使用128×8 RAM设计512×8 RAM

在一些场景下，我们需要更大的内存，而我们手头只有一些较小的RAM。这时候，我们可以使用一些技巧，来实现更大的RAM空间。本文介绍如何使用128×8 RAM设计出512×8 RAM的方法。

方法

假设现在我们手头有4块128×8 RAM，我们需要将它们设计成一块512×8 RAM。

我们可以把这512×8 RAM看做一个4×128块的矩阵，每一块就是一个128×8 RAM。我们把这四块RAM称为“板子”。

我们将采用以下方案，来实现512×8 RAM的设计：

1. ABCD四个“板子”组成512×8 RAM的第一行；
2. 接着，将ABCD四个“板子”组成512×8 RAM的第二行；
3. 最后，将ABCD四个“板子”组成512×8 RAM的第三行；
4. 一次类推，将ABCD四个“板子”组成512×8 RAM的全部行。

如上图所示，我们将4块128×8 RAM摆成一个4×128的矩阵，并对它们进行编号。每个编号代表一块RAM板子，它由8位地址寄存器(R0~R7)和8位数据存储器(D0~D7)组成。

现在我们来看如何通过这个矩阵实现单个地址访问存储器。

首先，我们需要将地址拆分成两个部分：高位地址和低位地址。

高位地址用来表示矩阵中的行数，低位地址用来表示行内的列数。这样，我们可以用两个地址寄存器(A0和A1)来解析地址。A0用来表示行数，A1用来表示列数。

具体的转换公式如下：

row = A0 * 8 + A1 / 128
col = A1 % 128

通过这个公式，我们就可以得到任意一个地址对应的行和列。

接着，我们就可以对存储器进行读写操作了。对于读取操作，我们需要先将行号写入地址寄存器A0中，然后将列号写入地址寄存器A1中，最后从数据存储器D0~D7中读取数据。

写入操作同理，只需要将数据先写入数据存储器D0~D7中，然后再按照上述步骤写入地址寄存器即可。

代码实现如下：

#include <stdio.h>

#define RAM_SIZE 512

struct RAM {
    char data[128];
};

struct RAM ram[4] = { 0 };

char* read(int addr) {
    int row = addr / 128;
    int col = addr % 128;
    return &ram[row % 4].data[col];
}

void write(int addr, char* data) {
    int row = addr / 128;
    int col = addr % 128;
    char* dest = &ram[row % 4].data[col];
    *dest = *data;
}

int main() {
    char data[RAM_SIZE] = {0};
    for (int i = 0; i < RAM_SIZE; i++) {
        write(i, &data[i]);
    }
    printf("%d\n", *read(123));
    return 0;
}

总结

通过将多块小内存组合成一块大内存的方式，我们可以方便地扩展内存的地址空间。这种技巧在一些嵌入式设备和单片机的开发中经常用到，非常实用。