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1、第 3章 存 儲 器 系 統(tǒng)本 章 重 點 ：理 解 存 儲 器 的 分 類存 儲 器 的 層 次 結(jié) 構(gòu) ： cache、 內(nèi) 存 、 外 存 。掌 握 8086存 儲 器 的 結(jié) 構(gòu) ： 存 儲 器 的 物 理 地址 ， 邏 輯 段 概 念 ， 物 理 地 址 的 計 算 。掌 握 堆 棧 與 堆 棧 操 作 。 了 解 存 儲 器 與 CPU的連 接 及 存 儲 芯 片 的 擴 展 。 3.1 存 儲 器 概 述3.1.1 存 儲 器 的 分 類 1 按 存 儲 介 質(zhì) 分 類v （ 1） 半 導 體 存 儲 器v （ 2） 磁 表 面 存 儲 器v （ 3） 光 存 儲 器 2 按 存

2、 取 方 式 分 類v （ 1） 隨 機 存 取 存 儲 器 RAM（ Random Access Memory） 靜 態(tài) 隨 機 存 取 存 儲 器 SRAM 動 態(tài) 隨 機 存 取 存 儲 器 DRAM v （ 2） 只 讀 存 儲 器 ROM(Read Only Memory) 3.1 存 儲 器 概 述3 按 存 儲 器 在 計 算 機 系 統(tǒng) 中 的 作 用 分 類v （ 1） 主 存 儲 器v （ 2） 外 存 儲 器v （ 3） 高 速 緩 沖 存 儲 器v （ 4） CMOS存 儲 器4 內(nèi) 存 條 （ DRAM） （ 1） 內(nèi) 存 條 的 分 類v SIMM(單 列 直 插

3、內(nèi) 存 模 塊 )： 分 30線 和 72線 兩 種 。 v DIMM(雙 列 直 插 內(nèi) 存 模 塊 )： 分 72線 和 168線 。 v RIMM(高 速 率 直 插 內(nèi) 存 模 塊 )： 采 用 184線 結(jié) 構(gòu) 。 3.1 存 儲 器 概 述 （ 2） 主 流 內(nèi) 存 條 的 類 型v SDRAM內(nèi) 存 條 v DDRSDRAM內(nèi) 存 條 v RDRAM內(nèi) 存 條 3.1.2 存 儲 器 的 主 要 性 能 指 標v存 儲 器 的 主 要 性 能 指 標 包 括 ： 存 儲 容 量 、 存取 速 度 、 可 靠 性 及 性 能 價 格 比 。 3.1 存 儲 器 概 述3.1.3 存

4、 儲 系 統(tǒng) 的 層 次 結(jié) 構(gòu)v 為 了 解 決 存 儲 容 量 、 存 取 速 度 和 價 格 之 間 的 矛 盾 ， 通 常 把 各種 不 同 存 儲 容 量 、 不 同 存 取 速 度 的 存 儲 器 ， 按 一 定 的 體 系 結(jié)構(gòu) 組 織 起 來 ， 形 成 一 個 統(tǒng) 一 整 體 的 存 儲 系 統(tǒng) 。v 由 高 速 緩 沖 存 儲 器 、 內(nèi) 存 儲 器 、 外 存 儲 器 構(gòu) 成 的 三 級 存 儲 系統(tǒng) 可 以 分 為 兩 個 層 次 ， 其 中 高 速 緩 沖 存 儲 器 和 內(nèi) 存 間 稱 為Cache-內(nèi) 存 層 次 ， 內(nèi) 存 和 外 存 間 稱 為 內(nèi) 存 -外

5、存 層 次 。v 三 級 存 儲 系 統(tǒng) 總 的 效 果 是 ： 存 取 速 度 接 近 于 Cache水 平 ， 存儲 容 量 非 常 之 大 ， 整 個 價 格 也 比 較 合 理 。 其 中 快 存 主 要 為 獲取 速 度 ， 使 存 取 速 度 能 和 中 央 處 理 器 的 速 度 相 匹 配 ； 輔 存 追求 大 容 量 ， 以 滿 足 對 計 算 機 的 容 量 要 求 ； 內(nèi) 存 則 介 于 兩 者 之間 ， 要 求 其 具 有 適 當 的 容 量 ， 能 容 納 較 多 的 核 心 軟 件 和 用 戶程 序 ， 還 要 滿 足 系 統(tǒng) 對 速 度 的 要 求 。 3.2 8

6、086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)3.2.1 存 儲 器 的 組 織v 8086/8088系 統(tǒng) 的 存 儲 器 空 間 以 字 節(jié) 為 單 位 儲 存 信息 。 v 每 個 存 儲 單 元 地 址 由 20位 二 進 制 數(shù) 組 成 ， 地 址 從 0開 始 編 號 ， 依 次 增 1， 為 了 書 寫 方 便 ， 用 5位 十 六 進制 數(shù) 表 示 ， 其 物 理 地 址 范 圍 是 00000H FFFFFH，且 地 址 碼 為 無 符 號 數(shù) 。v 存 儲 器 的 容 量 是 指 存 儲 器 所 具 有 的 字 節(jié) 數(shù) ， 通 常 以210=1024B為 基 本 單 位 ， 稱 為 1KB。 為

7、 了 表 示 更 大的 容 量 ， 也 使 用 MB(兆 字 節(jié) )， GB(吉 字 節(jié) )等 為 單 位 ，其 中 ：v 1KB =210B=1024B v 1MB=220B=1024KBv 1GB=230B=1024MB 存 儲 器的 內(nèi) 容 存儲器的地址 物 理 地 址 ： 取 指 令 ： 物 理 地 址 =CS*24 + IP 取 OP數(shù) ： 物 理 地 址 =DS（ ES） *24 + 偏 移 量 堆 棧 OP： 物 理 地 址 =SS*24 + SP邏 輯 地 址 與 物 理 地 址邏 輯 地 址 ： 段 地 址 ： 偏 移 地 址如 ： DS： DAT1 返 回 本 章 首 頁

8、v 計 算 機 中 信 息 的 單 位二 進 制 位 Bit： 存 儲 一 位 二 進 制 數(shù) ： 0或 1字 節(jié) Byte： 8個 二 進 制 位 ， D7 D0字 Word： 16位 ， 2個 字 節(jié) ， D15 D0雙 字 DWord： 32位 ， 4個 字 節(jié) ， D31 D0v 最 低 有 效 位 LSB： 數(shù) 據(jù) 的 最 低 位 ， D0位v 最 高 有 效 位 MSB： 數(shù) 據(jù) 的 最 高 位 ， 對 應 字 節(jié) 、字 、 雙 字 分 別 指 D7、 D15、 D31位 數(shù) 據(jù) 的 存 儲 格 式D7 D0 00000H78H 00001H56H 00002H12H 00003H

9、34H 00004H00005H00006H低 地 址 D7 D0 字 節(jié)D15 D0 字D31 D0 雙 字每 個 存 儲 單 元 都 有 一 個 編 號 ； 被 稱為 存 儲 器 地 址每 個 存 儲 單 元 存 放 一 個 字 節(jié) 的 內(nèi) 容0002H單 元 存 放 有 一 個 數(shù) 據(jù) 34H表 達 為 0002H 34H 多 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 存 放 方 式v 多 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 在 存 儲 器 中 占 連 續(xù) 的 多 個 存 儲 單元 ： 存 放 時 ， 低 字 節(jié) 存 入 低 地 址 ， 高 字 節(jié) 存 入 高 地址 ；表 達 時 ， 用 它 的 低 地 址 表 示 多 字 節(jié) 數(shù)

10、據(jù) 占 據(jù) 的地 址 空 間 。圖 2.3中 2號 “ 字 ” 單 元 的 內(nèi) 容 為 ：0002H = 1234H2號 “ 雙 字 ” 單 元 的 內(nèi) 容 為 ：0002H = 78561234H 80 x86處 理 器 采 用 “ 低 對 低 、 高 對高 ” 的 存 儲 形 式 ， 被 稱 為 “ 小 端 方 式Little Endian”。 相 對 應 還 存 在 “ 大 端 方 式 Big Endian”。 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 計 算 機 通 過 存 儲 單 元 的 地 址 來 訪 問 其 內(nèi) 容 的 。 8086 8088CPU是 16位 的 微 處 理 器 ，

11、訪 問 時 既 可 以 按 字節(jié) 來 操 作 ， 也 可 以 按 字 來 處 理 。 一 個 字 （ 即 16位 ）占 據(jù) 連 續(xù) 的 兩 個 存 儲 單 元 。 v 若 將 一 個 字 存 入 存 儲 器 ， 需 要 遵 循 “ 小 端 方 式 ” 的規(guī) 則 ， 即 ：v 一 個 字 占 據(jù) 兩 個 相 鄰 的 存 儲 單 元 。v 低 位 字 節(jié) 存 入 低 地 址 ， 高 位 字 節(jié) 存 入 高 地 址 。v 字 的 地 址 由 低 字 節(jié) 地 址 來 表 示 ， 如 字 3456H的 地址 號 為 20000H。 v 同 樣 ， 將 一 個 雙 字 存 入 存 儲 器 時 ， 也 需

12、要 遵 循 “ 小端 方 式 ” 的 規(guī) 則 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)3.2.2 存 儲 器 分 段 和 物 理 地 址 的 形 成v 1 分 段 方 法v 存 儲 器 是 計 算 機 的 重 要 組 成 部 分 ， 當 要 訪 問 某 個 存 儲 單 元 時 ，首 先 必 須 獲 得 該 單 元 的 物 理 地 址 。 v 于 8086地 址 總 線 為 20條 ， 可 尋 址 的 最 大 內(nèi) 存 空 間 為 220（ 1M） 字 節(jié) ， 其 物 理 地 址 范 圍 是 00000H FFFFFH。 在8086中 ， CPU內(nèi) 部 寄 存 器 都 是 16位 ， 直 接 尋 址 能

13、 力 為 216（ 64KB） ， 地 址 范 圍 是 0000H FFFFH。 v 8086 8088又 把 1MB的 存 儲 空 間 劃 分 成 若 干 個 邏 輯 段 ， 邏輯 地 址 由 段 基 址 和 偏 移 地 址 兩 部 分 組 成 。 段 的 起 始 單 元 地 址叫 做 段 基 地 址 (簡 稱 段 基 址 )， 它 為 16的 整 數(shù) 倍 。 段 基 址 存 放于 段 寄 存 器 CS， DS， SS， ES中 。 v 每 個 邏 輯 段 有 相 應 的 邏 輯 地 址 LA(Logical Address)， 表 示為 ： 邏 輯 地 址 （ LA） =段 地 址 ： 偏

14、 移 地 址 （ EA） 。 存 儲 器 的 分 段 管 理v 8086CPU有 20條 地 址 線最 大 可 尋 址 空 間 為 220 1MB物 理 地 址 范 圍 從 00000H FFFFFHv 8086CPU將 1MB空 間 分 成 許 多 邏 輯 段（ Segment）每 個 段 最 大 限 制 為 64KB段 地 址 的 低 4位 為 0000Bv 這 樣 ， 一 個 存 儲 單 元 除 具 有 一 個 唯 一 的 物 理地 址 外 ， 還 具 有 多 個 邏 輯 地 址 物 理 地 址 和 邏 輯 地 址v 對 應 每 個 物 理 存 儲 單 元 都 有 一 個 唯 一的 20

15、位 編 號 ， 就 是 物 理 地 址 ， 從00000H FFFFFH。v 分 段 后 在 用 戶 編 程 時 ， 采 用 邏 輯 地 址 ，形 式 為 段 基 地 址 : 段 內(nèi) 偏 移 地 址分 隔 符 邏 輯 地 址v 段 地 址 說 明 邏 輯 段 在 主 存 中 的 起 始 位 置v 8086規(guī) 定 段 地 址 必 須 是 模 16地 址 ： xxxx0Hv 省 略 低 4位 0000B， 段 地 址 就 可 以 用 16位 數(shù) 據(jù) 表示 ， 就 能 用 16位 段 寄 存 器 表 達 段 地 址v 偏 移 地 址 說 明 主 存 單 元 距 離 段 起 始 位 置 的 偏 移量v

16、 每 段 不 超 過 64KB， 偏 移 地 址 也 可 用 16位 數(shù) 據(jù) 表示 物 理 地 址 和 邏 輯 地 址 的 轉(zhuǎn) 換v 將 邏 輯 地 址 中 的 段 地 址 左 移 4位 ， 加 上偏 移 地 址 就 得 到 20位 物 理 地 址v 一 個 物 理 地 址 可 以 有 多 個 邏 輯 地 址邏 輯 地 址 1460:100、 1380:F00物 理 地 址 14700H 14700H14600H 100H14700H 13800H F00H14700H段 地 址 左 移 4位加 上 偏 移 地 址得 到 物 理 地 址 段 寄 存 器 和 邏 輯 段v 8086有 4個 16

17、位 段 寄 存 器CS（ 代 碼 段 ） 指 明 代 碼 段 的 起 始 地 址SS（ 堆 棧 段 ） 指 明 堆 棧 段 的 起 始 地 址DS（ 數(shù) 據(jù) 段 ） 指 明 數(shù) 據(jù) 段 的 起 始 地 址ES（ 附 加 段 ） 指 明 附 加 段 的 起 始 地 址v 每 個 段 寄 存 器 用 來 確 定 一 個 邏 輯 段 的 起 始 地址 ， 每 種 邏 輯 段 均 有 各 自 的 用 途 各 個 邏 輯 段 獨 立 各 個 邏 輯 段 重 疊 1MB空 間 的 分 段v 1MB空 間 最 多 能 分 成 多 少 個 段 ？每 隔 16個 存 儲 單 元 就 可 以 開 始 一 個 段

18、，所 以 1MB最 多 可 以 有 ：220 16 216 64K 個 段v 1MB空 間 最 少 能 分 成 多 少 個 段 ？每 隔 64K個 存 儲 單 元 開 始 一 個 段 ，所 以 1MB最 少 可 以 有 ：220 216 16 個 段 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 2 物 理 地 址 的 計 算v 8086 8088CPU中 有 一 個 地 址 加 法 器 ， 它 將 段 寄存 器 提 供 的 段 地 址 自 動 乘 以 10H（ 即 左 移 4位 ） ， 然后 與 16位 的 偏 移 地 址 相 加 ， 并 鎖 存 在 物 理 地 址 鎖 存器 中 ， 如 圖 3.3

19、所 示 。 如 邏 輯 地 址 0001H： 0010H生成 物 理 地 址 時 ， 將 段 地 址 0001H左 移 4位 為 00010H，再 與 偏 移 地 址 0010H相 加 即 可 得 到 物 理 地 址 00020H。v 20位 的 物 理 地 址 由 16位 段 地 址 和 16位 偏 移 地 址 合 成 。 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 物 理 地 址 的 計 算 方 法 如 下 ：v 物 理 地 址 （ PA） =段 地 址 10H 偏 移 地 址 （ EA）v 也 就 是 說 ， 將 段 地 址 左 移 4位 再 加 上 偏 移 地 址 就 形 成 物 理 地址

20、。v 說 明 ： 圖 3.3v 存 儲 器 中 的 存 儲 單 元 地 址 可 以 使 用 20位 的 物 理 地 址 表 示 ，也 可 以 使 用 邏 輯 地 址 表 示 ， 即 使 用 “ 段 地 址 ： 偏 移 地 址 ” 的方 式 表 示 。 邏 輯 地 址 是 在 程 序 中 使 用 的 ， 物 理 地 址 是 由 系 統(tǒng)轉(zhuǎn) 換 自 動 生 成 的 。v 每 個 內(nèi) 存 單 元 具 有 惟 一 的 物 理 地 址 ， 但 可 以 使 用 不 同 的邏 輯 地 址 來 描 述 ， 例 如 0001H： 0010H對 應 唯 一 的 物 理 地 址00020H， 但 該 物 理 地 址

21、又 可 以 由 邏 輯 地 址 0002： 0000H，等 來 描 述 。 v 除 非 專 門 指 定 ， 一 般 情 況 下 ， 各 段 在 存 儲 器 中 的 分 配 由操 作 系 統(tǒng) 負 責 。v 段 的 大 小 由 程 序 決 定 ， 因 為 使 用 16位 偏 移 地 址 ， 所 以 每個 段 不 能 超 過 64KB， 當 然 也 不 一 定 必 須 等 于 64KB。 16位段 地 址 存 放 在 某 個 段 寄 存 器 中 。 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 例 3.2.3： 計 算 下 列 邏 輯 地 址 對 應 的 物 理 地 址 。v 2017： 000AHv 20

22、10： 007AHv 2410： 0031Hv 分 析 ： 邏 輯 地 址 是 以 “ 段 地 址 ： 偏 移 地 址 ” 的 形 式 表 達 存 儲器 地 址 的 ， 而 物 理 地 址 由 如 下 公 式 計 算 得 出 ： 物 理 地 址（ PA） =段 地 址 16 偏 移 地 址 （ EA）v 解 ：v 物 理 地 址 （ PA） =2017H 10H+000AH=2017AHv 物 理 地 址 （ PA） =2010H 10H+007AH=2017AH v 物 理 地 址 （ PA） =2410H 10H+0021H=24121H 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 3 段 的

23、種 類v 8086/088采 用 分 段 內(nèi) 存 管 理 機 制 ， 允 許 程 序 員 將 程 序 劃 分 為相 對 獨 立 的 多 個 段 ， 這 些 段 各 有 各 的 用 途 。 8086 8088主要 包 括 下 列 4種 類 型 的 段 ：v 代 碼 段 用 來 存 放 正 在 運 行 的 程 序 的 指 令 序 列 。v 數(shù) 據(jù) 段 用 來 存 放 當 前 運 行 程 序 所 用 到 的 數(shù) 據(jù) 。v 堆 棧 段 定 義 作 為 堆 棧 使 用 的 內(nèi) 存 區(qū) 域 。 堆 棧 是 一 種 數(shù) 據(jù)結(jié) 構(gòu) ， 它 開 辟 了 一 個 以 后 進 先 出 方 式 訪 問 的 存 儲 區(qū)

24、 。v 附 加 段 是 附 加 的 數(shù) 據(jù) 段 ， 它 是 一 個 輔 助 的 數(shù) 據(jù) 區(qū) 。v 例 如 ： 取 指 令 時 (CS)=2000H， (IP)=3500H， 則 被 取 指 令 的物 理 地 址 =(CS) 10H+(IP)=20000H+3500H=23500H。 v 又 如 ： 取 數(shù) 時 (DS)=1000H， 段 內(nèi) 偏 移 地 址 =1000H， 則 被 取數(shù) 據(jù) 的 物 理 地 址=(DS) 10H+1000H=10000H+1000H=11000H。 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 3.2.3 堆 棧 和 堆 棧 操 作v 1 堆 棧 的 概 念v 堆 棧

25、是 在 存 儲 器 中 開 辟 的 一 個 特 殊 的 存 儲 區(qū) 域 ， 該區(qū) 域 的 一 端 固 定 (稱 為 固 定 端 )， 另 一 端 活 動 (稱 為 活動 端 )， 且 只 允 許 數(shù) 據(jù) 從 活 動 端 進 出 。 v 堆 棧 中 數(shù) 據(jù) 的 存 取 也 遵 循 “ 先 進 后 出 ” 的 原 則 。 我們 把 堆 棧 的 活 動 端 稱 為 棧 頂 ， 固 定 端 稱 為 棧 底 。 堆棧 是 按 先 進 后 出 的 原 則 在 內(nèi) 存 中 組 織 的 。 v 8086 8088的 堆 棧 的 伸 展 方 向 是 從 高 地 址 向 低 地 址 。8086 8088的 堆 棧

26、 操 作 都 是 字 操 作 。 將 一 個 數(shù) 據(jù) 壓入 堆 棧 稱 為 進 棧 ， 進 棧 時 SP自 動 減 2， 進 棧 的 字 就存 放 在 新 增 加 的 兩 個 單 元 內(nèi) 。 把 一 個 數(shù) 從 棧 頂 彈 出稱 為 出 棧 ， 出 棧 時 SP自 動 加 2， 彈 出 的 字 是 SP讓 出的 兩 個 單 元 的 內(nèi) 容 . 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 2 堆 棧 操 作v 它 可 分 為 兩 類 操 作 ， 分 別 為 進 棧 和 出 棧 。 進 棧 時 是從 高 地 址 到 低 地 址 ， 出 棧 時 是 從 低 地 址 到 高 地 址 。進 棧 操 作 指 令

27、 為 PUSH， 出 棧 操 作 為 POP， 后 面 章節(jié) 會 詳 細 介 紹 。v （ 1） 進 棧v 把 一 個 數(shù) 據(jù) 壓 入 堆 棧 ， 稱 為 進 棧 。 將 一 個 數(shù) 據(jù) 壓 入堆 棧 的 過 程 是 ： SP先 自 動 減 2， 指 出 新 的 棧 頂 ， 然后 再 將 數(shù) 據(jù) 入 棧 。v 例 3.2.5： 設 AX=1234H， SS=1000H， SP=0040H，將 寄 存 器 AX的 內(nèi) 容 壓 入 堆 棧 。v 首 先 SP-1， 將 高 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 12H壓 入 1000FH單 元 ，然 后 SP再 減 1， 將 低 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 34H壓 入 1000E

28、H單 元 ，操 作 后 SP=100EH。 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v （ 2） 出 棧v 將 一 個 數(shù) 據(jù) 從 棧 中 彈 出 ， 稱 為 出 棧 。 彈 出 的 過 程 是 ：將 數(shù) 據(jù) 從 棧 頂 彈 出 送 相 應 的 寄 存 器 單 元 ， 再 將 SP加2， 指 示 新 的 棧 頂 。v 例 3.2.6： 將 堆 棧 中 字 單 元 數(shù) 據(jù) 從 堆 棧 中 彈 出 送 寄存 器 AX中 。v 首 先 從 1000EH單 元 彈 出 低 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 34H到 AL， 把SP加 1指 向 當 前 棧 頂 ； 然 后 從 1000FH單 元 彈 出 高 字節(jié) 數(shù) 據(jù) 12

29、H到 AH中 ， 再 把 SP加 1指 向 新 的 棧 頂 ， 操作 后 SP=10040H。 v 棧 的 位 置 由 堆 棧 段 寄 存 器 SS和 堆 棧 指 示 器 SP規(guī) 定 。SS負 責 給 出 當 前 堆 棧 段 的 基 址 ， SP指 示 當 前 堆 棧段 的 棧 頂 的 偏 移 地 址 。 注 意 這 里 的 基 址 ， 是 指 SS的內(nèi) 容 ， 而 非 堆 棧 的 棧 底 。 8086規(guī) 定 ： 堆 棧 的 操 作 數(shù)字 長 是 16位 . 3.2 8086存 儲 器 結(jié) 構(gòu)v 3.2.4 特 殊 的 內(nèi) 存 區(qū) 域v 8088/8086系 統(tǒng) 中 ， 有 些 內(nèi) 存 區(qū) 域

30、 的 作 用 是 固 定 的 ，用 戶 不 能 隨 便 使 用 ， 如 ：v 中 斷 矢 量 區(qū) ： 00000H 003FFH共 1K字 節(jié) ， 用 以 存放 256種 中 斷 類 型 的 中 斷 矢 量 ， 每 個 中 斷 矢 量 占 用 4個 字 節(jié) ， 共 256 4=1024=1Kv 顯 示 緩 沖 區(qū) ： B0000H B0F9FH約 4000（ 25 80 2） 字 節(jié) ， 是 單 色 顯 示 器 的 顯 示 緩 沖 區(qū) ，存 放 文 本 方 式 下 ， 所 顯 示 字 符 的 ASC 碼 及 屬 性 碼 ；B8000H BBF3FH約 16K字 節(jié) ， 是 彩 色 顯 示 器

31、的 顯示 緩 沖 區(qū) ， 存 放 圖 形 方 式 下 ， 屏 幕 顯 示 象 素 的 代 碼 。v 啟 動 區(qū) ： FFFF0H FFFFFH共 16個 單 元 ， 用 以 存放 一 條 無 條 件 轉(zhuǎn) 移 指 令 的 代 碼 ， 轉(zhuǎn) 移 到 系 統(tǒng) 的 初 始化 部 分 。 3.3 存 儲 器 與 CPU的 接 口v 3.3.1 存 儲 器 芯 片 的 連 接 與 擴 展v 1. 存 儲 器 芯 片 與 CPU的 連 接v (1) 地 址 線 的 連 接v 一 般 將 CPU地 址 線 的 低 位 地 址 與 存 儲 器 芯 片 對 應 的 低 位 地 址相 連 接 。 CPU的 高 位 地

32、 址 線 用 作 存 儲 器 芯 片 擴 展 ， 或 者 其 他用 途 。v (2) 數(shù) 據(jù) 線 的 連 接v (3) 讀 /寫 命 令 線 的 連 接v 一 般 情 況 下 ， 存 儲 器 的 讀 /寫 命 令 線 可 以 直 接 連 接 到 CPU的讀 /寫 控 制 端 ， 通 常 高 電 平 為 讀 ， 低 電 平 為 寫 。v 注 意 ： v 當 CPU和 存 儲 器 的 讀 、 寫 控 制 端 是 分 開 的 ， 需 要 單 獨 連接 ；v 當 CPU和 存 儲 器 的 讀 、 寫 控 制 端 有 一 個 是 分 開 的 ， 另 一個 是 復 用 的 ， 則 需 要 設 計 相 應

33、的 邏 輯 電 路 來 連 接 。v (4) 片 選 信 號 線 的 連 接 3.3 存 儲 器 與 CPU的 接 口v 2. 存 儲 器 芯 片 的 擴 展v 存 儲 器 芯 片 擴 展 的 方 法 有 以 下 兩 種 ：v （ 1） 存 儲 器 芯 片 的 位 擴 充v 適 用 場 合 ： 存 儲 器 芯 片 的 容 量 滿 足 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 要 求 ， 但 其 字 長 小 于 存儲 器 系 統(tǒng) 的 要 求 。 例 3.3.1： 用 1K 4的 2114芯 片 構(gòu) 成 lK 8的 存 儲 器 系統(tǒng) 。v 分 析 ： 由 于 每 個 芯 片 的 容 量 為 1K， 故 滿 足 存

34、儲 器 系 統(tǒng) 的 容 量 要 求 。 但 由于 每 個 芯 片 只 能 提 供 4位 數(shù) 據(jù) ， 故 需 用 2片 這 樣 的 芯 片 ， 它 們 分 別 提 供 4位 數(shù) 據(jù) 至 系 統(tǒng) 的 數(shù) 據(jù) 總 線 ， 以 滿 足 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 字 長 要 求 。v 設 計 要 點 ：v 將 每 個 芯 片 的 10位 地 址 線 按 引 腳 名 稱 一 一 并 聯(lián) ， 按 次 序 逐 根 接 至 系 統(tǒng)地 址 總 線 的 低 10位 。 v 數(shù) 據(jù) 線 則 按 芯 片 編 號 連 接 ， 1號 芯 片 的 4位 數(shù) 據(jù) 線 依 次 接 至 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 總線 的 D0-D3， 2號

35、芯 片 的 4位 數(shù) 據(jù) 線 依 次 接 至 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 總 線 的 D4-D7。v 兩 個 芯 片 的 端 并 在 一 起 后 接 至 系 統(tǒng) 控 制 總 線 的 存 儲 器 寫 信 號 （ 如 CPU為 8086/8088， 也 可 由 和 M或 IO/的 組 合 來 承 擔 ） 。v 引 腳 也 分 別 并 聯(lián) 后 接 至 地 址 譯 碼 器 的 輸 出 ， 而 地 址 譯 碼 器 的 輸 入 則 由系 統(tǒng) 地 址 總 線 的 高 位 來 承 擔 。 3.3 存 儲 器 與 CPU的 接 口v （ 2） 存 儲 器 芯 片 的 字 擴 充v 適 用 場 合 ： 存 儲 器 芯 片 的

36、 字 長 符 合 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 要 求 ， 但 其容 量 太 小 。v 例 3.3.2： 用 2K 8的 2716 存 儲 器 芯 片 組 成 8K 8的 存 儲器 系 統(tǒng) 。v 分 析 ： 由 于 每 個 芯 片 的 字 長 為 8位 ， 故 滿 足 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 字長 要 求 。 但 由 于 每 個 芯 片 只 能 提 供 2K個 存 儲 單 元 ， 故 需 用 4片 這 樣 的 芯 片 ， 以 滿 足 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 容 量 要 求 。v 設 計 要 點 ： 同 位 擴 充 方 式 相 似 。v 先 將 每 個 芯 片 的 11位 地 址 線 按 引 腳 名

37、稱 一 一 并 聯(lián) ， 然 后按 次 序 逐 根 接 至 系 統(tǒng) 地 址 總 線 的 低 11位 。 v 將 每 個 芯 片 的 8位 數(shù) 據(jù) 線 依 次 接 至 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 總 線 的 D0-D7。v 兩 個 芯 片 的 端 并 在 一 起 后 接 至 系 統(tǒng) 控 制 總 線 的 存 儲 器 讀信 號 （ 這 樣 連 接 的 原 因 同 位 擴 充 方 式 ） ，v 它 們 的 引 腳 分 別 接 至 地 址 譯 碼 器 的 不 同 輸 出 ， 地 址 譯 碼器 的 輸 入 則 由 系 統(tǒng) 地 址 總 線 的 高 位 來 承 擔 。 3.3 存 儲 器 與 CPU的 接 口v3.3.2

38、存 儲 器 與 CPU的 連 接v1. 8086CPU的 最 小 模 式 與 靜 態(tài) RAM的 連 接v存 儲 器 芯 片 選 用 靜 態(tài) RAM6116， 這 是 一 個2K 8位 的 存 儲 器 芯 片 。 在 最 小 方 式 連 接 下 ，用 兩 片 6116構(gòu) 成 了 2KB的 16位 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 ，8086可 以 通 過 軟 件 讀 取 字 節(jié) 、 字 和 雙 字 數(shù) 據(jù) 。v2、 ROM與 8086CPU的 連 接v只 讀 存 儲 器 與 8086系 統(tǒng) 總 線 連 接 ， 可 以 實 現(xiàn)程 序 存 儲 器 。 3.3 存 儲 器 與 CPU的 接 口v 3、 在 連 接

39、中 需 要 注 意 的 問 題v （ 1） CPU總 線 的 負 載 能 力v 在 設 計 CPU芯 片 時 ， 一 般 考 慮 其 輸 出 線 的 直 流 負 載 能 力 ， 為帶 一 個 TTL負 載 。 現(xiàn) 在 的 存 儲 器 一 般 都 為 MOS電 路 ， 直 流 負載 很 小 .v （ 2） CPU的 時 序 和 存 儲 器 的 存 取 速 度 之 間 的 配 合 問 題v CPU在 取 指 和 存 儲 器 讀 或 寫 操 作 時 ， 是 有 固 定 時 序 的 ， 用 戶要 根 據(jù) 這 些 來 確 定 對 存 儲 器 存 取 速 度 的 要 求 ， 或 在 存 儲 器 已經(jīng) 確

40、定 的 情 況 下 ， 考 慮 是 否 需 要 Tw周 期 ， 以 及 如 何 實 現(xiàn) 。v （ 3） 存 儲 器 的 地 址 分 配 和 片 選 問 題v 內(nèi) 存 通 常 分 為 RAM和 ROM兩 大 部 分 ， 而 RAM又 分 為 系 統(tǒng) 區(qū)(即 機 器 的 監(jiān) 控 程 序 或 操 作 系 統(tǒng) 占 用 的 區(qū) 域 )和 用 戶 區(qū) ， 用 戶區(qū) 又 分 成 數(shù) 據(jù) 區(qū) 和 程 序 區(qū) ， ROM的 分 配 也 類 似 ， 所 以 內(nèi) 存的 地 址 分 配 是 一 個 重 要 的 問 題 。 v （ 4） 控 制 信 號 的 連 接v CPU在 與 存 儲 器 交 換 信 息 時 ， 通

41、 常 有 以 下 幾 個 控 制 信 號 (對8086來 說 )： /M（ IO/） ， ,以 及 WAIT信 號 。 這 些 信 號 如 何 與存 儲 器 要 求 的 控 制 信 號 相 連 ， 以 實 現(xiàn) 所 需 的 控 制 功 能 。 習 題v 四 、 簡 答 題v 1 微 型 計 算 機 中 常 用 的 存 儲 器 有 哪 些 類 型 ？ 它 們各 有 何 特 點 ？v 2 試 說 明 存 儲 器 系 統(tǒng) 的 主 要 性 能 指 標 。v 3 什 么 是 虛 擬 存 儲 系 統(tǒng) ?什 么 是 虛 存 容 量 和 實 存 容量 ?v 4 什 么 是 物 理 地 址 ？ 什 么 是 邏 輯

42、 地 址 ？ 如 何 計 算物 理 地 址 ？v 5 設 一 個 由 20個 字 組 成 的 存 儲 區(qū) ， 段 起 始 地 址 為4701H， 偏 移 地 址 EA為 2012H。 分 別 計 算 該 存 儲 區(qū)的 首 單 元 的 物 理 地 址 及 末 單 元 的 物 理 地 址 是 多 少 ？ v 6 堆 棧 的 意 義 為 何 ？ 簡 述 堆 棧 的 基 本 操 作 ？ 習 題v 7 某 程 序 數(shù) 據(jù) 段 中 存 有 兩 個 數(shù) 據(jù) 字 1234H和5A6BH， 若 已 知 DS=5AA0H， 它 們 的 偏 移 地 址 分別 為 245AH和 3245H， 試 畫 出 它 們 在

43、儲 存 器 中 的 存放 情 況v 8 一 個 存 儲 器 系 統(tǒng) 包 括 2K RAM和 8K ROM， 分 別用 1K 4的 2114芯 片 和 2K 8的 2716芯 片 組 成 。 要求 ROM的 地 址 從 1000H開 始 ， RAM的 地 址 從3000H開 始 。 完 成 硬 件 連 線 及 相 應 的 地 址 分 配 表 。v 9 設 有 一 個 14位 地 址 和 8位 字 長 的 存 儲 器 ， 問 ：v 存 儲 器 能 存 儲 多 少 信 息 ？v 如 果 存 儲 器 由 位 芯 片 組 成 ， 需 要 多 少 片 ？ v 需 用 哪 幾 位 高 位 地 址 來 做 片 選 譯 碼 產(chǎn) 生 芯 片 選 擇信 號 ？ 邏 輯 段 分 配