繼續(xù)上次的文章,爭取在期末考前完成這個系列,結(jié)束計組的學(xué)習(xí)(qwq):
考點 23 存儲器的擴展(必考,重點中的重點)
CPU芯片和譯碼器:
CPU芯片封裝和3:8譯碼器封裝
D 數(shù)據(jù)總線,A 地址總線,MREQ# (存儲器的訪問控制信號,低電平有效),
R/W# (讀寫控制信號,低電平為寫信號,高電平為讀信號)
EN# 譯碼器的時能信號(低電平有效)。
位擴展:
用1K×4位的SRAM芯片擴展為1K×8位的SRAM存儲器(位并聯(lián))
位并聯(lián)
(1)芯片的地址線A、讀寫控制信號WE#、片選信號CS#分別連在一起
(2)芯片的數(shù)據(jù)線D分別對應(yīng)于所搭建的存儲器的高若干位和低若干位
字?jǐn)U展:
用1K×8位的SRAM芯片擴展為2K×8位的SRAM存儲器(地址串聯(lián))
字?jǐn)U展
A10用于選擇芯片
A9~A0用于選擇芯片內(nèi)的某一存儲單元
字?jǐn)U展
(1)芯片的數(shù)據(jù)線D、讀寫控制信號WE#分別連在一起。
(2)存儲器地址線A的低若干位連接各芯片的地址線。
(3)存儲器地址線A的高若干位用于各芯片的片選信號CS#。
字位擴展
需擴展的存儲器容量為M×N位,已有芯片的容量為L×K位(L
字位擴展
[下面是必須會畫的圖——CPU,存儲器連接圖]
(1) 用1K×4位SRAM芯片構(gòu)成4K×8位的存儲器。
僅有一個譯碼器
僅有一個譯碼器 的地址分布(2) 用8K×4位SRAM芯片構(gòu)成40K×8位的存儲器。
低位譯碼信號
低位譯碼信號的地址分布(3)在 (2) 的基礎(chǔ)上,假設(shè)CPU的地址線有16根,數(shù)據(jù)線8根,上述40K×8位的RAM存儲器位于主存地址空間的高端?
高位譯碼信號
高位譯碼信號的地址分布(4)在(3)的基礎(chǔ)上地址譯碼信號有什么用,假設(shè)還有一片16K×8的ROM位于主存地址空間的低端。
含有一個ROM
含有一個ROM的地址分布(5)在(3)基礎(chǔ)上,假設(shè)CPU地址線有18根?
增加了與非門和或門
地址分布
方法總結(jié):
練習(xí):
設(shè)CPU有16根地址線,8根數(shù)據(jù)線,并用MREQ#作訪存控制信號(低電平有效),用R/W#作讀/寫控制信號(高電平為讀,低電平為寫)。現(xiàn)有下列存儲芯片:1K*4位SRAM,4K*8位SRAM,8K*8位SRAM,2K*8 ROM,4K*8位ROM,8K*8位ROM,及3:8譯碼器和各種門電路。
主存的地址空間滿足下述條件,最小8K地址為系統(tǒng)程序區(qū)(ROM區(qū)),與其相鄰的16K地址為用戶程序區(qū)(RAM區(qū)),最大4K地址空間為系統(tǒng)程序區(qū)ROM區(qū))。
請畫出存儲芯片的片選邏輯,存儲芯片的種類、片數(shù),畫出CPU與存儲器的連接圖。
地址分布
選擇芯片:
分配CPU地址線:
連接圖
ROM 是只讀的,SRAM是可讀可寫
4K*8 的這個是最高位,A12 必定是1,和前面的不同。
系統(tǒng)程序區(qū)是只讀的(ROM),用戶程序區(qū)是可讀可寫(SRAM)。
考點24 模型機的控制信號(控制器)(重點中的重點)
控存微程序控制器的工作原理:
一條機器指令由一段微程序來解釋實現(xiàn)。
取指令的微程序段:公操作(所有指令共用)。
各條指令的微程序段。
控存
微程序控制的工作過程
開機產(chǎn)生的reset信號,導(dǎo)致 置PC為第一條指令的地址,置AR為取指令微程序段的入口地址。
微程序控制器控制信號的產(chǎn)生:
微程序控制器
控制字段:包含了一組微命令信號,用于控制完成本條微指令的操作。
下址字段:用于指出后繼微地址(下條微指令地址)的相關(guān)信息。
后繼微地址的生成方法:
后繼微地址=當(dāng)前微地址+1,用于順序執(zhí)行微程序的場合。
后繼微地址由當(dāng)前微指令的下址字段指定,用于微程序轉(zhuǎn)移的場合。
(條件/無條件轉(zhuǎn)移、微子程序調(diào)用)
由機器指令操作碼產(chǎn)生該指令對應(yīng)的微程序入口地址,主要用于指令譯碼。
(實現(xiàn)方法:或者邏輯電路)
由微子程序寄存器和堆棧產(chǎn)生微子程序的返回地址,用于微子程序的返回。
判別測試字段產(chǎn)生的原因必須熟悉的模型機結(jié)構(gòu):
模型機結(jié)構(gòu)
控制字段必須熟悉的控制信號定義:
控制信號微指令的編譯方法:
(1)直接控制法
控制字段+判別測試字段+下址字段
(2)全譯碼方式
將所有的控制信號進行編碼,作為控制字段。在執(zhí)行微指令時,譯碼產(chǎn)生各個微命令。
(每條微指令只能發(fā)送1~2個微命令)
將全部字段作為譯碼器的輸入,輸出為譯碼信號。
(3)字段直接編譯法
相性微命令分在同一字段內(nèi),相容性微命令分在不同字段內(nèi)。
相斥性微命令:指在控制字段,同一個微周期中不可能同時出現(xiàn)的微命令。
相容性微命令:指在同一個微周期中可以同時出現(xiàn)的微命令。
字段直接編譯法
相斥微指令和相容微指令下的編碼(水平+垂直)
編碼字段
(4)字段接編譯法
某字段的編碼含意,除了其本身的編碼外還需要由另一字段來加以解釋。
某一字段所產(chǎn)生的微命令,是和另一字段的代碼聯(lián)合定義出來的。
優(yōu)點:進一步縮短微指令字長的一種編譯法。
舉例:用字段間接編譯法,重新定義微指令格式。
BTO
綜合上面的(1)地址譯碼信號有什么用,(3),(4)譯碼方法可以得到下面的格式:
微指令的最后格式微指令下址字段設(shè)計方法
微程序控制器中的指令譯碼器的功能:就是根據(jù)指令操作碼來產(chǎn)生該指令的微程序入口地址。
把機器指令的操作碼當(dāng)做的地址,讀出的的數(shù)據(jù)就是該指令對應(yīng)的微程序入口地址。
(時序邏輯電路)
例子
邏輯電路的輸入是機器指令的操作碼。
輸出就是其微程序入口地址。
下址字段的設(shè)計
(1)計數(shù)器方式
微指令格式
優(yōu)點:微指令字較短, 便于編寫微程序,后繼微地址產(chǎn)生機構(gòu)比較簡單。
缺點:微程序較長,執(zhí)行速度相對較慢。
(2)判定方式(下址字段法)
微指令格式類型
(1)水平型微指令
一條微指令能控制數(shù)據(jù)通路中多個功能部件并行操作。
(2)垂直型微指令
采用完全編碼的方法,將一套微命令代碼化構(gòu)成微指令。因此,一條微指令只能控制1~2種微操作。
垂直型微指令