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  • 计算机组成原理-存储器实验

    万次阅读 多人点赞 2017-06-01 10:32:29
    课程名称: 计算机组成原理 系 (院): 信息工程学院 班 级: 计科 学生姓名: 学 号: 指导教师: 开课时间: 2015-2016学年第 二 学期 课程名称 计算机组成原理 实验日期 2016.4.27 实验项目...

     

     

     

     

    实 验 报 告

     

     

     

    课程名称:   计算机组成原理    

    系 (院):    信息工程学院     

    班    级:    计科       

    学生姓名:               

    学    号:           

    指导教师:                 

     开课时间: 2015-2016学年第  二 学期

     

     

     

              

     

    课程名称

    计算机组成原理

    实验日期

    2016.4.27

    实验项目名称

    存储器实验

    实验地点

    1#605

    实验类型

    √验证型    □设计型

    □综合型   

    学  时

    6

    一、实验目的及要求(本实验所涉及并要求掌握的知识点)

    实验要求:

    1.利用CMA 实验仪的con模块的控制开关,首先把地址输入到地址寄存器AR中,然后把数据从输入单元IN输入到地址寄存器AR指定的内存单元中。

    2.了解芯片6116工作原理。

     

    实验目的:

    1.       了解地址线、数据线、控制线的概念;熟悉他们的工作机理。

    2.  了解存储器芯片工作原理

    二、实验环境(本实验所使用的硬件设备和相关软件)

    1、TD-CMA计算机组成原理实验箱

    2、计算机

    三、实验内容(验步骤包括引脚的连接、控制开关的值的设定,数据流程图)

    实验原理    

    实验所用的静态存储器由一片 6116(2K×8bit)构成(位于 MEM 单元)。 6116 有三个控制线:CS(片选线)、OE(读线)、WE(写线),其功能如表 2-1-1 所示,当片选有效(CS=0)时,OE=0 时进行读操作,WE=0 时进行写操作,本实验将 CS常接地。 

    由于存储器(MEM)最终是要挂接到 CPU 上,所以其还需要一个读写控制逻辑,使得 CPU 能控制 MEM 的读写,实验中的读写控制逻辑如图 2-1-2 所示,由于 T3 的参与,可以保证 MEM 的写 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 还是对 MEM进行读写操作,RD=1 时为读,WR=1时为写。

    实验步骤  

    (1) 连接实验电路,并检查无误。将用户需要连接的信号用圆圈标明。 

    (2) 将时序与操作台单元的开关KK2置为„单拍‟档,开关KK1、KK3置为„运行‟档。

    (3) 打开电源开关,如果听到有„嘀‟报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。然后按动CON单元的CLR按钮,将运算器的A、B和FC、FZ清零。  

    (4) 给存储器的 00H、01H、02H、03H、04H 地址单元中分别写入数据 11H、12H、13H、14H、 15H。由前面的存储器实验原理可以看出,由于数据和地址由同一个数据开关给 出,因此数据和地址要分时写入,先写地址,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0),数据开关输出地址(IOR=0),然后打开地址寄存器门控信号(LDAR=1),按动 ST 产生T3 脉冲,即将地址打入到 AR 中。再写数据,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0)和地址寄存器门控信号(LDAR=0),数据开关输出要写入的数据,打开输入三态门(IOR=0),然后使存储器处于写状态(WR=1,RD=0,IOM=0),按动 ST 产生 T3 脉冲,即将数据打入到存储器中。

     (5) 依次读出第 00、01、02、03、04 号单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与前 面写入的一致。同写操作类似,也要先给出地址,然后进行读,地址的给出和前面一样,而在进行读操作时,应先关闭IN 单元的输出(IOR=1),然后使存储器处于读状态(WR=0,RD=1,IOM=0), 此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容

    (6) 如果实验箱和PC联机操作,则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果(软件使用说明请看附录一),方法是:打开软件,选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”,打开运算器实验的数据通路图。

    进行上面的手动操作,每按动一次 ST 按钮,数据通路图会有数据的流动,反映当前存储器所做的操作(即使是对存储器进行读,也应按动一次 ST 按钮,数据通路图才会有数据流动),或在软件中选择“【调试】—【单周期】”,其作用相当于将时序单元的状态开关置为‘单步’档后按动了一次 ST 按钮,数据通路图也会反映当前存储器所做的操作,借助于数据通路图,仔细分析 SRAM 的读写过程。

     

     

    四、实验结果(本实验源程序清单及运行结果或实验结论、实验设计图)

     

     

     

     

     

     

     

    五、实验总结(对本实验结果进行分析,实验心得体会及改进意见)

    在插线的过程中注意不要把两头的线插错位或插反了,否则会影响实验结果。

    通过这次实验,较好的掌握可静态存储器的工作特性及使用方法。掌握了半导体随机存储器如何存储数据及读出数据。从此次实验中懂得了在实验接线时要细心。在操作过程中,若出现问题应能在最短时间检查出问题,从而使实验过程更顺利。

    实验评语

     

    实验成绩

     

    指导教师签名:              年   月   日

     

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  • 计算机组成原理实验——存储器

    千次阅读 2020-10-29 11:28:06
    计算机组成原理实验——存储器 实验题目:存储器 预习内容: 1.多层次的存储器存储器概述 ①存储器的分类 ②存储器的分级 ③主存储器的技术指标 ⑵SRAM存储器 ①基本的静态存储元阵列 ②基本的SRAM逻辑结构 ③读/...

    计算机组成原理实验——存储器 实验题目:存储器

    预习内容:

    1.多层次的存储器
    ⑴存储器概述 ①存储器的分类
    ②存储器的分级
    ③主存储器的技术指标
    ⑵SRAM存储器 ①基本的静态存储元阵列
    ②基本的SRAM逻辑结构
    ③读/写周期波形图
    ⑶DRAM存储器 ①DRAM存储位元的记忆原理
    ②DRAM芯片的逻辑结构
    ③读/写周期、刷新周期
    ④存储器容量的扩充
    ⑷只读存储器和闪速存储器 ①只读存储器ROM
    ②FLASH存储器
    ⑸并行存储器 ①双端口存储器 ②多模块交叉存储器
    ⑹cache存储器 ①概述 ②Cache—主存的地址映射 ③替换算法

    实验目的与要求(及主要实验仪器、设备):

    1.掌握静态存储随机存储器RAM的工作特性
    2.掌握静态存储随机存储器RAM的读写方法
    实验要求
    1.做好实验预习,复习全加器的原理,掌握实验元器件的功能特性。
    2.按照实验内容与步骤的要求,独立思考,认真仔细地完成实验。
    本次实验采用的主要设备:自带电脑、74LS273(一片),静态存储器MEMORY 6116(一片),与门(一片),与非门(一片),单脉冲(一片),开关若干,灯泡若干。

    实验原理(方法与与原理分析)


    1.静态存储器芯片 6116的逻辑功能
    6116是一种数据宽度为8位(8个二进制位),容量为2048字节的静态存储器芯片,封在24引脚的封装中,封装型式如图2-7所示。6116芯片有8根双向三态数据线D7-D0,所谓三态是指输入状态,输出状态和高阻状态,高阻状态数据线处于一种特殊的“断开”状态;11根地址线A10-A0,指示芯片内部2048个存储单元号:3根控制线CS片选控制信号,低电平时,芯片可进行读写操作,高电平时,芯片保存信息不能进行读写:WE为写入控制信号,低电平时,把数据线上的信息存入地址线 A10-A0指示的存储单元中;OE为输出使能控制信号,低电平时,把地址线 A10-A0指示的存储单元中的数据读出送到数据线上。
    2.在微机系统中,常见的静态RAM 有6116、6264、62256 等。在本实验中使用的是6116。6116 为2K╳8 位的静态RAM,其逻辑图3.1如下:
    在这里插入图片描述

    图3.1 6116逻辑图
    其中A0~10 为11 根地址线,I/O0~7 为8 根数据线,CS 为片选端,OE 为数据输出选通端,WR 为写信号端。其工作方式见下表3-1:
    表3-1工作方式表
    控制信号 CS OE WR 数据线
    读 L L H 输入
    写 L X L 输出
    非选 H X X 高阻态
    实验所用的半导体静态存储器电路原理如图3.2 所示,实验中的静态存储器一片6116(2K×8)构成,其数据线接至数据总线,地址线由地址锁存器(74LS273)给出。地址灯AD0—AD7 与地址线相连,显示地址线内容。数据开关经一三态门(74LS245)连至数据总线,分时给出地址和数据。
    因地址寄存器为8 位,接入6116 的地址A7—A0,而高三位A8—A10 接地,因此其实际容量为256 字节。6116 有三个控制线:CE(片选线)、OE(读线)、WE(写线)。当片选有效(CE=0)时,OE=0时进行读操作,WE=0 时进行写操作。本实验中将OE 常接地,在此情况下,当CE=0、WE=0 时进行读操作,CE=0、WE=1 时进行写操作,其写时间与T3 脉冲宽度一致。控制信号SW-B 为低电平有效,控制信号LDAR 为高电平有效。
    在这里插入图片描述

    图3.2 存储器实验原理图

    实验步骤(程序代码与实验过程):

    1. 选择实验设备:根据实验原理图,将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中。
      搭建实验流程:将已选择的组件进行连线(鼠标从一个引脚的端点拖动到另一组件的引脚端,即完成连线)。搭建好的实验流程图如图3.3所示。
      在这里插入图片描述

    图3.3 存储器实验流程图
    2. 初始化各芯片的控制信号,仔细检查无误后点击 【电源开/关】按钮接通电源。
    3. 写存储器。给存储器的00、01、02、03、04 地址单元中分别写入数据11H、12 H、
    13 H、14 H、15 H。
    由图3.2 存储器实验原理图看出,由于数据和地址全由一个数据开关给出,因此要分
    时地给出。下面的写存储器要分两个步骤,第一步写地址,先关掉存储器的片选(CE=1),
    打开地址锁存器门控信号(LDAR=1),打开数据开关三态门(SW-B=0),由开关给出要写入的存储单元的地址,双击单脉冲产生T3 脉冲将地址输入到地址锁存器;第二步写数据,关掉地址锁存器门控信号(LDAR=0),打开存储器片选,使之处于写状态(CE=0,WE=1),由开关给出此单元要写入的数据,,双击单脉冲产生T3 脉冲将数据写入到当前的地址单元中。写其它单元依次循环上述步骤。
    写存储器流程如图3.4所示(以向00 号单元写入11H 为例)。
    在这里插入图片描述

    图3.4 写存储器流程图
    4. 读存储器。
    依次读出第00、01、02、03、04 号单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与前
    面写入的一致。同写操作类似,读每个单元也需要两步,第一步写地址,先关掉存储器的片
    选(CE=1),打开地址锁存器门控信号(LDAR=1),打开数据开关三态门(SW-B=0),由开关给出要写存储单元的地址,双击单脉冲产生T3 脉冲将地址输入到地址锁存器;第二步读存储器,关掉地址锁存器门控信号(LDAR=0),关掉数据开关三态门(SW-B=1),片选存储器,使它处于读状态(CE=0,WE=0),此时数据总线上显示的数据即为从存储器当前地址中读出的数据内容。读其它单元依次循环上述步骤。
    读存储器操作流程如图3.5所示(以从00 号单元读出11H 数据为例)
    在这里插入图片描述

    图3.5 读存储器流程图

    实验结果(数据分析与结论):

    在这里插入图片描述

    (1)通过上述所连接的图形可获取实验结果,当地址单元是01H(0000 0001)且写入数据是80H时,读出数据是(1000 0000)。
    (2)获取实验结果为,当地址单元是02H(0000 0010)且写入数据是40H时,读出数据是(0100 0000)。
    (3)写入存储单元,读出存储单元可得,当地址单元是03H(0000 0011)且写入数据是20H时,读出数据是(0010 0000)。
    (4)通过实验可得,当地址单元是04H(0000 0100)且写入数据是10H时,读出数据是(0001 0000)。
    (5)可得结果为,当地址单元是05H(0000 0101)且写入数据是08H时,读出数据是(0000 1000)。

    问题讨论:

    问:
    1.由两片6116(2K8)怎样扩展成(2K16)或(4K8)的存储器?怎样连线?
    答:
    2片6116构成2k
    16位存储器:
    把地址线并起来,
    2片6116的8根+8根数据线分别接 d0 d1 d2…d15

    展开全文
  • (1)熟悉静态随机存储器RAM和只读存储器ROM的工作特性和使用方法; (2)熟悉半导体存储器存储和读出数据的过程; (3)了解使用半导体存储器电路时的定时要求。
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  • 计算机组成原理实验2存储器实验

    千次阅读 2019-12-25 14:11:02
    一、实验学时 4学时 二、实验目的 (1)掌握 FPGA 中LPM_ROM 的设置,作为只读存储器,ROM 的工作特性和配置方法; (2)在初始化存储器编辑窗口中,编辑mif 文件,配置ROM中的数据,以 mif 格式文件加载于 LPM_ROM ...

    一、实验学时
    4学时
    二、实验目的
    (1)掌握 FPGA 中LPM_ROM 的设置,作为只读存储器,ROM 的工作特性和配置方法;
    (2)在初始化存储器编辑窗口中,编辑mif 文件,配置ROM中的数据,以 mif 格式文件加载于 LPM_ROM 中;
    (3)验证 FPGA 中 LPM_ROM 的功能。
    三、实验环境
    硬件资源:PC机或笔记本电脑,康芯实验箱;软件资源:Quartus17.1设计平台。
    四、实验原理
    ALTERA 的 FPGA 中有许多可调用的 LPM (Library Parameterized Modules)参数化的模块库,可构成如 LPM_ROM、LPM_RAM_IO、LPM_FIFO、LPM_RAM_DQ 的存储器结构。 CPU 中的重要部件,如 RAM、ROM 可直接调用他们构成,因此在 FPGA 中利用嵌入式阵列块 EAB 可以构成各种结构的存储器,LPM_ROM 是其中的一种。
    如下图2.1所示,LPM_ROM 有 3 组信号:地址信号 ADR[6…0 ]、数据信号Q[31…0]、时钟信号 CLK,其参数都是可以设定的。由于 ROM 是只读存储器,所以它的数据口是单向的输出端口,ROM 中的数据是在对 FPGA 现场配置时,通过配置文件一起写入存储单元的。
    LPM_RAM 有 5 组信号:地址信号 ADR[6…0 ]、数据信号Q[31…0]、时钟信号 CLK,数据信号DATA[31…0],写使能WREN控制DATA[31…0]将数据写入存储单元,其参数都是可以设定的。由于 RAM 是读写存储器,所以它的数据口是双向的。

    ROM
    在这里插入图片描述
    RAM
    在这里插入图片描述

    图2.1 实验原理图

    五、实验结果
    本实验仿真波形如图2所示。ROM中,ADR是输入信号,CLK是控制信号,Q是输出信号;RAM中,ADR,DATA是输入信号,CLK,WREN是控制信号,Q是输出信号,仿真波形的正确性在康芯实验箱上得到了验证。
    ROM
    在这里插入图片描述
    RAM
    在这里插入图片描述
    图2.2 仿真波形图

    六、实验讨论与总结

    展开全文
  • 1.实现静态存储随机存储器RAM的工作特性 ...本次实验采用的主要设备:自带电脑、74LS273(一片),静态存储器MEMORY 6116(一片),与门(一片),与非门(一片),单脉冲(一片),开关若干,灯泡若干。
  • 计算机组成原理 实验存储器实现

    千次阅读 2020-07-01 13:48:58
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    如果对我的实验报告感兴趣,可以考虑我的计组实验专栏

    计算机组成原理专栏链接

    1.实验内容

    (1)确定存储器宽度、深度和写使能位数,设计实验的方案。
    (2)根据设计的实验方案,编写相应代码。
    (3)对编写的代码进行仿真,得到正确的波形图。
    (4)将程序下载到实验箱运行、观察、修改。

    2.基本要求

    (1)了解只读存储器 ROM 和随机存取存储器 RAM 的原理。
    (2)理解 ROM 读取数据及 RAM 读取、写入数据的过程。
    (3)理解计算机中存储器地址编址和数据索引方法。
    (4)熟练掌握设计工具和仿真工具。

    3.实验过程

    用6116来作为存储器芯片,设计实验静态随机访问存储芯片,模拟主存存储情况
    电路图
    在这里插入图片描述
    实验操作:
    在地址 0001 1000中写入数据 F8 (1111 1000)

    1.向MAR写入地址 0001 1000
    在这里插入图片描述

    2.向主存写入数据 F8

    image.png

    3.读出数据
    (1)此时关闭输入,主存切换为读
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    (2)将数据读入 U6,并输出至显示器
    在这里插入图片描述

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