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簡單利用鎖存器做一個寄存器和內存(下)

jf_78858299 ? 來源:北洋洋洋 ? 作者:北洋 ? 2023-02-02 13:47 ? 次閱讀

內存-矩陣連接鎖存器

「在矩陣中,不并列排放鎖存器,做成網格的形式?!?/strong>

這樣存256位就可以使用16X16的網格。

「如果要啟用其中的某個寄存器,指明對應的行號和列號即可?!?/strong>

圖片

如何實現只打開某個鎖存器

首先給定行號和列號,只有對應的 「行號和列號都滿足條件時」 ,才會打開某個鎖存器的行列選擇器 「(ROW+COLUMN SELECT TEST)。」

實現方案已經看出來了**「使用的是AND門(也就是下圖的ROW+COLUMN SELECT TEST)」** ,那么這個行號和列號怎么轉換成對應的比特01呢?(后面總結矩陣需要多少跟線的時候在講解)

圖片

如何實現"允許寫入線"

「和之前一樣也是用的一根允許寫入線來控制所有鎖存器的寫入線。」

但和之前稍微不同的是

「允許存儲不單單是允許寫入就可以存儲的了,還需要滿足另外一個條件就是:對應的行列選擇器被打開」

因此需要在傳統的WRITE ENABLE的基礎上 AND 行列選擇器的開關。只有行號,列號,允許寫入線都是1才進行存儲。

「而且每次只有一個鎖存器會這樣,這會在數據輸入線實現的時候有特別大的幫助」

圖片

如何實現數據輸入線

得益于之前的寫入判斷:只有行號,列號,允許寫入線都是1才進行存儲,而且每次只有一個鎖存器會這樣。因此我們不需要向并排那樣每個鎖存器都有一個輸入線 「,矩陣只需要一個數據輸入線即可,因為每次只能操作一個鎖存器,其他鎖存器會忽略數據線上的值,因為沒有“允許寫入(行列不滿足)”」

大致修改流程

先鎖定行列矩陣中開啟哪個鎖存器,在判斷是否允許寫入,如果允許寫入那么數據線的值就是輸出,如果不允許寫入那么輸出不會改變

如何實現數據讀取線

類似數據輸入線一樣,每次鎖定要讀取的行列即可。「但是每次只可以輸出一個鎖存器上存儲的數字」

總結-矩陣后的256位內存需要多少線

「答案是僅僅需要35跟線即可?!?/strong>

一條數據線,一條允許寫入線,一條允許讀取線(強調?。∶看沃豢勺x取一位如果需要讀取多位需要將多個內存向寄存器那樣把鎖存器并排放置),還有剩下32個線就是我們用于鎖定對應行列的鎖存器,這個32跟線就是多路復用器的32跟線,下面介紹多路復用器

多路復用器----將行列二進制地址轉換為行和列打開對應的鎖存器

由于256位的寄存器行列數最大值也就是16,因此4位數足夠了。

轉換示例:比如行號12用二進制表示:1100,列號8用二進制表示:1000.因此行列的表示可以寫成**「11001000代表的是十二行第8列」**

選擇多路復用器

根據轉換的不同行列數,需要不同的多路復用器。

上面我們用的都是16行,「因此行和列選擇的都是1到16多路復用器。一個多路復用器處理行,一個處理列」

工作方式

輸入四位數字,會選擇對應的行或列,比如代表列的0000列的復用器會選擇第一列,如果是0001=1會選擇第二列,以此類推..

圖片

抽象-可以存儲256位的內存

8位地址里面四位表示行號,另外四位表示列號

數據Data輸入線

允許寫入線:WRITE ENABLE

允許讀取線:READ ENABLE

圖片

存儲多位信息

我們從最初只能存儲一位的內存發展到存儲八位的內存再之后發展到剛剛提到的可以存儲256位的內存(每次只可取一個位)。但是這一個**「可以存儲256位的內存也只是每次可以輸出一位的信息,并沒有多大用處,因此將這些內存再次鏈接起來,向寄存器那樣將多個鎖存器并排放置」**

「將八個256位內存并排放置,每次都可以存儲一個八位的數字,八位也叫一個字節(byte)?!?/strong>

「每次都給8個256位內存一樣的地址,每個地址存一位,也就意味著總共能存256個字節」

圖片

抽象-看成一個整體的可尋址內存

8-BIT ADDRESS INPUT:代表的是這八個256位內存中使用的同一個行列,因此這個RAM有256個地址,而每個地址都可以讀寫一個8位的值,也就是可以存儲256X8位的信息,也即256個字節(byte)

「這個RAM有16個尋址空間地址,每個地址可以讀寫8位值,可以看到是由8個16位內存組成」 下一篇文章將CPU的時候會用到

圖片

現在計算機的內存已經擴展到了GB的方式,和上面介紹的一樣,也是不斷的打包這些矩陣,不斷把內存打包到更大規模,8位最多能代表256個內存地址,如果想要給千兆或者十億字節的內存尋址(尋找地址),需要使用32位的地址。

總結

這篇文章,我們用**「鎖存器做了一個SRAM(靜態隨機存取存儲器)」** ,還有其他類型的RAM,比如DRAM,閃存和NVRAM。。他們在功能上和SRAM相同,但用不同的電路存單個位:比如 「用不同的邏輯門,電容器,電荷捕獲或憶阻器」 。但根本上,「這些技術都是矩陣層層嵌套來存儲大量信息。計算機底層其實很好理解,難得是一層層難以理解的抽象?!?/strong>

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