時候,我們接入的是Y 4 , Y 5 Y_{4},Y_{5}Y
4
,Y
5
而不是其他的解碼器輸出))
第一片存儲晶元用作系統空間,定址空間需要11條地址線才能夠充分利用該晶元的存儲單元
第二部分是有兩片小的4位晶元組合成一個整體上有8位字長的晶元組,然而位擴展不會增加定址范圍,因此和擴展前的地址線要求一致,僅需要10條地址線
M R E Q ‾ \overline{MREQ}
MREQ
端:注意,cpu上的訪存控制信號M R E Q ‾ \overline{MREQ}
MREQ
和A 14 A_{14}A
14
的始終保持低電平不同,在需要訪存的時候,M R E Q ‾ \overline{MREQ}
MREQ
信號(低電平有效/觸發,所以型號名上有overline)才會呈現低電平,從而達到只在需要訪存的時候驅動地址解碼器進行存儲晶元片選
A 12 , A 13 , A 14 A_{12},A_{13},A_{14}A
12
,A
13
,A
14
這幾條地址本質上和其他地址線沒有什麼不同(是指,如果該cpu接入的存儲系統(晶元不通過小晶元擴展而成,而是同一塊晶元的時候,這些地址線仍然以同樣的方式工作))
當然,這里被用來接入片選解碼器,但是解碼器應該對於這幾條線是透明的.
關鍵在於圖中的與非門(用於控製片選RAM部分(晶元組))
由於ROM和RAM屬於的是字擴展(而非位擴展),所以他們不能同時被選中
而A 10 A_{10}A
10
比較獨特,因為ROM晶元片內地址需要11條線(也就是需要A 10 A_{10}A
10
,但是RAM片內並用不上A 10 A_{10}A
10
)(本例中,存儲擴展後,可定址地址范圍不連續)
guess:
我們要讓A 10 A_{10}A
10
有效(高電平)的時候只訪問ROM,而不訪問RAM
又,解碼器Y 5 ‾ \overline{Y_{5}}
Y
5
為低電平的時候有效,故當A 10 , Y 5 ‾ A_{10},\overline{Y_{5}}A
10
,
Y
5
均為低電平的時候才選中RAM(書上的說明是用了與門),RAM也是電平有效(選中)
後兩個晶元構成一組(字長的擴展(也就是為擴展),來匹配機器 cpu 字長)(執行為擴展的時候,注意數據線(D線)的劃分:高位部分和低位部分分別連接到不同的被位擴展的晶元上,同時所有成員晶元被同時片選中(是通過該位擴展晶元組的被選中而同時選所有成員 ))
一般各個存儲晶元都有自己的使能端(片選C S ‾ \overline{CS}
CS
(ChipSelect))(和存儲晶元的地址線以及數據線都是不同的)
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2. 半導體存儲器晶元的解碼驅動方式有幾種
兩種：解碼法，線選法。
其中，解碼法，還可分成：全解碼、部分解碼。
他們回答的，都不對。
3. 存儲介質有哪些
軟盤、光碟、DVD、硬碟、快閃記憶體、U盤、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、記憶棒（Memory Stick）、xD卡。
行的存儲介質是基於快閃記憶體（Nand flash）的，比如U盤、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC卡、SM卡、記憶棒、xD卡等。
對所保存的數據來說，CF卡比傳統的磁碟驅動器安全性和保護性都更高；比傳統的磁碟驅動器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍，而且CF卡的用電量僅為小型磁碟驅動器的5%。
CF卡使用3.3V到5V之間的電壓工作（包括3.3V或5V）。這些優異的條件使得大多數數碼相機選擇CF卡作為其首選存儲介質。
CF卡缺點：
1、容量有限。雖然容量在成倍提高，但仍趕不上數碼相機的像素發展。5百萬像素以上產品已經是流行的高端產品最低規格，而民用主流市場也達到3百萬像素級別。普通民用的JPEG壓縮格式下，容量尚可，但是專業級的TIFF（RAW）格式文件還是放不下幾張圖像數據。
2、體積較大。與其他種類的存儲卡相比，CF卡的體積略微偏大，這也限制了使用CF卡的數碼相機體積，所以現下流行的超薄數碼相機大多放棄了CF卡，而改用體積更為小巧的SD卡。
以上內容參考：網路-存儲介質
4. 外存的工作原理
外存的工作原理就是把內容轉換成信號，存在磁碟上。
外儲存器是指除計算機內存及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電後仍然能保存數據。常見的外存儲器有硬碟、軟盤、光碟、U盤等。
外存儲器的特點是容量大、價格低，但是存取速度慢。內存儲器用於存放那些立即要用的程序和數據；外存儲器用於存放暫時不用的程序和數據。內存儲器和外存儲器之間常常頻繁地交換信息。[1] 外存通常是磁性介質或光碟，像硬碟，軟盤，磁帶，CD等，能長期保存信息，並且不依賴於電來保存信息，但是由機械部件帶動，速度與CPU相比就顯得慢的多。
軟盤：軟磁碟使用柔軟的聚酯材料製成原型底片，在兩個表面塗有磁性材料。常用軟盤直徑為3.5英寸，存儲容量為1.44MB.軟盤通過軟盤驅動器來讀取數據。
U盤：U盤也被稱為「閃盤」，可以通過計算機的USB口存儲數據。與軟盤相比，由於U盤的體積小、存儲量大及攜帶方便等諸多優點，U盤已經取代軟盤的地位。
硬碟：硬磁碟是由塗有磁性材料額鋁合金原盤組成的，每個硬碟都由若干個磁性圓盤組成。
磁帶存儲器：磁帶也被稱為順序存取存儲器SAM。它存儲容量很大，但查找速度很慢，一般僅用作數據後備存儲。計算機系統使用的磁帶機有3中類型：盤式磁帶機、數據流磁帶機及螺旋掃描磁帶機。
光碟存儲器：光碟指的是利用光學方式進行信息存儲的圓盤。它應用了光存儲技術，即使用激光在某種介質上寫入信息，然後再利用激光讀出信息。光碟存儲器可分為:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。