计算机组成原理实验报告一静态随机存储器

ゝ一世哀愁。 2022-01-28 01:23 651阅读 0赞

**一、实验目的与要求**  
实验目的：掌握静态随机储存器RAM工作特性和数据的读写方法。  
实验要求：  
给存储器的00H、01H、02H、03H、04H地址单元中写入数据11H、12H、13H、14H、15H  
依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容  
**二、实验内容**  
2.1 画实验逻辑原理图  
![实验原理图][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2R3ZWJsb3Zlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

图一：实验逻辑原理图

2.2 逻辑原理图分析  
（所应用单板机内部资源及外围接口芯片的核心分析）  
存储器数据线接至数据总线，数据总线上接有8个LED灯显示D7-D0的内容。地址线接至地址总线，地址总线上接有8个LED灯显示A7-A0的内容，地址由地址锁存器（74LS273，位于PC&AR单元）给出。数据开关（位于IN单元）经一个三态门（74LS245）接至数据总线，分时给出地址和数据。地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，6116的高三位地址A10-A8接地，所以其实际容量为256字节。  
实验箱中所有单元的时序都连接至时序与操作台单元，CLR都连接到CON单元的CLR按钮。实验时T3由时序单元给出，其余信号由CON单元的二进制开关模拟给出，其中IOM应为低（即MEM操作），RD,WR高电平有效，MR,MY低电平有效，LDAR高电平有效。

2.3 实验步骤  
写操作：  
（1）关闭实验系统电源，按图一的实验逻辑电路图连接好，检查无误后，将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档，开关KK2置为单步档。  
（2）将CON单元的IOR开关置为1，打开电源开关，如果有嘀的报警声说明有错误，应该排除错误后进行第三步。  
（3）关掉存储器读写，数据开关地址，打开地址寄存器门控信号，将地址打入AR中。  
（4）关掉存储器读写和地址寄存器门控信号，数据开关输出写入数据，打开输入三态门，使存储器处于写状态，将数据打入存储器中。  
(5)实验结果图如下所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2R3ZWJsb3Zlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
图二：写11H图

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2R3ZWJsb3Zlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

图三：写14H图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2R3ZWJsb3Zlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

图四：写15H图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2R3ZWJsb3Zlcg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

读操作：  
（1）关存储器读写，将地址打入AR中。  
（2）关闭IN单元输出，使存储器处于读状态，此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中的数据内容。  
（3）实验结果如下图所示：

图五：读数据通路图  
2.4实验数据和结果分析  
2.4.1 实验结果数据  
单元地址 写入数据  
00H 11H  
01H 12H  
02H 13H  
03H 14H  
04H 15H  
2.4.1 实验结果数据  
第一步：给出以下地址并写入相应的数据  
单元地址 写入数据  
00H 11H  
01H 12H  
02H 13H  
03H 14H  
04H 15H

第二步：读出以下地址中刚写入的数据  
单元地址 读出数据  
00H 11H  
01H 12H  
02H 13H  
03H 14H  
04H 15H  
本实验是一个验证性实验，在检查实验结果之前，我们需要手动将与地址单元对应的数据输入到相应的存储器中。  
（1）将IN单元00000000打入地址寄存器AR  
（2）将数据00010001打入存储器MEM中  
（3）关闭IN单元的输出，读出MEM中的数据  
（4）将IN单元00000100打入地址寄存器AR  
（5）将数据00010101打入存储器MEM中  
（6）关闭IN单元的输出，读出MEM中的数据  
数据结果理论分析：  
(1)以00H单元写入数据11H并读出的过程为例，首先，由于数据和地址 是由同一  
个数据开关给出的，因此数据和地址要分别给出，先关掉存储器的读写，数据开关给出地址00H，将地址00H打入AR中，再关掉地址寄存器，数据开关给出数据11H，打开输入三态门，然后使存储器处于写的状态，即将11H打入存储器；读出数据也要先给出地址，再进行读操作，地址00H的给出和前面一样，然后关闭IN的输出，使存储器处于读状态，此时数据总线上的数就是11H。  
(2)存储器存储数据的原理：存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或者一个CMOS晶体管或者磁性材料的存储元，它可以存出一个二进制的代码。有若干个存储元组成一个存储单元，然后又许多存储单元组成一个存储器，就可以用来存放程序和数据了。  
(3)由于存储器最终是要挂到CPU上，所以其有一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEN的读写，由于T3的参与，可以保证写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出。IOM用来选择是对I/O设备还是对MEM进行读写操作，RD=1时为读，WR=1时为写。  
2.5、实验问题分析、思考题与小结  
（1）思考题：  
(4)1、实现IN单元的数据开关->BUS->AR的数据通路需要哪些控制信号？  
答：需要地址寄存器控制信号LDAR和数据开关控制信号IOR。  
(5)2、实现IN单元的数据开关->BUS->RAM的数据通路需要哪些控制信号？  
答：需要地址寄存器控制信号LDAR、数据开关控制信号IOR、存储器的读写控制信号WR/RD/IOM.  
(6)3、实现存储器读的数据通路需要哪些控制信号？  
答：需要存储器的读写控制信号WR/RD/IOM.  
(7)4、存储器写与存储器读的控制信号有何不同？  
答：存储器写需要数据开关控制信号IOR，而存储器读则不需要。  
(8)5、IN单元的数据开关=00000010B、IN\_B=0、CE=1、LDAR=1、T3等于一个脉冲信号实现了什么数据通路？  
答：IN单元的数据开关->BUS->AR的数据通路  
(9)6、本次试验有哪些收获？  
答：掌握了静态存储器的工作特性及数据读写方法，对数据通路及控制信号有了一定的了解。  
（2）问题分析、产生的原因以及解决方法：  
实验过程中，出现了送数据出错的问题，经过与其他同学的接线对比发现是接线问题。还有按动ST产生T3脉冲时，由于不确定什么步骤按动，导致数据通路图出现错误。通过查阅实验指导书知道T3脉冲按键时间，最终修正了数据通路图。实验过程中，我们应该要注意时序与操作台单元的开关KK1，KK3，KK2 是处于哪个档位，如本次实验，KK1，KK3为运行档，KK2为单步档。  
二、实验总结  
通过这次实验让我了解了随机存储器是如何存储和读出数据的，这实验操作很简单却让我耽误了很长时间，这让我体会到认真预习实验的重要性。通过这两次的实验也让我对数据通路及控制信号有了一定的了解。更重要的是让我对这门学科产生了更多地的兴趣，也增强了自己的动手能力，体会到了实验的乐趣，也明白随机存储器的组成结构及其原理，下次实验继续努力。

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