随机存储器和只读存储器可以统一编址吗

随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）可以统一编址。在计算机系统中，RAM和ROM都被视为存储器，它们都可以被编址和访问。在实际应用中，通常使用存储器映射技术将RAM和ROM映射到不同的地址空间中，以便于CPU进行访问。例如，CPU可以通过一个地址总线来选择要访问的存储器设备，并通过数据总线来传输数据。无论是RAM还是ROM，都可以通过这种方式进行编址和访问。

相关问题

根据提示，在右侧编辑器补充代码，设计一个按字节编址的有32位地址输入端、1位的片选输入端cs和32位数据输出端的只读存储器ROM，其中从地址0开始存放的17条MIPS指令如下表所示。 MIPS指令（16进制） 3c010000 34240050 20050004 0c000018 ac820000 8c890000 01244022 20050003 20a5ffff 34a8ffff 39085555 2009ffff 312affff 01493025 01494026 01463824 10a00001

根据题目要求，需要设计一个按字节编址的ROM，那么我们需要先定义ROM的地址总线、数据总线和片选信号：

module ROM(
    input [31:0] addr,
    input cs,
    output reg [31:0] data
);

接下来，我们需要将MIPS指令存储到ROM中，并且按字节编址，因此需要将每条指令按照字节存储到ROM中。我们可以定义一个数组来存储这些指令：

reg [31:0] instruction[16];

然后，我们需要将每一条指令从16进制转换为二进制，并将其存储到instruction数组中：

initial begin
    instruction[0]  = 32'h3c010000;
    instruction[1]  = 32'h34240050;
    instruction[2]  = 32'h20050004;
    instruction[3]  = 32'h0c000018;
    instruction[4]  = 32'hac820000;
    instruction[5]  = 32'h8c890000;
    instruction[6]  = 32'h01244022;
    instruction[7]  = 32'h20050003;
    instruction[8]  = 32'h20a5ffff;
    instruction[9]  = 32'h34a8ffff;
    instruction[10] = 32'h39085555;
    instruction[11] = 32'h2009ffff;
    instruction[12] = 32'h312affff;
    instruction[13] = 32'h01493025;
    instruction[14] = 32'h01494026;
    instruction[15] = 32'h01463824;
    instruction[16] = 32'h10a00001;
end

最后，我们需要在ROM模块中实现按字节编址的存储器。我们可以使用addr来确定要读取的指令的地址，然后将该地址除以4，得到要读取的指令在instruction数组中的下标。然后，我们需要根据addr的最低两位来确定要读取的字节，然后将该字节从对应的指令中提取出来，作为ROM的输出：

always @(addr or cs) begin
    if (cs == 1'b0) begin
        data <= 32'h0; // 如果片选信号未使能，则输出0
    end else begin
        case (addr[1:0])
            2'b00: data <= instruction[addr[31:2]][7:0];
            2'b01: data <= instruction[addr[31:2]][15:8];
            2'b10: data <= instruction[addr[31:2]][23:16];
            2'b11: data <= instruction[addr[31:2]][31:24];
        endcase
    end
end

完整代码如下：

module ROM(
    input [31:0] addr,
    input cs,
    output reg [31:0] data
);

    reg [31:0] instruction[16];

    initial begin
        instruction[0]  = 32'h3c010000;
        instruction[1]  = 32'h34240050;
        instruction[2]  = 32'h20050004;
        instruction[3]  = 32'h0c000018;
        instruction[4]  = 32'hac820000;
        instruction[5]  = 32'h8c890000;
        instruction[6]  = 32'h01244022;
        instruction[7]  = 32'h20050003;
        instruction[8]  = 32'h20a5ffff;
        instruction[9]  = 32'h34a8ffff;
        instruction[10] = 32'h39085555;
        instruction[11] = 32'h2009ffff;
        instruction[12] = 32'h312affff;
        instruction[13] = 32'h01493025;
        instruction[14] = 32'h01494026;
        instruction[15] = 32'h01463824;
        instruction[16] = 32'h10a00001;
    end

    always @(addr or cs) begin
        if (cs == 1'b0) begin
            data <= 32'h0;
        end else begin
            case (addr[1:0])
                2'b00: data <= instruction[addr[31:2]][7:0];
                2'b01: data <= instruction[addr[31:2]][15:8];
                2'b10: data <= instruction[addr[31:2]][23:16];
                2'b11: data <= instruction[addr[31:2]][31:24];
            endcase
        end
    end

endmodule

CPU有16根(A15-A0,A0为低位)地址总线，双向数据总线8根(D7-D0),控制总线中与主存有关的信号有MREQ’(允许访存,低电平有效),R/W’(高电平为读命令,低电平为写命令)。 主存地址空间分配如下:0-8191为系统程序区,由只读存储器芯片组成；8192-32767为用户程序区；最后(最大地址)2K空间为系统程序工作区。上述地址为十进制,按字节编址。现有如下存储器芯片: EPROM:8K*8位(控制端仅有CS’) SRAM:16K*1位、2K*8位、4K*8位、8K*8位 从上述芯片中选择适当芯片设计该计算机主存储器。要求：（1）说明该存储系统的地址分配情况（2）说明各部分选择哪些存储芯片，选多少片。（3）说明片选逻辑的设计过程（可选用门电路及3：8译码器74LS138与CPU的连接）。（4）画出主存储器逻辑框图。

1. 该存储系统的地址分配情况如下：
- 0-8191为系统程序区，共8192个字节，按字节编址，由只读存储器芯片组成。
- 8192-24575为用户程序区，共16384个字节，按字节编址，由可读写存储器芯片组成。
- 24576-32767为系统程序工作区，共2048个字节，按字节编址，由可读写存储器芯片组成。

2. 根据存储需求，可选用如下存储芯片：
- 系统程序区：选择8K*8位的EPROM芯片，1片。
- 用户程序区：选择2片16K*1位的SRAM芯片，或者4片4K*8位的SRAM芯片，或者2片8K*8位的SRAM芯片，或者1片16K*8位的SRAM芯片。
- 系统程序工作区：选择1片2K*8位的SRAM芯片。

3. 片选逻辑的设计过程如下：
- 对于8K*8位的EPROM芯片，只需要一个CS’信号即可控制，因此将CS’信号直接连接到CPU的一个地址线上。
- 对于16K*1位的SRAM芯片，需要两个CS’信号，因此可以使用一个3：8译码器74LS138将一个地址线解码为8个CS’信号，其中7个信号用于选择SRAM芯片，另外一个信号用于选择EPROM芯片。
- 对于4K*8位的SRAM芯片，需要4个CS’信号，因此可以使用两个3：8译码器74LS138将两个地址线解码为16个CS’信号，其中14个信号用于选择SRAM芯片，另外两个信号用于选择EPROM芯片和系统程序工作区的SRAM芯片。
- 对于8K*8位的SRAM芯片，需要两个CS’信号，因此可以使用一个3：8译码器74LS138将一个地址线解码为8个CS’信号，其中7个信号用于选择SRAM芯片，另外一个信号用于选择EPROM芯片。
- 对于16K*8位的SRAM芯片，只需要一个CS’信号即可控制，因此将CS’信号直接连接到CPU的一个地址线上。

4. 主存储器的逻辑框图如下所示：

          +--------+
          |  CPU   |
          +--------+
               |
               |
        +--------------+
        |              |
        |  8K×8 EPROM  |
        |              |
        +--------------+
               |
               |
        +--------------+   +--------------+
        |              |   |              |
        | 16K×1 SRAM 1 |   | 16K×1 SRAM 2 |
        |              |   |              |
        +--------------+   +--------------+
               |                  |
               |                  |
            +-----+            +--------+
            | CS' |            |        |
            |  3：8译码器 74LS138   | 8K×8   |
            |     |            |  SRAM  |
            +-----+            |        |
                                +--------+
                                     |
                                     |
                                +--------+
                                |        |
                                | 2K×8   |
                                |  SRAM  |
                                |        |
                                +--------+

其中，CS'信号由3：8译码器74LS138产生。