作读写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有下列存储芯片:
ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。试从上述规格中选用合适芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求:
(1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区;
(2)指出选用的存储芯片类型及数量;
(3)详细画出片选逻辑。
解:
(1)地址空间分配图:
(2)选片:ROM:4K×4位:2片;
RAM:4K×8位:3片;
(3)CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑:
讨论:
1)选片:当采用字扩展和位扩展所用芯片一样多时,选位扩展。
理由:字扩展需设计片选译码,较麻烦,而位扩展只需将数据线按位引出即可。
本题如选用2K×8ROM,片选要采用二级译码,实现较麻烦。
当需要RAM、ROM等多种芯片混用时,应尽量选容量等外特性较为一致的芯片,以便于简化连线。
2)应尽可能的避免使用二级译码,以使设计简练。但要注意在需要二级译码时如果不使用,会使选片产生二义性。
3)片选译码器的各输出所选的存储区域是一样大的,因此所选芯片的字容量应一致,如不一致时就要考虑二级译码。另外如把片选译码输出“或”起来使用也是不合理的。
4)其它常见错误:
138的C输入端接地;(相当于把138当2-4译码器用,不合理)×
×EPROM的PD端接地;
(PD为功率下降控制端,当输入为高时,进入功率下降状态。因此PD端的合理接法是与片选端-CS并联。)
×ROM连读/写控制线-WE;
(ROM无读/写控制端)
15.CPU假设同上题,现有8片8K×8位的RAM芯片与CPU相连,试回答:
(1)用74138译码器画出CPU与存储芯片的连接图;
(2)写出每片RAM的地址范围;
(3)如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后,以A000H为起始地址的存储芯片都有与其相同的数据,分析故障原因。
(4)根据(1)的连接图,若出现地址线A13与CPU断线,并搭接到高电平上,将出现什么后果?
解:
(1)CPU与存储器芯片连接逻辑图:
(2)地址空间分配图:
(3)如果运行时发现不论往哪片RAM写入数据后,以A000H为起始地址的存储芯片(第5片)都有与其相同的数据,则根本的故障原因为:该存储芯片的片选输入端很可能总是处于低电平。可能的情况有:
1)该片的-CS端与-WE端错连或短路;
2)该片的-CS端与CPU的-MREQ端错连或短路;
3)该片的-CS端与地线错连或短路;
在此,假设芯片与译码器本身都是好的。
(4)如果地址线A13与CPU断线,并搭接到高电平上,将会出现A13恒为“1”的情况。此时存储器只能寻址A13=1的地址空间(奇数片),A13=0的另一半地址空间(偶数片)将永远访问不到。若对A13=0的地址空间(偶数片)进行访问,只能错误地访问到A13=1的对应空间(奇数片)中去。
17.某机字长16位,常规的存储空间为64K字,若想不改用其他高速的存储芯片,而使访存速度提高到8倍,可采取什么措施?画图说明。
解:若想不改用高速存储芯片,而使访存速度提高到8倍,可采取多体交叉存取技术,图示www3..ehcmoc