1. 主存储器与CPU的基本连接方式
物理连接:主存储器与CPU通过一系列总线进行连接,包括数据总线、地址总线和控制总线。这些总线构成了CPU与主存储器之间信息传输的通道。
集成与布局:在现代计算机系统中,主存储器通常以内存条的形式存在,通过主板上的插槽与CPU相连。CPU通过这些插槽发送指令和数据到主存,并从主存中读取数据和指令。
2. 数据、地址与控制总线的作用
数据总线:负责在CPU与主存储器之间传输数据。其位数决定了单次数据传输的宽度,即一次能传输多少位二进制数据。
地址总线:用于传输存储单元的地址信息,其位数决定了CPU能够寻址的最大内存空间。例如,32位地址总线可以寻址2^32个内存单元。
控制总线:传输控制信号,包括读/写信号、中断信号等,用于指示CPU与主存储器之间当前的操作类型(如读操作、写操作)和状态(如操作完成)。
3. 主存储器与CPU交互过程
读取数据:当CPU需要执行一个程序或处理数据时,它首先通过地址总线发送要访问的内存单元地址。然后,通过控制总线发送读信号,指示主存储器进行读操作。主存储器响应读信号,通过数据总线将指定地址的数据传输给CPU。
写入数据:当CPU需要存储数据时,它会将数据发送到数据总线,并通过地址总线指定存储单元的地址。然后,通过控制总线发送写信号,指示主存储器进行写操作。主存储器响应写信号,将数据写入指定地址的存储单元。
4. 主存储器扩展技术
位扩展:当CPU的数据线位数与存储芯片的数据位数不匹配时,可以使用多个存储芯片进行位扩展,以增加存储器的字长。例如,使用多个1位宽的存储芯片并联成一个多位宽的存储单元。
字扩展:当需要增加存储器中存储单元的数量时,可以使用多个存储芯片进行字扩展。这些芯片的地址线、数据线和控制线通常并联连接,但通过使用片选信号来区分各个芯片的地址范围。
字位同时扩展:在某些情况下,既需要增加存储器的字长,又需要增加存储单元的数量。这时可以采用字位同时扩展技术,将多个存储芯片组合成一个更大的存储器。这种方法结合了位扩展和字扩展的优点,能够灵活地满足不同的存储需求。