實(shí)驗(yàn)二 雙端口存儲(chǔ)器原理實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)二 雙端口存儲(chǔ)器原理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解雙端口靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器IDT7132的工作特性及使用方法。（2）了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器怎樣存儲(chǔ)和讀出數(shù)據(jù)。（3）了解雙端口存儲(chǔ)器怎樣并行讀寫，產(chǎn)生沖突的情況如何。二、實(shí)驗(yàn)電路圖7 雙端口存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)電路圖圖7示出了雙端口存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn)電路圖。這里使用了一片IDT7132（U36）(2048×8位)，兩個(gè)端口的地址輸入A8A10引腳接地，因此實(shí)際使用存儲(chǔ)容量為256字節(jié)。左端口的數(shù)據(jù)部分連接數(shù)據(jù)總線DBUS7DBUS0，右端口的數(shù)據(jù)部分連接指令總線INS7INS0。一片GAL22V10(U37)作為左端口的地址寄存器（AR），內(nèi)部具有地址遞增的功能

2、。兩片位的74HC298(U28、U27)作為右端口的地址寄存器（AR2H、AR2L），帶有選擇輸入地址源的功能。使用兩組發(fā)光二極管指示燈顯示地址和數(shù)據(jù)：通過開關(guān)IR/DBUS切換顯示數(shù)據(jù)總線DBUS和指令寄存器IR的數(shù)據(jù)，通過開關(guān)AR1/AR2切換顯示左右兩個(gè)端口的存儲(chǔ)地址。寫入數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作板上的二進(jìn)制開關(guān)SW0SW7設(shè)置，并經(jīng)過SW_BUS三態(tài)門74HC244(U38)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線DBUS上。指令總線INS的指令代碼輸出到指令寄存器IR(U20)，這是一片74HC374。存儲(chǔ)器IDT7132有6個(gè)控制引腳：CEL#、LRW、OEL#、CER#、RRW、OER#。CEL#、LRW、OE

3、L#控制左端口讀、寫操作，CER#、RRW、OER#控制右端口讀、寫操作。CEL#為左端口選擇引腳，低有效。當(dāng)CEL# =1 時(shí)，禁止左端口讀、寫操作；當(dāng)CEL# =0 時(shí)，允許左端口讀、寫操作。當(dāng)LRW為高時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作；當(dāng)LRW為低時(shí)，左端口進(jìn)行寫操作。當(dāng)OEL#為低時(shí)，將左端口讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線DBUS上；當(dāng)OEL#為高時(shí)，禁止左端口讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線DBUS上。CER#、RRW、OER#控制右端口讀、寫操作的方式與CEL#、LRW、OER#控制左端口讀、寫操作的方式類似，不過右端口讀出的數(shù)據(jù)放到指令總線上而不是數(shù)據(jù)總線上。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的OEL#由LRW經(jīng)反相產(chǎn)生。當(dāng)CEL#=

4、0且LRW=1時(shí)，左端口進(jìn)行讀操作，同時(shí)將讀出的數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線DBUS上。當(dāng)CER#=0且LRW=0時(shí)，在T3的上升沿開始進(jìn)行寫操作，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上已連接T3到時(shí)序發(fā)生器的T3輸出。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上OER#已固定接地，RRW固定接高電平，CER#由CER反相產(chǎn)生，因此當(dāng)CER=1且LDIR=1時(shí),右端口讀出的指令在T4的上升沿打入IR寄存器。存儲(chǔ)器的地址由地址寄存器AR1、AR2提供，而AR1和AR2的內(nèi)容根據(jù)數(shù)碼開關(guān)SW0SW7設(shè)置產(chǎn)生，并經(jīng)三態(tài)門SW_BUS發(fā)送到數(shù)據(jù)總線時(shí)被AR1或AR2接收, 三態(tài)門的控制信號SW_BUS#是低電平有效。數(shù)據(jù)總線DBUS有5個(gè)數(shù)據(jù)來源：

5、運(yùn)算器ALU，寄存器堆RF，控制臺(tái)開關(guān)SW0SW7，雙端口存儲(chǔ)器IDT7132和中斷地址寄存器IAR。在任何時(shí)刻，都不允許2個(gè)或者2個(gè)以上的數(shù)據(jù)源同時(shí)向數(shù)據(jù)總線DBUS輸送數(shù)據(jù),只允許1個(gè)(或者沒有)數(shù)據(jù)源向數(shù)據(jù)總線DBUS輸送數(shù)據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)中，為了保證數(shù)據(jù)的正確設(shè)置和觀察，請令RS_BUS# = 1, ALU_BUS = 0, IAR_BUS# = 1。AR1的控制信號是LDAR1和AR1_INC。當(dāng)LDAR1 = 1時(shí)，AR1從DBUS接收地址；當(dāng)AR1_INC =1時(shí),使AR1中的存儲(chǔ)器地址增加；在T4的上升沿,產(chǎn)生新的地址；LDAR1和AR1_INC兩者不可同時(shí)為。AR2的控制信號是L

6、DAR2和M3。當(dāng)M3 =1 時(shí)，AR2從數(shù)據(jù)總線DBUS接收數(shù)據(jù)；當(dāng)M3=0 時(shí)，AR2以PC總線PC0PC7作為數(shù)據(jù)來源。當(dāng)LDAR2=1時(shí)，在T2的下降沿，將新的PC值打入AR2。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）TEC計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1臺(tái)（2）雙蹤示波器一臺(tái)（3）直流萬用表一只（4）邏輯測試筆一支四、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）按圖7所示，將有關(guān)控制信號和二進(jìn)制開關(guān)對應(yīng)接好，仔細(xì)復(fù)查一遍，然后接通電源。（2）將數(shù)碼開關(guān)SW0SW7（SW0是最低位）設(shè)置為00H，將此數(shù)據(jù)作為地址置入AR1；然后重新設(shè)置二進(jìn)制開關(guān)控制，將數(shù)碼開關(guān)SW0SW7上的數(shù)00H寫入RAM第0號單元。依此方法，在存儲(chǔ)器10H單元寫入數(shù)據(jù)1

7、0H，20H單元寫入20H，30H單元寫入30H，40H號單元寫入40H。共存入5個(gè)數(shù)據(jù)。使用雙端口存儲(chǔ)器的左端口，依次讀出存儲(chǔ)器第00H、10H、20H、30H、40H單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與該單元的地址號相同。請記錄數(shù)據(jù)。注意：總線上禁止兩個(gè)以上部件同時(shí)向總線輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀出操作時(shí)，必須關(guān)閉SW_BUS三態(tài)門！而當(dāng)向AR1送入地址時(shí)，雙端口存儲(chǔ)器不能被選中。（3）通過雙端口存儲(chǔ)器右端口（指令端口），依次把存儲(chǔ)器第00H、10H、20H、30H、40H單元中的內(nèi)容置入指令寄存器IR，觀察結(jié)果是否與（2）相同，并記錄數(shù)據(jù)。（4）雙端口存儲(chǔ)器的并行讀寫和訪問沖突測試。

8、置CEL#=0且CER=，使存儲(chǔ)器左、右端口同時(shí)被選中。當(dāng)AR1和AR2的地址不相同時(shí)，沒有訪問沖突；地址相同時(shí)，由于都是讀出操作，也不沖突。如果左、右端口地址相同且一個(gè)進(jìn)行讀操作、另一個(gè)進(jìn)行寫操作，則發(fā)生沖突。要檢測沖突，可以用示波器測試BUSYL和BUSYR插孔（分別是兩個(gè)端口的“忙”信號輸出）。BUSY為0時(shí)不一定發(fā)生沖突，但發(fā)生沖突時(shí)，BUSY一定為0。當(dāng)某一個(gè)端口（無論是左端口還是右端口）的BUSY = 0時(shí)，對該端口的寫操作被IDT7132忽略掉。五、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）接線IAR_BUS#接VCC，ALU_BUS接GND，RS_BUS#接VCC，禁止中斷地址寄存器、運(yùn)算器、多

9、端口寄存器堆RF向數(shù)據(jù)總線DBUS送數(shù)據(jù)。AR1_INC接GND，M3接VCC，使地址寄存器AR1和AR2從數(shù)據(jù)總線DBUS取得地址數(shù)據(jù)。CEL#接K0，LRW接K1，CER接K2, LDAR1接K3，LDAR2接K4，SW_BUS#接K5，LDIR接K6。置DP=1，DB=0，DZ=0，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于單拍狀態(tài)。合上電源。按復(fù)位按鈕CLR#，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。（2）向存儲(chǔ)器寫數(shù)，并讀出進(jìn)行檢查。1.令K0 (CEL#)=1，K1(LRW)=1，K2(CER)=0，K3(LDAR1)=1，K4(LDAR2)=0，K5 (SW_BUS#)=0， K6(LDIR)=0。將IR/DBUS開關(guān)撥到D

10、BUS位置，將 AR1/AR2開關(guān)撥到AR1位置。置SW7-SW0=00H，按一次QD按鈕，將00H寫入AR1，綠色的地址指示燈應(yīng)顯示00H。再令K3(LDAR1)=0，K0(CEL#)=0，K1(LRW)=0，按一次QD按鈕，則將00H數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器的00H單元。依次重復(fù)進(jìn)行，在存儲(chǔ)器10H單元寫入數(shù)據(jù)10H，20H單元寫入20H，30H單元寫入30H，40H單元寫入40H，共存入5個(gè)數(shù)據(jù)。2令K0 (CEL#)=1，K1(LRW)=1，K2(CER)=0，K3(LDAR1)=1，K4(LDAR2)=0，K5 (SW_BUS#)=0，K6(LDIR)=0。將IR/DBUS開關(guān)撥到DBUS位置

11、，將ARl/AR2開關(guān)撥到AR1位置。置SW7-SW0=00H，按一次QD按鈕，將00H寫入AR1，綠色的地址指示燈應(yīng)顯示00H。令K5(SW_BUS#)=1，然后令K3(LDAR1)=0，K0(CEL#)=0，K1(LRW) =l，則讀出存儲(chǔ)器的00H單元的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)顯示在DBUS數(shù)據(jù)指示燈上，應(yīng)為00H。照此方法，可依次讀出存儲(chǔ)器單元l0H、20H、30H、40H的數(shù)據(jù) 。（3）讀出存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，寫入IR。令K0(CEL#)=l，K1(LRW)=l，K2(CER)=0，K3(LDAR1)=0，K4(LDAR2)=1，K5 (SW_BUS#)=0，K6(LDIR)=0。將IR/DBUS

12、開關(guān)撥到IR位置，將ARl/AR2開關(guān)撥到AR2位置。置SW7-SW0=00H，按一次QD按鈕，將00H寫入AR2，綠色的地址指示燈應(yīng)顯示00H。令K4(LDAR2)=0，K2(CER)=l，K6(LDIR)=1，按一次QD按鈕，則從右端口讀出存儲(chǔ)器的00H單元的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)寫入指令寄存器IR，顯示在IR數(shù)據(jù)指示燈上，應(yīng)為00H。照此方法，可從右端口依次讀出存儲(chǔ)器單元l0H、20H、30H、40H的數(shù)據(jù)，寫入指令寄存器IR。（4）雙端口存儲(chǔ)器的并行讀寫和訪問沖突測試1.令K0(CEL#)=l，K1(LRW)=l，K2(CER)=0，K3(LDAR1)=l，K4(LDAR2)=0，K5 (SW_BUS#)=0，K6(LDIR)=0。將ARl/AR2開關(guān)撥到AR1位置。置SW7-SW0=38H，按一次QD按鈕，將38H寫入AR1，綠色的地址指示燈應(yīng)顯示38H。令K3(LDAR1)=0，K4(LDAR2)= l，K5(SW_BUS#)=0將ARl/AR2開關(guān)撥到AR2位置。置SW7-SW0=38H，按一次QD按鈕，將38H寫入AR2，綠色的地址指示燈應(yīng)顯示38H。2. 先令K2(CER)=1，K0(CEL#)=1，用示波器探頭(或邏輯筆)測試BUSYL插孔，BUSYL應(yīng)為高電平。保持K2(CER)不變，將K0(CEL#)撥動(dòng)到0位置，示波器上(