题目
【简答题】15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用-MREQ(低电平有效)作访存控制信号,R/-W作读/写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有这些存储芯片:ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。 试从上述规格中选用合适的芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求如下: (1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区; (2)指出选用的存储芯片类型及数量; (3)详细画出片选逻辑。 (20.0分)
【简答题】15. 设CPU共有16根地址线,8根数据线,并用-MREQ(低电平有效)作访存控制信号,R/-W作读/写命令信号(高电平为读,低电平为写)。现有这些存储芯片:ROM(2K×8位,4K×4位,8K×8位),RAM(1K×4位,2K×8位,4K×8位),及74138译码器和其他门电路(门电路自定)。 试从上述规格中选用合适的芯片,画出CPU和存储芯片的连接图。要求如下: (1)最小4K地址为系统程序区,4096~16383地址范围为用户程序区; (2)指出选用的存储芯片类型及数量; (3)详细画出片选逻辑。 (20.0分)
题目解答
答案
(2)选片:ROM:4K × 4位:2片; RAM:4K × 8位:3片; (3)CPU和存储器连接逻辑图及片选逻辑:
解析
步骤 1：确定存储器的地址范围
根据题目要求，最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区。因此，系统程序区的地址范围为0~4095，用户程序区的地址范围为4096~16383。
步骤 2：选择存储芯片
系统程序区需要4K的存储空间，可以选择4K×4位的ROM芯片，但需要两片才能满足8位数据线的要求。用户程序区需要12K的存储空间，可以选择4K×8位的RAM芯片，需要3片才能满足12K的存储空间。
步骤 3：设计片选逻辑
使用74138译码器来生成片选信号。74138译码器有3个地址输入端A2、A1、A0，可以生成8个输出端Y0~Y7。根据地址范围，可以将Y0~Y1连接到系统程序区的两片ROM芯片，将Y2~Y4连接到用户程序区的三片RAM芯片。同时，需要使用-MREQ和R/-W信号来控制读写操作。
步骤 4：连接CPU和存储芯片
将CPU的地址线连接到存储芯片的地址线，将CPU的数据线连接到存储芯片的数据线。将-MREQ和R/-W信号连接到存储芯片的控制信号端。将74138译码器的输出端连接到存储芯片的片选信号端。
根据题目要求，最小4K地址为系统程序区，4096~16383地址范围为用户程序区。因此，系统程序区的地址范围为0~4095，用户程序区的地址范围为4096~16383。
步骤 2：选择存储芯片
系统程序区需要4K的存储空间，可以选择4K×4位的ROM芯片，但需要两片才能满足8位数据线的要求。用户程序区需要12K的存储空间，可以选择4K×8位的RAM芯片，需要3片才能满足12K的存储空间。
步骤 3：设计片选逻辑
使用74138译码器来生成片选信号。74138译码器有3个地址输入端A2、A1、A0，可以生成8个输出端Y0~Y7。根据地址范围，可以将Y0~Y1连接到系统程序区的两片ROM芯片，将Y2~Y4连接到用户程序区的三片RAM芯片。同时，需要使用-MREQ和R/-W信号来控制读写操作。
步骤 4：连接CPU和存储芯片
将CPU的地址线连接到存储芯片的地址线，将CPU的数据线连接到存储芯片的数据线。将-MREQ和R/-W信号连接到存储芯片的控制信号端。将74138译码器的输出端连接到存储芯片的片选信号端。