基于已知RAM与ROM的主存扩展和主存与CPU物理连接

这篇博客将主要讨论的是如何利用已知的RAM和ROM对主存进行扩展以及主存与CPU进行物理连接。

基于已知RAM和ROM的字扩展与位扩展

由于RAM与ROM实现的字扩展与位扩展大致相同，因此以下仅仅针对RAM进行分析。

首先来明确以下什么是字扩展，什么是位扩展。假设某RAM是256K × 16bit的，那么如果我们将其扩展为512K × 16bit，那么就称之为字扩展；如果将其扩展为256K × 32bit，那么就是位扩展。如果同时需要进行字扩展和位扩展，首先将进行位扩展，然后再进行字扩展，详情在后面的内容中进行具体分析。

以下将以1K × 8bitRAM为例来说明如何进行字扩展和位扩展。

位扩展

目标，将1K × 8bitRAM扩展为1K × 16bitRAM

我们如果需要进行位扩展，那么直接将其输入并联，然后输出串联，CS使能控制并联即可。如图所示：

字扩展

目标，将1K × 8bitRAM扩展为2K × 8bitRAM。

我们知道，原RAM共有10根数据线(2**10=1K)，如果将其扩展为2K，那么需要增加一根数据线，同时明确需要两个原始的RAM进行扩展。我们可以通过一个选择逻辑来实现最高位的选择操作，然后关于其输出直接设置并行即可。

如图所示：

混合扩展

对于既要进行字扩展，又要进行位扩展的情况，我们首先使用除法计算出需要的RAM的数量，然后首先进行位扩展，将位扩展得到的原件逻辑上封装为一个整体，接着对这个整体进行字扩展。

如果字扩展的选择逻辑较为复杂，则可以使用译码器进行选择，将1K × 8bitRAM扩展为4K × 16bit的实现如图所示：

主存与CPU的物理连接设计

主存与CPU的物理连接设计是该部分的一个主要难点。主要难的是地址的初始位选择。

其选择的思路如下所示：

决定主存的容量

通过需要的area来计算得到主存的容量

选择芯片

根据得到的主存容量选择合适的芯片，系统线使用ROM，用户线使用RAM

挂载CPU地址线

合理地使用ROM和RAM进行主存和CPU之间的物理连接

关于主存与CPU的物理连接设计将依据PPT内容进行分析：