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3.4.1 16位微機系統中內存儲器芯片的奇偶分體

在16位微機系統中，CPU除了可以對字節尋址外；還必須能進行整字（16字）的讀寫，因此要求存儲器系統組織的設計能保證一次能訪問一個整字，但也能允許一次只訪問一個字節。

以8086系統為例，8086CPU有20條地址線，可直接尋址1M字節的內存儲器地址空間，由于8086CPU的數據總線是16位的，而這1M字節的存儲器地址空間是按字節順序排列的，為了能滿足一次訪問一個整字又能訪問一個字節的要求，8086系統中1M字節的存儲器地址空間實際上分成兩個512K字節的存儲體——“偶存儲體”和“奇存儲體”，偶存儲體同8086的低8位數據總線D7～D0相連接，奇存儲體同8086的高8位數據總線D15～D8相連接；地址總線的A19～A1同兩個存儲體中的地址線A18～A0相連接，最低位地址線A0和8086的“總線高允許”信號BHE用來選擇存儲體；如圖3-23所示（注意，圖中將雙重總線分開表示）。AO和BHE對存儲體選擇的編碼表見表3-6。

3.4.2 8088/8086的存儲器訪問操作

1．字節訪問和字訪問

8088是準16位微處理器，其外部數據總線為8位，內部寄存器和運算器為16位，一個總線周期只能訪問一個字節，要進行字操作，必須用兩個總線周期，第一個總線周期訪問低位字節，第二個總線周期訪問高位字節。

8086是16位微處理器，其外部數據總線為16位，每個存儲周期可以訪問存儲器中的8位或16位信息。當8086訪問一個整字（1位）變量時，該變量的地址為偶地址（即字變量的低字節在偶地址單元，高字節在奇地址單元），則8086將用一個總線周期訪問該字變量；如果該字變量的地址為奇地址（即字變量的低字節在奇地址單元，高字節在偶地址單元），則8086要用兩個連續的總線周期才能訪問該字變量，每個周期訪問一個字節。

2．“對準的”字與“未對準的”字

從表3-6可見，8086CPU能同時訪問奇存儲體和偶存儲體中的一個字節，以組成一個存儲字，要訪問的16位字的低8位字節存放在偶存儲體中，稱為“對準的”字（ligned，又稱為“對界的”），這是一種規則的存放字。對于“對準的”字，8086CPU只要一個總線周期就能完成對該字的訪問；當要訪問的16位字的低8位字節存放在奇存儲體中，稱該字為“未對準的”字（unaligned，又稱為“未對界的”），這是一種非規則的存放字。必須用兩個總線周期才能訪問該字。下面分析一個“未對準的”字的寫入過程。

在第一個總線周期中，如同對奇存儲體寫入字節一樣，送出奇地址（AO=1），并發出BHE=L信號，然后由8086CPU把該字的低8位傳送到數據總線的高8位（注意，發生了字節交換），寫入存儲器的奇存儲體（低8位字節）；然后，8086CPU又發出一個由該奇地址加1的偶地址，此時AO=0，BHE=H。8086CPU把該字的高8位傳送到數據總線的低8位（注意，又發生了字節交換），寫入存儲器的偶地址區（偶存儲體）。這樣，經過兩次存儲器訪問周期，把一個“未對準的”字寫入存儲器的兩個存儲體中。注意，上述操作對程序員而言是完全透明的。這一寫入過程如圖3-24所示。

3.4.3 16位系統中存儲器接口舉例

有一8086CPU與半導體存儲器芯片的接口如圖3-25所示，其中存儲器芯片#1～#8為SRAM芯片6116；#9～#16為EPROM芯片2732。試分析該接口電路的工作特性計算RAM區和ROM區的地址范圍（內存為字節編址）。

解題分析：

1.8086CPU是16位微處理部．內存為字節編址、一個16位字存放在兩個以字節編址的內存單元中，存儲區必須奇偶分體，如圖中RAM區中#1、#3、#5和#7四個RAM芯片構成“偶存儲體”，#2、#4、#6和#8四個RAM芯片構成“奇存儲體”。因為前四片的數據線接D0～D7，后四片的數據線接D8～D15。同理ROM區中#9、#11．#13和#15構成“偶存儲體”，#10、#12、#14和#16構成“奇存儲體”，地址譯碼時必須考慮奇偶分體的問題。

2.8086CPU的21條雙重總線BHE/S7，AD0～AD15以及A16/S3～A19/S6必須經過鎖存器鎖存，本題采用3片74LS373。74LS373有兩個控制端G和OE，G為鎖存允許信號，接8086CPU的ALE（地址鎖存允許），ALE為高電平有效信號。在1T時刻，ALE為高電平，將21條雙重總線中的EHE，A0～A19打入74LS373，T1結束時；ALE下降沿將BHE和AO～A19鎖存，保持到下一總線周期的T1時刻。這20條地址信號和BHE送到地址譯碼器74LS138（#17、#18及#19）和各存儲器芯片。OE接地，保證74LS373輸出有效信息。

3．8086CPU的16條地址數據雙重總線AD0～AD15經過數據收發器74LS245（2片）送到各存儲器芯片。74LS245也有兩個控制端G和DIR，G為使能端，低電平有效，由8086的DEN（數據允許）信號控制；DIR為方向端，DIR為低電平時，傳送方向為B到A；DIR為高電平時，傳送方向為A到B，由8086的DT/R（數據發送/接收）控制，當DT/R為低電平時，8086CPU接收數據，而對74LS245而言，由B到A；當DT/R為高電平時，8086CPU發送數據，而對74LS245而言，由A到B。

4.SRAM的譯碼電路由譯碼器 74LS138（#17和#18）構成，#17芯片負責SRAM的偶存儲體#1、#3、#5、#7的片選譯碼，由于SRAM6116的存儲容量為2K*8位，有11條地址線AO～A1O，因為考慮16位讀寫，存儲器芯片的A0～A10同CPU經鎖存后的地址線A1～A11連接，CPU的地址線A12～A14同譯碼器 74LS138的地址輸入端A、B、C連接，譯碼器芯片#17的三個使能控制端為G1、G2a、G2b，G1高電平有效，同A15“與”M/IO（存儲器/IO選擇）連接，當A15為低電平，M/IO為高電平，允許譯碼器工作；G2a。為低電平有效，同與門2的輸出相連，與門2的輸入為8086CPU的WR和RD，由與門的功能可見，當WR或RD中任一個為低電平時與門2輸出即為低電平，因此只要8086CPU有讀或寫操作時，G2a為有效低電平，允許譯碼器工作；G2b也為低電平有效，同地址線A0相連，也就是說當8086CPU執行偶地址讀寫時，G2b為有效低電平，允許譯碼器工作。上述G1、G2a、G2b的有效電平必須同時滿足，譯碼器才能工作。因此，對74LS138#17芯片而言，只有當8086CPU執行偶地址的存儲器讀寫時，譯碼器才能正常譯碼，至于究竟選中#1、#3、#5和#7的哪一片，則由74LS138（#17）的地址輸入端A、B、C（即A12、A13、A14）決定。

#18芯片負責SRAM的奇存儲體#2、#4、#6和#8的片選譯碼，除G2b同BHE（總線高允許，低電平有效）連接外，其余同#17芯片。與#17芯片相仿，#18芯片的正常譯碼條件是8086CPU執行奇地址的數據讀寫。

5.SRAM芯片的地址范圍

由圖3-25可見，對CPU地址而言，SRAM芯片的片外地址譯碼為A15、A14、A13、A12，A15必須為0，則，#l，#2芯片的片外地址A14A13A12=000，#3、#4為001，#5、#6為010，#7、#8為011。其中#1、#3、#5、#7被選中的條件為A0=0，而#2、#4、#6、#8被選中的條件為BHE=0，即A0=l。則可得各芯片地址范圍為：

＃1 00000H～00FFFH中的偶地址區；

＃2 00000H～00FFFH中的奇地址區；

＃3 010OOH～01FFFH中的偶地址區；

＃4 01000H～01FFFH中的奇地址區；

＃5 02000H～02FFFH中的偶地址區；

＃6 02000H～02FFFH中的奇地址區；

＃7 03000H～03FFFH中的偶地址區；

＃8 03000H～03FFFH中的奇地址區；

整個RAM區的地址范圍為00000H～03FFFH，共占16KB。

注意：A19～A16未參與譯碼，為部分譯碼，有地址重疊。這里將未譯碼的A19～A16假定

為全“0”。

6.EPROM的譯碼電路由譯碼器74LS138（#19）構成，與SRAM譯碼的區別在于：

（1）EPROM采用2732。為4KB*8位容量，片內有12條地址線A0～A11，其中A0～A10同CPU總線中A1～A11相連，這同SRAM6ll6一樣，片內另一條地址線A11則同CPU總線中的A12相連，構成芯片內12位地址譯碼。而74LS138（#19）芯片的三個地址輸入端接A13～A15。

（2）74LS138（＃19）的G1端接M/IO，同SRAM譯碼一樣，G2a與RD相連，說明2732在讀操作時選通。G2b同與非門1的輸出相連，而與非門1的輸入為A16～A19，當A16～A19為全“l”時，G2b為低電平有效，＃19能正常譯碼，說明在EPROM譯碼中A19～13這7位地址線參加了片外譯碼。

（3）74LS138（＃19）的譯碼輸出Y4接＃16、＃15，T3接＃14、＃13，Y2接＃12、＃11，Y1接＃10．＃9，這4個輸出端同2732各芯片的OE（輸出允許端）相連，其中＃15、＃13、＃11和＃9這4片的片選端CE同地址A0相連，只有當CPU地址A0=“0”時，這4片EPROM才能進行讀操作，此即偶存儲體的讀操作；而＃16、＃14、＃12和＃10這4片的CE端同CPU的BHE相連，只有當高8位數據總線工作時（即AO＝“1”）時，這4片EPROM才能進行讀操作，此即奇存儲體的讀操作。

采用與RAM區相似方法，可得2732各芯片的地址范圍為：

＃9 FE000H～FFFFFH中的偶地址區；

＃10 FE000H～FFFFFH中的奇地址區；

＃11 FC000H～FDFFFH中的偶地址區；

＃12 FC000H～FDFFFH中的奇地址區；

＃13 FB000H～FCFFFH中的偶地址區；

＃14 FB000H～FCFFFH中的奇地址區；

＃15 FA000H～FBFFFH中的偶地址區；

＃16 FA000H～FBFFFH中的奇地址區；

整個ROM區的地址范圍為F8000H～FFFFFH，共占32KB。

正確解答本題必須熟練掌握8086、74LS373、74LS245、74LS138、6116以及2732各芯片的功能、引腳信號，并且對16位系統中的存儲器的奇偶分體要有深刻的理解。