组成原理（四）：存储器扩展，汉明码，访存提速

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• 学习重点
• 1.存储器扩展
• 2.CPU与主存连接
• 3.存储器校验（汉明码）
• 4.提高访存速度

学习重点

• 主存扩容（扩展）
• cpu与主存连接
• 汉明码
• 提高访存速度
  • 高速器件
  • Cache
  • 调整主存结构

1.存储器扩展

1. 位扩展
   

   • 增加存储字长(每个字的数据位)
   • CS：片选信号线
   • WE：读写信号线

2. 字扩展
   

   • 增加字地址数量(地址数量)

3. 字位同时扩展
   

   • 同时扩展字数与字长

2.CPU与主存连接

• 74138译码器
• MREQ：cpu访存控制信号
• An：地址线
• Dn：数据线
• WE：读写命令线
• CS：片选信号线
• 只读存储器ROM没有读写命令线，可编程端接地

3.存储器校验（汉明码）

1. 校验公式：

        L-1=D+C(D>=C)
   

   • L：合法代码集中任意两个合法代码最小的二进制位差异
     • 如000和111差3位，00000和10000差4位
     • 合法代码集：合法的二进制编码集合
   • D：检错位数
   • C：纠错位数
2. 汉明码是具有一位纠错能力的编码，有如下特点
   • 奇偶校验
     • 奇校验：加一个校验位使1的个数为奇数个
     • 偶校验：加一个校验位使1的个数为偶数个
   • 分组校验
   • 非划分方式： 有些位同时处于多个组
3. 汉明码分组：
   第一组：第 XXXX1 位
   第二组：第 XXX1X 位
   第三组：第 XX1XX 位
   第四组：第 X1XXX 位
   第五组：第 1XXXX 位
   以此类推
4. 汉明码三要素：

   1. 添加校验位个数（n个检错位）

            2^k>=n+k+1
      

      n：代码位数，k：多少检测位

   2. 检测位的位置

          2^i(i=0,1,2,3....)
      

      • 如0011，需要添加3个检测位
        示意图：（偶校验：1个数为偶数）
        

   3. 检测位取值
      使组内1个数满足校验规则

   4. 纠错过程： 接收到汉明码0100111，偶校验（仅纠一位错）
      

4.提高访存速度

采用高速器件
使用Cache
调整主存结构

1. 调整主存结构

   • 1)单体多字
     
     实际取得和写入的是存储体中的数据

   • 2)多体并行—高位交叉
     顺序编址
     

     缺点：集中访问，会导致某一存储体负载过大，不能提高访存速度（带宽），只能用作扩容

   • 3)多体并行—低位交叉
     

     不改变存储周期情况下提高带宽并扩容

2. 高速芯片

   • SDRAM：同步DRAM,cpu无需等待
   • RDRAM：解决存储器带宽问题
   • 带Cache的DRAM