計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器

實(shí)驗(yàn)二SRAM靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)各種信息存儲(chǔ)與交換的中心。在程序執(zhí)行過(guò)程中，所要執(zhí)行的指令是從存儲(chǔ)器中獲取，運(yùn)算器所需要的操作數(shù)是通過(guò)程序中的訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令從存儲(chǔ)器中得到，運(yùn)算結(jié)果在程序執(zhí)行完之前又必須全部寫(xiě)到存儲(chǔ)器中，各種輸入輸出設(shè)備也直接與存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)。把程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，是馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本特征，也是計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)、連續(xù)快速工作的基礎(chǔ)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC機(jī)一臺(tái)，TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)所用的靜態(tài)存儲(chǔ)器由一片6116（2KX8bit）構(gòu)成（位于MEM單元），如圖2-1所示。6116有三個(gè)控制線：CS（片選線）、OE（讀線）、WE（寫(xiě)線），其功能如表2-1所示，當(dāng)片選有效（CS=0）時(shí)，OE=0時(shí)進(jìn)行讀操作，WE=0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作，本實(shí)驗(yàn)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(chǔ)器（MEM）最終是要掛接到CPU上，所以其還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯，使得CPU能控制MEM的讀寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)中的讀寫(xiě)控制邏輯如圖2-2所示，由于T3的參與，可以保證MEM的寫(xiě)脈寬與T3一致，T3由時(shí)序單元的TS3給出。IOM用來(lái)選擇是對(duì)I/O還是對(duì)MEM進(jìn)行讀寫(xiě)操作，RD=1時(shí)為讀，WR=1時(shí)為寫(xiě)。表2-1SRAM6116功能表CSWEOE功能1XX不選擇010讀001寫(xiě)000寫(xiě)

RDT3WRIOMXMRDXMWRXIOWXIOR圖2-2讀寫(xiě)控制邏輯XMRDXMWRXIOWXIORRDWRIN單元實(shí)驗(yàn)原理圖如圖2-3所示，存儲(chǔ)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(gè)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(gè)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(kāi)關(guān)（位于IN單元）經(jīng)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)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(shí)際容量為256字節(jié)。RDWRIN單元圖2-3存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)箱中所有單元的時(shí)序都連接至?xí)r序與操作臺(tái)單元，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。實(shí)驗(yàn)時(shí)T3由時(shí)序單元給出，其余信號(hào)由CON單元的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)模擬給出，其中IOM應(yīng)為低（即MEM操作），RD、WR高有效，MR和MW低有效，LDAR高有效。四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）關(guān)閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源，按圖2-4連接實(shí)驗(yàn)電路，并檢查無(wú)誤，圖中將用戶(hù)需要連接的信號(hào)用圓圈標(biāo)明。（2）將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔、開(kāi)關(guān)KK2置為‘單步’檔。（3）將CON單元的IOR開(kāi)關(guān)置為1（使IN單元無(wú)輸出），打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，如果聽(tīng)到有‘嘀’報(bào)警聲，說(shuō)明有總線競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉電源，重新檢查接線，直到錯(cuò)誤排除。圖2-4實(shí)驗(yàn)接線圖（4）給存儲(chǔ)器的00H、01H、02H、03H、04H地址單元中分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)11H、12H、13H、14H、15H。由前面的存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖（圖2-3）可以看出，由于數(shù)據(jù)和地址由同一個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)給出，因此數(shù)據(jù)和地址要分時(shí)寫(xiě)入，先寫(xiě)地址，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)（WR=0，RD=0），數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸出地址（IOR=0），然后打開(kāi)地址寄存器門(mén)控信號(hào)（LDAR=1），按動(dòng)ST產(chǎn)生T3脈沖，即將地址打入到AR中。再寫(xiě)數(shù)據(jù)，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)（WR=0，RD=0）和地址寄存器門(mén)控信號(hào)（LDAR=0），數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸出要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，打開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)（IOR=0），然后使存儲(chǔ)器處于寫(xiě)狀態(tài)（WR=1，RD=0，IOM=0），按動(dòng)ST產(chǎn)生T3脈沖，即將數(shù)據(jù)打入到存儲(chǔ)器中。寫(xiě)存儲(chǔ)器的流程如圖2-5所示（以向00地址單元寫(xiě)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(hào)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(xiě)入的一致。同寫(xiě)操作類(lèi)似，也要先給出地址，然后進(jìn)行讀，地址的給出和前面一樣，而在進(jìn)行讀操作時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉IN單元的輸出（IOR=1），然后使存儲(chǔ)器處于讀狀態(tài)（WR=0，RD=1，IOM=0），此時(shí)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)即為從存儲(chǔ)器當(dāng)前地址中讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容。讀存儲(chǔ)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(chǔ)器流程圖如果實(shí)驗(yàn)箱和PC聯(lián)機(jī)操作，則可通過(guò)軟件中的數(shù)據(jù)通路圖來(lái)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（軟件使用說(shuō)明請(qǐng)看附錄1），方法是：打開(kāi)軟件，選擇聯(lián)機(jī)軟件的“【實(shí)驗(yàn)】一【存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)】”，打開(kāi)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖，如圖2-7所示。進(jìn)行上面的手動(dòng)操作，每按動(dòng)一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖會(huì)有數(shù)據(jù)的流動(dòng)，反映當(dāng)前存儲(chǔ)器所做的操作（即使是對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀，也應(yīng)按動(dòng)一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖才會(huì)有數(shù)據(jù)流動(dòng)），或在軟件中選擇“【調(diào)試】一【單周期】”，其作用相當(dāng)于將時(shí)序單元的狀態(tài)開(kāi)關(guān)置為‘單步’檔后按動(dòng)了一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖也會(huì)反映當(dāng)前存儲(chǔ)器所做的操作，借助于數(shù)據(jù)通路圖，仔細(xì)分析SRAM的讀寫(xiě)過(guò)程。

數(shù)據(jù)總.線菠藏於乂XX數(shù)據(jù)總.線菠藏於乂XXX：孩cXMWRXM