计算机组成原理第4章第三讲教材

第四章存储器第3讲存储器概述分类层次结构主存储器概述半导体存储芯片静态随机存储器动态随机存储器只读存储器存储器与CPU的连接存储器的校验主要内容

用1K

×

4位存储芯片组成1K

×

8位的存储器？片

六、存储器与CPU的连接1.存储器容量的扩展(1)位扩展（增加存储字长）10根地址线8根数据线DD……D0479AA0•••21142114CSWE2片(2)字扩展（增加存储字的数量）

用1K

×

8位存储芯片组成2K

×

8位的存储器11根地址线8根数据线？片2片1K×8位1K×8位D7D0•••••••••••••••WEA1A0•••A9CS0A10

1CS1(3)字、位扩展用1K

×

4位存储芯片组成4K

×

8位的存储器8根数据线12根地址线WEA8A9A0...D7D0…A11A10CS0CS1CS2CS3片选译码……………………1K×41K×41K×41K×41K×41K×41K×41K×4？片8片2.存储器与CPU的连接(1)地址线的连接(2)数据线的连接(3)读/写命令线的连接(4)片选线的连接(5)合理选择存储芯片(6)其他时序、负载要特别注意片与片之间的地址线、数据线和控制线的连接CPU地址线的低位与存储芯片的地址线相连，高位或在存储芯片扩充时用或做其他用途，如片选信号；对存储芯片扩展使其数据位数和CPU的数据线一致；

访存控制信号（MREQ）CPU的高位地址

ROM存放系统程序、标准子程序和各类常数；RAM用户编程74138译码器G1CBAG2BG2AY7Y6Y0…

CPU芯片引脚图MREQA14A15A13A12A11A10A9A0…D7D4D3D0WR…例1（书94页例4.1）(1)写出对应的二进制地址码(2)确定芯片的数量及类型0110000000000000A15A14A13A11A10…A7…

A4A3…

A0…01100111111111110110100000000000…01101011111111112K×8位1K×8位RAM2片1K×4位ROM1片2K×8位

6

000

6

7FF

6

800

6

BFF(3)分配地址线A10~A0接2K

×

8位ROM的地址线A9~A0接1K

×

4位RAM的地址线(4)确定片选信号CBA0110000000000000A15A13A11A10…A7…A4A3…

A0…01100111111111110110100000000000…01101011111111112K

×

8位1片ROM1K

×

4位2片RAM2K

×8位ROM

1K

×4位

RAM1K

×4位

RAM………&PD/ProgrY5Y4G1CBAG2BG2A……MREQA14A15A13A12A11A10A9A0…D7D4D3D0WR…………例1CPU与存储器的连接图………CPU与存储芯片连接设计4步骤根据十六进制地址范围写出二进制地址码，并确定其容量；根据地址范围以及该范围在计算机系统中的作用确定芯片的数量及类型；分配CPU地址线(CPU低位与存储芯片地址相连，高位和访存信号共同产生片选信号）；确定片选信号(1)写出对应的二进制地址码例2

假设同例1，要求最小4K为系统

程序区，相邻8K为用户程序区。(2)确定芯片的数量及类型(3)分配地址线(4)确定片选信号1片

4K

×

8位

ROM2片

4K

×

8位

RAMA11~A0接ROM和RAM的地址线4K

×8位ROM

4K

×8位

RAM4K

×8位

RAM…PD/ProgrY0G1CBAG2BG2A……MREQA15A14A13A12A11A10A0…D7D4D3D0WR……例2CPU与存储器的连接图…+5VY1Y2………………例3

设CPU有20根地址线，8根数据线。并用IO/M作访存控制信号。RD为读命令，

WR为写命令。现有2764EPROM(8K×8位),

外特性如下：用138译码器及其他门电路（门电路自定）画出CPU和2764的连接图。要求地址为F0000H~FFFFFH,

并写出每片2764的地址范围。…D7D0CEOECE片选信号OE允许输出PGM可编程端PGM…A0A12(1)写出对应的二进制地址码(2)确定芯片的数量及类型(3)分配地址线(4)确定片选信号8片

8K

×

8位

EPROMA12~A0接EPROM的地址线F0000H-FFFFFH容量64KIO/M控制译码器工作，RD对应OE,WE对应PGMA13~A15译码器输入端和高位地址一起片选七、存储器的校验编码的纠错、检错能力与编码的最小距离有关L——编码的最小距离D——检测错误的位数C——纠正错误的位数汉明码是具有一位纠错能力的编码L1=D+C(D≥C)1.编码的最小距离任意两组合法代码之间二进制位数

的最少差异L=3最多纠错1位

最多检错2位

汉明码的组成需增添？位检测位检测位的位置？检测位的取值？2k

≥

n+k+1组成汉明码的三要素2.汉明码2i-1(i=1，2，…，

k)（1）汉明码的组成各检测位的取值与该位所在的检测“小组”中各位数值，以及校验方式有关各检测位Ci

所承担的检测小组为gi

小组独占第2i－1

位gi

和gj

小组共同占第2i－1+2j－1

位gi、gj

和gl

小组共同占第2i－1+2j－1+2l－1

位C1

检测的g1小组包含第1，3，5，7，9，11，…C2

检测的g2

小组包含第2，3，6，7，10，11，…C4

检测的g3

小组包含第4，5，6，7，12，13，…C8

检测的g4

小组包含第8，9，10，11，12，13，14，15，24，…奇校验各检测位的值使各自对应监测小组中为1的位数为奇数；如汉明码为7位，则检测位C1应使1、3、5、7位中的1的个数为奇数，C2则应使2、3、6、7位中1的个数为奇数，C4则应使4、5、6、7位中1的个数为奇数；偶校验各检测位的值使各自对应监测小组中为1的位数为偶数；奇偶校验例1求0101按“偶校验”配置的汉明码解：∵n=4根据2k

≥n+k+1得k=3汉明码排序如下:二进制序号名称1234567C1C2C40∴0101的汉明码为

0100101b4b3b2b110C1=357=0C2=367=1C4=567=00101得各检测位位置202122由2i-1(i=1，2，…，

k)求0011按“奇校验”配置的汉明码

二进制序号

名称1234567C1C2C40110011解：∵n=4根据2k

≥n+k+1取k=3C1=357=0C2=367=1C4=567=1∴0011的汉明码为

0101011例2按配偶原则配置1011的汉明码

二进制序号

名称1234567C1C2C40101011解：∵n=4根据2k

≥n+k+1取k=3C1=357=0C2=367=1C4=567=0∴0011的汉明码为

0110011练习1（2）汉明码的纠错过程形成新的检测位Pi

，如增添3位（k=3），新的检测位为P4P2P1

。以k=3为例，Pi

的取值为P1=13

57P2=23

67P4=45

67对于按“偶校验”配置的汉明码不出错时P1=0，P2=0，P4=0C1C2C4其位数与增添的检测位有关，P1=1357=0无错P2=2367=1有错P4=4567=1有错∴

P4P2P1=110第6位出错，可纠正为0100101，故要求传送的信息为

0101。纠错过程如下例3解：

已知接收到的汉明码为0100111（按配偶原则配置）试问要求传送的信息是什么?

练习2P4=4567=1P2=2367=0P1=1357=0∴P4P2P1=100第4

位错，可不纠写出按偶校验配置的汉明码0101101的纠错过程汉明码形成过程首先根据2k

≥n+k+1，求出需增加的检测位位数k；再根据2i-1(i=1，2，…，k)确定Ci的位置；然后根据奇偶原则配置Ci各位的值，注意：按奇配置与偶配置所求得的Ci值正好相反；纠错时，新的检测位Pi的取值与奇偶配置原则是相对应的；对于偶配置，不出错时Pi的取值为0；而对于奇配置，不出错时Pi的值为1；CyclicRedundancyCheck，CRC基于模2运算而建立编码规则的校验码，是在k位信息码之后拼接r位校验码；应用CRC码的关键是如何从k位信息位简便地得到r位校验位(编码)，以及如何从k+r位信息码判断是否出错；CRC码可以发现并纠正信息存储或传送过程中连续出现的多位错误。3.循环冗余校验码

（1）模2运算以按位模2相加为基础的四则运算，不考虑进位和借位；模2加减即0±0=0，0±1=1，1±0=1，1±1=0；按位加，可用异或逻辑实现；两个相同的数据的模2和为0；模2加与模2减的结果相同；模2乘按模2加求部分积之和.例如：0000111011101110×110100100模2除按模2减求部分余数，每求一位商应使部分余数减少一位；上商的原则当部分余数的首位为1时，商取1；当部分余数的首位为0时，商取0。当部分的余数的位数小于除数的位数时，该余数即为最后余数。例：被除数101101，除数1101，商？余数？商110，余数0011（2）CRC码的编码方法在纠错编码代数中，把以二进制数字表示的一个数据系列看成一个多项式。如，可将待编码的k位有效信息位组表达为多项式M(x)M(x)=Ck-1Xk-1+Ck-2Xk-2+…+CiXi+…+C1X+C0式中Ci为0或1，由对应二进制数确定；如待编码数为1100，则M(x)=X3+X2+0+0;若将信息位组左移r位，则可表示为多项式M(x)·Xr。这样就可空出r位，以便拼接r位校验位，即：n=(k+r)位信息位组k位左移r位k位+r位信息位组左移r位情况CRC码就是用多项式M(x)·Xr

除以生成多项式G(x)（即产生效验码的多项式），所得的余数作为校验位；设所得余数表达为R(x)，商为Q(x)，将余数拼接在信息位组左移r位空出的r位上，就构成这个有效信息的CRC码。这个CRC码可用多项式表达为：

M(x)·Xr+R(x)=[Q(x)·G(x)+R(x)]+R(x)=[Q(x)·G(x)]+[R(x)+R(x)]=Q(x)·G(x)所得CRC码可被G(x)表示的数码除尽。模2和为0例4（P145）对4位有效信息(1100)求循环校验编码，选择生成多项式(1011)。解：有效信息M(x)=x3+x2

由多项式G(x)=x3+x+1

得k+1=4

所以k=3，将有效信息左移k位后再被G(x)模2除，得M(x)·x3=1100000=x6+x5M(x)x3/G(x)=1100000/1011=1110+010/1011

所以M(x)·X3+R(x)=1100000+010=1100010上面循环校验码中n=7，k=4，称为(7，4)码说明：生成多项式不是随意设定的，也不是唯一的，上面例子中生成多项式使用1011，也可以用1101；大家算一下使用1101