存储器的扩展分解

6.3 存储器的扩展存储器是单片机系统中使用最多的外扩芯片，对MCS-51单片机而言，由于程序存储器与数据存储器空间在物理空间的上的各自独立性，使得两者的扩展方法略有不同。

单片机一直处于不断的取指令码－执行－取指令码－执行的工作过程中，在取指令码时和执行M O V C指令时P S E N会变为有效，和其它信号配合完成从程序存储器读取数据。

在本节中，介绍目前常用的EPROM、RAM、E2PROM以及Flash存储器的扩展方法。

6.3.1 程序存储器（EPROM）扩展一、外部程序存储器扩展概述目前单片机有ROM型、EPROM型和无ROM型芯片。

不管使用哪种芯片，当片内程序存储器容量满足不了要求时，均需进行系统扩展。

扩展时要注意以下几点：（1）程序存储器有单独的地址编号（0000H～FFFFH），可寻址64KB范围。

虽然与数据存储器地址重叠，但不会被占用。

程序存储器与数据存储器共用地址总线和数据总线。

（2）对片内有ROM（EPROM）的单片机，片内EPROM与片外EPROM采用相同的操作指令，片内与片外程序存储器的选择靠硬件结构实现，即由EA的高低电平来选择。

（3）程序存储器使用单独的控制信号和指令，其数据读取控制及指令不用数据存储器的RD信号和MOVX指令，而是由PSEN控制，读取数据用MOVC查表指令。

（4）随着大规模集成电路的发展，单片程序存储器的容量越来越大，构成系统时所使用的EPROM芯片数量越来越少，因此地址选择大多采用线选法，而不用地址译码法。

MCS-51系列单片机外部EPROM扩展原理如图6-6所示。

图6-6 外部EPROM扩展原理由图可见，P0口和P2口提供16位地址码。

其中P0口作为分时复用的地址/数据总线。

当从外部EPROM取指令时，从P0口输出低8位地址，由ALE地址锁存允许信号的下降沿将低8位地址码打入地址锁存器，它的输出与存储器的低8位地址A7～A0相连。

存储器的8位数据线D7～D0与P0口相连，以便输入读取的指令代码。

存储器的扩展原理
存储器的扩展原理主要是通过增加存储芯片的数量来扩大存储容量。

由于单片存储芯片的容量有限，难以满足实际需求，因此需要将多片存储芯片连接在一起，以组成容量更大的存储器。

扩展存储器的方式主要有位扩展和字扩展两种。

位扩展是在位数方向上扩展，而字扩展是在字数方向上扩展。

在位扩展中，需要将多个存储芯片的位数相加，以增加数据线的数量。

例如，如果要将一个1K x 4位的存储芯片扩展
为1K x 8位的存储芯片，可以采用两片1K x 4位的存储芯片，并将它们连接在一起。

这样，两个芯片共用相同的片选信号，同时被选中，每个芯片进行读或写4位数据，两个芯片合在一起就是8位数据。

在字扩展中，需要将多个存储芯片的字数相加，以增加地址线的数量。

例如，如果要将一个1K x 8位的存储芯片扩展为2K x 8位的存储芯片，可以采用两片1K x 8位的存储芯片，并将它们连接在一起。

这样，两个芯片共用相
同的片选信号和数据线，同时被选中，每个芯片存储一个字的数据，两个芯片合在一起就是两个字的数据。

总之，通过位扩展和字扩展的方式，可以将多个存储芯片连接在一起，以组成容量更大的存储器，以满足实际需求。

主存储器容量扩展的方法主存储器容量是计算机系统中重要的组成部分，它直接影响着计算机的运行速度和能力。

在现代计算机系统中，随着计算机应用场景的不断扩展，对主存储器容量的需求也越来越大。

为了满足这一需求，人们提出了各种方法来扩展主存储器容量。

本文将系统地介绍主存储器容量扩展的方法。

主存储器容量扩展的方法可以分为物理方法和逻辑方法两大类。

物理方法主要包括增设内存条、使用高密度存储器件和分布式存储系统等；逻辑方法则主要包括虚拟存储和页面置换等。

一、增设内存条增设内存条是增加主存储器容量的最简单也是最直接的方法之一。

通过增加内存条的数量，就可以扩展主存储器的容量。

这种方法的优点是简单、成本低，但也存在一定的限制，因为主板的插槽数量和支持的内存条容量有限。

二、使用高密度存储器件随着半导体技术的发展，高密度存储器件如DRAM（动态随机存储器）和NAND 闪存逐渐成为了一种常见的主存储器扩展方法。

DRAM是一种非常快速的主存储器，但它的存储密度有限；而NAND闪存具有非常高的存储密度和可擦写性，但速度相对较慢。

使用高密度存储器件扩展主存储器容量的方法有多种。

一种常见的方法是通过内存芯片的堆叠来增加DRAM芯片的存储密度。

例如，3D XPoint技术可以将多个DRAM芯片堆叠在一起，从而实现更高的存储密度。

另一种常见的方法是采用闪存作为主存储器。

闪存具有非常高的存储密度和较低的功耗，因此它在嵌入式系统和移动设备中得到了广泛的应用。

在这种方案中，计算机系统将数据从主存储器复制到闪存中，在需要时再将数据从闪存中读取到主存储器中。

这种方法的优点是可以显著提高主存储器的容量，但其缺点是速度相对较慢，并且需要额外的控制逻辑。

三、分布式存储系统分布式存储系统是一种通过网络将多个计算机的存储资源组合起来形成一个虚拟的存储系统，从而扩展主存储器容量的方法。

在分布式存储系统中，多个计算机通过网络连接在一起，彼此共享各自的存储资源。

存储器的扩展实验总结：
一、实验目的
本次实验旨在通过实际操作，深入了解存储器的扩展原理和方法，掌握存储器扩展的基本技能，提高对计算机存储系统的认识和理解。

二、实验原理
存储器扩展主要涉及地址线的扩展和数据线的扩展。

通过增加地址线和数据线的数量，可以增加存储器的容量。

此外，还可以采用位扩展、字扩展和字位同时扩展的方法来扩展存储器。

三、实验步骤
1.准备实验材料：包括存储器芯片、地址线、数据线等。

2.搭建实验电路：将存储器芯片与地址线和数据线连接，形成完整的存储器扩展电路。

3.初始化存储器：对存储器进行初始化操作，设置初始地址和数据。

4.读取和写入数据：通过地址线和数据线，对存储器进行读取和写入操作。

5.验证结果：比较写入的数据与读取的数据，确保数据的正确性。

四、实验结果
通过实验，我们成功实现了存储器的扩展，并验证了数据的正确性。

实验结果表明，通过增加地址线和数据线的数量，可以有效地扩展存储器的容量。

五、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了存储器的扩展原理和方法，掌握了存储器扩展的基本技能。

同时，我们也认识到在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的扩展方法，以确保存储器的容量和性能满足要求。

此外，我们还应注意数据的正确性和稳定性，确保存储器的可靠性和稳定性。

存储器容量的扩展
用字数×位数表示，以位为单位，常用来表示存储芯片的容量。

用字节数表示，以字节为单位，如128B，表示该芯片由128个单元，每个存储单元的长度为8位，明显，存储容量越大，所能存储的信息越多，计算机系统的功能便越强。

假如某一片ROM或RAM的字数够用而位数不够用时，应采纳位扩展的连接方式，将多片ROM或RAM组合成位数更多的储存器。

位扩展的连接方式很简洁，只需要把n片的相同地址线、R/W(——)、C(——)S(——)分别并联起来，每一片的I/O端加起来作为扩展后的RAM的I/O端就可以了。

扩展后的RAM的总存储容量为每一片RAM 储存容量的n倍。

假如某一片ROM或RAM的位数够用而数字不够用时，应采纳字扩展的连接方式，将多片ROM或RAM组合成字数更多的储存器。

字扩展的连接方法，把n片的相同地址线、R/W(——)、分别并联起来，每一片的I/O端并联作为扩展后的RAM的I/O端。

利用译码器来选相应芯片的C(——)S(——)端。

扩展后的RAM的总存储容量为每一片RAM储存容量的n倍。

1。

一、实验目的1. 了解存储器的结构及其与CPU的连接方式。

2. 掌握存储器的位扩展、字扩展和字位扩展方法。

3. 通过实际操作，加深对存储器扩展原理的理解，提高动手实践能力。

二、实验原理存储器扩展是计算机硬件设计中常见的技术，目的是为了满足系统对存储容量的需求。

存储器扩展主要分为位扩展、字扩展和字位扩展三种方式。

1. 位扩展：当存储芯片的数据位小于CPU对数据位的要求时，可以通过位扩展来解决。

位扩展是将多个存储芯片的数据总线并联，形成一个更高位宽的数据总线，与CPU的数据总线相连。

2. 字扩展：当存储芯片的存储容量不能满足CPU对存储容量的要求时，可以通过字扩展来解决。

字扩展是将多个存储芯片的数据总线、读写控制线并联，形成一个更大容量的存储器，与CPU的数据总线、读写控制线相连。

3. 字位扩展：字位扩展是位扩展和字扩展的结合，既能扩展存储容量，又能扩展数据位宽。

三、实验设备1. 实验箱2. 逻辑分析仪3. 逻辑门电路4. 实验指导书四、实验步骤1. 搭建存储器扩展电路（1）根据实验要求，选择合适的存储芯片，如SRAM、ROM等。

（2）根据存储芯片的规格，确定存储器的容量、数据位宽和地址线位数。

（3）根据存储器的容量和位宽，计算所需的存储芯片数量。

（4）搭建存储器扩展电路，包括存储芯片、地址译码器、数据线、读写控制线等。

2. 仿真实验（1）使用逻辑分析仪观察存储器扩展电路的信号波形。

（2）通过实验指导书提供的测试程序，对存储器进行读写操作。

（3）观察逻辑分析仪的信号波形，分析存储器扩展电路的工作情况。

3. 分析实验结果（1）根据实验结果，验证存储器扩展电路是否满足实验要求。

（2）分析存储器扩展电路的优缺点，提出改进措施。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，搭建了存储器扩展电路，实现了存储器的位扩展、字扩展和字位扩展。

逻辑分析仪的信号波形显示，存储器扩展电路工作正常，满足实验要求。

2. 实验分析（1）位扩展：通过位扩展，实现了存储器数据位宽的增加，满足了CPU对数据位宽的要求。

单片机数据程序存储器IO扩展解析6.1.1单片机程序存储器扩展一.单片机程序存储器概述单片机应用系统由硬件和软件组成,软件的载体就是硬件中的程序存储器。

对于MCS-51系列8位单片机,片内程序存储器的类型及容量如表6.1所示。

表6.1MCS-51系列单片机片内程序存储器一览表单片机型号片内程序存储器类型容量/B8031 无——8051 ROM 4K8751 EPROM 4K8951 Flash 4K对于没有内部ROM的单片机或者当程序较长、片内ROM容量不够时,用户必须在单片机外部扩展程序存储器。

MCS-51单片机片外有16条地址线,即P0口和P2口,因此最大寻址范围为64KB(0000H~FFFFH。

这里要注意的是,MCS-51单片机有一个管脚——跟程序存储器的扩展有关。

如果接高电平,那么片内存储器地址范围是0000H~0FFFH(4KB,片外程序存储器地址范围是1000H~FFFFH(60KB。

如果接低电平,不使用片内程序存储器,片外程序存储器地址范围为0000H~FFFFH(64KB。

8031单片机没有片内程序存储器,因此管脚总是接低电平。

扩展程序存储器常用的芯片是EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory型(紫外线可擦除型,如2716(2K×8、2732(4K×8、2764(8K×8、27128(16K×8、27256(32K×8、27512(64K×8等。

另外,还有+5V电可擦除EEPROM,如2816 (2K×8、2864(8K×8等等。

如果程序总量不超过4KB,一般选用具有内部ROM的单片机。

8051内部ROM只能由厂家将程序一次性固化,不适合小批量用户和程序调试时使用,因此选用8751、8951的用户较多。

如果程序超过4KB,用户一般不会选用8751、8951,而是直接选用8031,利用外部扩展存储器来存放程序。