学生实验报告

实验课名称：计算机组成原理
实验项目名称：静态随机存储器实验

一、实验名称：

静态随机存储器实验

二、实验目的：

（1）掌握静态随机存储器RAM工作特性
（2）掌握静态随机存储器的数据读写方法

三、实验要求：

通过一个静态存储器随机实验，了解静态存储器的组成原理、工作原理，了解静态存储器的基本结构，设计一个利用静态随机存储器读写数据的实验。

四、实验内容：

实验所用的静态存储器由-片6116 (2KX 8bit)构成(位于MEM单元)，如下图所示。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-致, T3由时序单元的TS3给出(时序单元的介绍见附录2)。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。

实验原理图如图2-1-3所示，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A.7…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) 连至数据总线，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都连接至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高有效，MR和MW低有效，LDAR高有效。

五、实验设备及工具：

PC机一台，TD-CMA实验系统一套

六、实验过程详述：

(1)关闭实验系统电源，按图2-1-4连接实验电路，并检查无误，图中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KK1、KK3置为运行档、开关KK2置为‘单步’档。
(3)将CON单元的IOR开关置为1 (使IN单元无输出),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。

(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图(图2-1-3)可以看出，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。写存储器的流程如图2-1-5所示(以向00地址单元写入11H为例)

(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。读存储器的流程如图2-1-6所示(以从00地址单元读出11H为例)

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1)，方法是:打开软件，选择联机软件的“[实验] - [存储器实验]”，打开存储器实验的数据通路图，如图2-1-7所示。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]一[ 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。

七、实验结果与分析：

结果
预先向内存中写入数据后，再逐一读取内存的内容，通过观察指示灯可以得出内存中的内容与写入的数据一致。

分析
预先在规定的内存中写入数据,通过控制WR、RD等控制信息，在IN单元拨动数据，向内存中写入数据。然后同样利用WR、RD等控制信息，将内存单元中的数据输出到OUT单元，通过指示灯可以判定数据的正确与否。

八、心得体会：

在本次实验中，自己对存储器的了解更近深了一点。实验以前，只是认为存储器只是用来存储数据、指令的一个空间，CPU对它的操作无非就是简单的读、写操作，在系统内部的实现过程应该都是很简单。但是当自己动手做完这个实验后，发现在自己看来很简单的读、写操作，在处理的时候具有会这么有条不紊，而且其严谨程度令人学习。通过本次实验，自己了解了通过IN单元输入数据，然后将其送入内存空间、将内存空间中的数据取出，送入OUT单元。在数据流动的过程中，每个CPU周期所执行的操作是不一样的。但是有相同点的就是第一步都是先提取指令、放入指令寄存器…在进行上述操作时，数据流的控制由微指令控制。最后通过读取内存单元的数据，对比输入数据，发现一致的时候，觉得计算机的工作方式设计真的厉害，将我们平时常规的操作划分成一套有序的逻辑控制，从而完成我们需要进行的操作。

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