计算机组成原理实验—

计算机组成原理实验——存储器

article/2025/9/16 9:20:13

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）：

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。

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）。