計算機組成原理實驗靜態(tài)隨機存儲器

實驗二SRAM靜態(tài)隨機存儲器實驗存儲器是計算機各種信息存儲與交換的中心。在程序執(zhí)行過程中，所要執(zhí)行的指令是從存儲器中獲取，運算器所需要的操作數(shù)是通過程序中的訪問存儲器指令從存儲器中得到，運算結(jié)果在程序執(zhí)行完之前又必須全部寫到存儲器中，各種輸入輸出設(shè)備也直接與存儲器交換數(shù)據(jù)。把程序和數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，是馮?諾依曼型計算機的基本特征，也是計算機能夠自動、連續(xù)快速工作的基礎(chǔ)。一、實驗目的掌握靜態(tài)隨機存儲器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法。二、實驗設(shè)備PC機一臺，TD-CMA實驗系統(tǒng)一套。三、實驗原理實驗所用的靜態(tài)存儲器由一片6116（2KX8bit）構(gòu)成（位于MEM單元），如圖2-1所示。6116有三個控制線：CS（片選線）、OE（讀線）、WE（寫線），其功能如表2-1所示，當片選有效（CS=0）時，OE=0時進行讀操作，WE=0時進行寫操作，本實驗將CS常接地?！?，24A823—A922WE21—OE20—19—CS18—I/O：171I/O!165I/O15I/O,144I/O313-RAM(6116)'iE2E3E4E5hl6hl7h~l8E9E10E11E12LA7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2GND圖2-1SRAM6116引腳圖由于存儲器（MEM）最終是要掛接到CPU上，所以其還需要一個讀寫控制邏輯，使得CPU能控制MEM的讀寫，實驗中的讀寫控制邏輯如圖2-2所示，由于T3的參與，可以保證MEM的寫脈寬與T3一致，T3由時序單元的TS3給出。IOM用來選擇是對I/O還是對MEM進行讀寫操作，RD=1時為讀，WR=1時為寫。表2-1SRAM6116功能表CSWEOE功能1XX不選擇010讀001寫000寫

RDT3WRIOMXMRDXMWRXIOWXIOR圖2-2讀寫控制邏輯XMRDXMWRXIOWXIORRDWRIN單元實驗原理圖如圖2-3所示，存儲器數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線上接有8個LED燈顯示D7?D0的內(nèi)容。地址線接至地址總線，地址總線上接有8個LED燈顯示A7?A0的內(nèi)容，地址由地址鎖存器（74LS273,位于PC&AR單元）給出。數(shù)據(jù)開關(guān)（位于IN單元）經(jīng)一個三態(tài)門（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時給出地址和數(shù)據(jù)。地址寄存器為8位，接入6116的地址A7?A0，6116的高三位地址A10?A8接地，所以其實際容量為256字節(jié)。RDWRIN單元圖2-3存儲器實驗原理圖實驗箱中所有單元的時序都連接至時序與操作臺單元，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。實驗時T3由時序單元給出，其余信號由CON單元的二進制開關(guān)模擬給出，其中IOM應為低（即MEM操作），RD、WR高有效，MR和MW低有效，LDAR高有效。四、實驗步驟（1）關(guān)閉實驗系統(tǒng)電源，按圖2-4連接實驗電路，并檢查無誤，圖中將用戶需要連接的信號用圓圈標明。（2）將時序與操作臺單元的開關(guān)KK1、KK3置為運行檔、開關(guān)KK2置為‘單步’檔。（3）將CON單元的IOR開關(guān)置為1（使IN單元無輸出），打開電源開關(guān)，如果聽到有‘嘀’報警聲，說明有總線競爭現(xiàn)象，應立即關(guān)閉電源，重新檢查接線，直到錯誤排除。圖2-4實驗接線圖（4）給存儲器的00H、01H、02H、03H、04H地址單元中分別寫入數(shù)據(jù)11H、12H、13H、14H、15H。由前面的存儲器實驗原理圖（圖2-3）可以看出，由于數(shù)據(jù)和地址由同一個數(shù)據(jù)開關(guān)給出，因此數(shù)據(jù)和地址要分時寫入，先寫地址，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲器的讀寫（WR=0，RD=0），數(shù)據(jù)開關(guān)輸出地址（IOR=0），然后打開地址寄存器門控信號（LDAR=1），按動ST產(chǎn)生T3脈沖，即將地址打入到AR中。再寫數(shù)據(jù)，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲器的讀寫（WR=0，RD=0）和地址寄存器門控信號（LDAR=0），數(shù)據(jù)開關(guān)輸出要寫入的數(shù)據(jù)，打開輸入三態(tài)門（IOR=0），然后使存儲器處于寫狀態(tài)（WR=1，RD=0，IOM=0），按動ST產(chǎn)生T3脈沖，即將數(shù)據(jù)打入到存儲器中。寫存儲器的流程如圖2-5所示（以向00地址單元寫入11H為例）:IN單元置地址

（00000000FIN單元置地址

（00000000FIN單元置數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)拙入(00010001），(00010001)地址打入(00000000)WR=0RD=0IOM=0IOR=0LDAR=WR=0RD=0IOM=0IOR=0LDAR=0WR=1RD=0IOM=0IOR=0LDAR=0T3<L/IN單元置地址

（00000000：廠地址打入(00000000)關(guān)閉單元輸出讀出E數(shù)據(jù)k********)(00010001)WR二RD二IO釁IOR=LDAR(WR=0RDWR=0RD=0IOM=0IOR=0LDAR=WR=0RD=0IOM=0IOR=0LDAR=0WR=1RD=0IOM=0IOR=0LDAR=0T3<L/IN單元置地址

（00000000：廠地址打入(00000000)關(guān)閉單元輸出讀出E數(shù)據(jù)k********)(00010001)WR二RD二IO釁IOR=LDAR(WR=0RD=0IO釁0IOR=0LDAR=1T3F)WR=0RD=0IO釁0IOR=1LDAR二WR=0RD=1IO釁0IOR=1

LDAR二（5）依次讀出第00、01、02、03、04號單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前面寫入的一致。同寫操作類似，也要先給出地址，然后進行讀，地址的給出和前面一樣，而在進行讀操作時，應先關(guān)閉IN單元的輸出（IOR=1），然后使存儲器處于讀狀態(tài)（WR=0，RD=1，IOM=0），此時數(shù)據(jù)總線上的數(shù)即為從存儲器當前地址中讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容。讀存儲器的流程如圖2-6所示（以從00地址單元讀出11H為例）：圖2-6讀存儲器流程圖如果實驗箱和PC聯(lián)機操作，則可通過軟件中的數(shù)據(jù)通路圖來觀測實驗結(jié)果（軟件使用說明請看附錄1），方法是：打開軟件，選擇聯(lián)機軟件的“【實驗】一【存儲器實驗】”，打開存儲器實驗的數(shù)據(jù)通路圖，如圖2-7所示。進行上面的手動操作，每按動一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖會有數(shù)據(jù)的流動，反映當前存儲器所做的操作（即使是對存儲器進行讀，也應按動一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖才會有數(shù)據(jù)流動），或在軟件中選擇“【調(diào)試】一【單周期】”，其作用相當于將時序單元的狀態(tài)開關(guān)置為‘單步’檔后按動了一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖也會反映當前存儲器所做的操作，借助于數(shù)據(jù)通路圖，仔細分析SRAM的讀寫過程。

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