4.2.2-存储器中的片选译码（教案）-《计算机原理》同步教学（电子工业出版社第3版）

教案 编号：PTGZ-289 流水号：056 （首页）共 4页 课程 《计算机原理》 一体化 理论 章节（课题）及内容 存储器中的片选译码 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 理解存储器中片选译码的概念和作用。 · 掌握片选译码的基本方法和电路设计。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. 片选译码的概念和作用。 2. 片选译码的基本方法和电路设计。 教学难点 1. 如何根据CPU的地址线设计片选译码电路。 2. 如何理解和应用片选译码的真值表。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 直观展示法：通过电路图和真值表示意图直观展示片选译码的原理。 2. 对比分析法：对比不同的片选译码方法和电路设计。 3. 案例分析法：结合具体的存储器设计案例，分析片选译码的实际应用。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 提问引导：大家知道存储器是如何工作的吗？存储器中的数据是如何被CPU访问的？ 2. 背景介绍：简要介绍存储器的基本工作原理和片选译码在其中的作用。 2分钟 讲授新课 练习指导 1. 片选译码的概念和作用 2. 1. 解释片选译码是用于选择存储器中特定芯片的逻辑电路。 2. 说明片选译码的作用是实现CPU对存储器中不同芯片的选择性访问。 3. 片选译码的基本方法 4. 4. 介绍使用逻辑门（如与门、或门、非门）构建片选译码器的基本方法。 4. 举例说明如何使用2:4译码器来实现片选译码。 5. 片选译码电路设计 6. 6. 分析CPU地址线的分配和片选信号的产生。 6. 通过真值表和逻辑代数推导片选译码电路的设计。 6. 展示一个具体的片选译码电路设计示例。 片选译码是存储器中的一种地址译码方法，用于选择特定的存储单元或存储阵列。在存储器中，通常有多组存储单元，而每个存储单元都有一个唯一的地址。为了访问这些存储单元，需要使用地址线来提供地址信息。然而，在实际应用中，存储器的地址线数量可能有限，因此需要使用片选译码来选择特定的存储单元或存储阵列。 片选译码的作用是将地址线的地址进行译码，译码后就会有一根地址线被拉高为高电平，从而使得该高电平的地址线上的存储单元被选中。具体哪个存储单元被激活还要看另外一个译码器的激活地址线。例如，图中行地址为A1A0，若A1A0=10，则经过译码器后输出为 Y3Y2Y1Y0=0100，即Y2地址线被拉高。若A3A2=11，则X3地址线被拉高。那么由X3和Y2相交点的那个存储单元被激活。 总之，片选译码是存储器中的一种关键技术，它允许通过有限的地址线来访问大量的存储单元。 片选译码的基本方法和电路设计通常涉及以下几个步骤： 1. **确定地址空间和存储器组织**： - 确定系统的地址空间大小，即CPU可以寻址的最大存储空间。 - 根据存储器的类型（如RAM、ROM）和组织方式（如行列结构）确定存储器的地址映射方式。 2. **分配地址线**： - 根据存储器的地址位数和地址映射方式，分配CPU的地址线到存储器的行地址和列地址。 - 行地址和列地址的组合唯一确定存储器中的一个存储单元。 3. **设计片选逻辑**： - 对于每个存储器芯片，设计一个片选逻辑电路，该电路根据CPU的地址线状态产生一个片选信号。 - 片选信号用于激活或禁用存储器芯片，只有当片选信号有效时，存储器芯片才会响应CPU的读写请求。 4. **实现译码器**： - 使用逻辑门（如与门、或门、非门）或译码器（如2:4译码器、3:8译码器等）来实现片选逻辑。 - 译码器的输入是CPU的地址线，输出是对应的片选信号。 5. **验证和测试**： - 使用逻辑仿真工具验证片选译码电路的功能是否正确。 - 在实际硬件上测试片选译码电路，确保其能够在各种条件下正常工作。 以下是一个简化的片选译码电路设计示例： 假设我们有一个8位的地址总线（A7:A0），需要选择一个4KB的存储器，该存储器组织为1KB x 4的阵列，即有4个1KB的存储器芯片。 1. 地址分配： - 我们将地址总线的前10位（A9:A0）用作行地址，后6位（A7:A2）用作列地址。 2. 片选逻辑设计： - 对于每个1KB的存储器芯片，我们需要一个2位的片选信号（CS0:CS1）。 - 我们可以使用一个2:4译码器来实现这