存储器的字扩展和位扩展的区别_存储器地址范围怎么算

由于单片存储芯片的容量总是有限的，很难满足实际的需要，因此必须将存储芯片连在一起才能组成足够的容量。这个过程简称主存扩容。常见的扩容方式有：字扩展，位扩展，字位同时扩展
主存与CPU的连接通过数据总线，地址总线，控制总线与CPU相连接。如下图所示：

其中：
地址线决定了CPU可寻址的最大内存空间。
控制总线（读写）指出总线周期的类型和本次输入输出操作完成的时刻。
MDR：数据寄存器，用来存入内存中读入/写出的信息。
MAR：地址寄存器，用来存放当前CPU访问的内存单元地址

主存扩容

位扩展

位扩展是指增加存储字长，例如，2片1K X4位的芯片，可以组成1K X 8位的存储器。满足下列条件时，采用位扩展的方式：

只加长每个存储单元的字长，而不增加存储单元的数量
芯片数=设计要求的存储器容量/选择芯片存储器容量
芯片之间采用并联的方式

例如下题：

利用1K×4位的SRAM芯片，设计一个存储容量为1K×8位的SRAM存储器，问：需要芯片，地址线，数据线的数量各为多少？

分析：显然从1K X 4 位 ——>1k X 8位，字长不变，只是位长发生了变化。所以使用位扩展。所以，有：
（1）需要芯片数为：
（1K×8)/(1K×4)=2片
（2）需要地址线数为：
1k表明存储单元个数，1k = 2^10，说明有10根地址线。
（3）需要多少根数据线？
需要组成8位的存储器，8代表数据线的位数，每片芯片占4根线即可实现位扩展。

字扩展

这种方式仅仅增加了存储单元数，各单元位数不变。
如下题：
利用1K×8位的DRAM芯片，设计2K×8位的DRAM存储器（字扩展），问需要芯片，地址线，数据线的数量各为多少？
解析:显然从1K X 8 位 ——>2k X 8位,字数边长，位数不变，应该选字扩展。
（1）需要几片芯片？
d=（2K×8）/（1K×8）=2(片)
（2）需要多少地址线？
2K个存储单元对应11根地址线
（3）需要多少数据线？
8位，即8条

字位同时扩展

这种方式是指即加长存储单元的数量又增加各单元的位数，字位同时扩展的时候，先进行为扩展，在进行字扩展。
例如下题：

利用1K×4位的存储芯片，组成4K×8位的存储器。问需要芯片，地址线，数据线的数量各为多少？扩展过程如何？
解析：
（1）共需几块芯片：
（4K×8）/（1K×4）= 4×2=8
（2）需要几根地址线：
4K地址空间（存储单元的个数），需要12根地址线
（3）需要几根数据线：
8根。
（4）扩展过程：先进行位扩展，这个过程相当于分组，将2片1K×4位构成一组，利用位扩展，构成1K X 8位的完整存储单元（如何构成，继续往下看）。这样一共可以分成四组。再将这些分组视为一个完整的存储单元，进行字扩展。

主存与CPU的连接

我们前面刚刚讲了理论上可以构成我们需要的芯片，那么实际上如何通过那些地址线和数据线去连接主存与CPU呢？大致过程可以分成5步。

选择合理的存储芯片
合理选择芯片，是指选择芯片的数量及其种类（即ROM还是RAM）。通常来说，ROM存放系统程序，标准子程序以及各类常数。RAM则是为用户编程设置的。在考虑芯片数量的时候，尽量选择使得连线简单方便的芯片。
地址线的连接
CPU的地址线通常要比存储芯片的地址线数要多，常见的做法是：将CPU的低位与存储芯片的地址线相连，CPU地址的高位一般用于扩充或者片选。例如CPU地址线为16位（A0-A15）.1K X4位的存储器芯片仅有10根地址线A9-A0这个时候就可以将CPU的低地址段A9-A0与芯片A9 – A0相连。
数据线的连接
这里跟地址线的连接不同，这里要求数据线数一定要相同。，如果CPU数据线与存储芯片的数据线不同，那么要先进行位扩展再连接。
片选线的连接
片选线的连接是CPU与存储芯片能否正确工作的关键。存储器由许多存储芯片一起组成，哪一片被选中完全取决于该芯片的片选控制端CS能否接受CPU的片选有效信号.。而片选的有效信号由与CPU的访问控制信号MREQ有关。
读写命令线
读写线一般直接与存储芯片的读/写控制端相连，高电平为读，低电平为写

字，位扩展在CPU连线中的区别

问，在位扩展和字扩展中，CS分别是如何连接的？
答：在位扩展中所有片的CS连在一起，而字扩展则是采用将多出的地址线用来片选（通常CPU的位地址与芯片地址相连，高位用于片选）。
这里举个例子，假设两个4位的芯片构成一个8位的存储单元，，肯定是要将所有的芯片一同访问才能访问到8位。即两个芯片要一起选，所以也就意味着所有的CS都连在一起。但是字拓展中，是两个8位的存储单元，每次操作只能对其中的一个芯片单元操作，就是到底要选择哪个芯片的问题。（认真看看我手绘的图应该就懂了）

问：那数据线如何连接？
答，在位扩展时，每个芯片的数据线分为低位高位连接。但是字扩展中每个芯片都和所有的数据线进行连接。

图解字扩展和位扩展

其实一开始学这个有点懵主要是书上给的实例都是立体图，大家不好观察，那么我手绘了一下大致的过程（手残莫嫌弃哈）。
例子我们还用之前提到的，现在我们用下图表示1K x 4 位的芯片：

位扩展是增加位长，连接方式是并联：

字扩展是字长，连接方式是串联（下图中最后一个数字是2047，我拍完照才发现，就不重画了，这里纠正一下）：

所以很容易得出字为同时扩展的图片，我就不画了。