双端口存储器原理实验

1、华中科技大学实验报告实验名称 双端口存储器原理实验 成绩 实验日期 第 2 次试验 指导老师 陈国平 专业 计科 班号 组别 学生姓名 同组学生 一、实验目的1. 了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法2. 了解半导体存储器怎样存储和读取数据。3. 了解双端口存储器怎样并行读写，并分析冲突产生的情况。二、实验电路图3.2示出了双端口存储器的实验电路图。这里使用一片IDT7132（2048×8位），两个端口的地址输入A8A10引脚接地，因此实际使用的存储容量为256字节。左端口的数据输出接数据总线DBUS，右端口的数据输出端接指令总线IBUS。IDT7132有六个控制

2、引脚：CEL#、LR/W#、OEL#、CER#、RR/W#、OER#。CEL#、LR/W#、OEL#控制左端口读、写操作；CER#、RR/W#、OER#控制右端口的读写操作。CEL#为左端口选择引脚，低电平有效；当CEL#1时，禁止对左端口的读、写操作。LR/W#控制对左端口的读写。当LR/W#=1时，左端口进行读操作；LR/W#0时，左端口进行写操作。OEL#的作用等同于三态门，当OEL#0时，允许左端口读出的数据送到数据总线DBUS上；当OEL#1时，禁止左端口的数据放到DBUS。因此，为便于理解，在以后的实验中，我们将OEL#引脚称为RAM_BUS#。控制右端口的三个引脚与左端口的三个完

3、全类似，这里不再赘述。有两点需要说明：（1） 右端口读出的数据（更确切的说法是指令）放到指令总线IBUS上而不是数据总线DBUS，然后送到指令寄存器IR。（2） 所有数据/指令的写入都使用左端口，右端口作为指令端口，不需要进行数据的写入，因此我们将右端口处理成一个只读端口，已将RR/W#固定接高电平，OER#固定接地。这两点请同学好好理解。存储器左端口的地址寄存器AR和右端口的地址寄存器PC都使用2片74LS163，具有地址递增的功能。同时，PC在以后的实验当中也起到程序计数器的作用。左右端口的数据和左右端口的地址都有特定的显示灯显示。存储器地址和写入数据都由实验台操作板上的二进制开关分时给出

4、。当LDAR#0时，AR在T2时从DBUS接收来自SW7SW0的地址；当AR11时，在T2存储器地址加1。LDAR#和AR1不能同时有效。在下一个时钟周期，令CEL#0，LR/W#0，则在T2的上升沿开始进行写操作，将SW7SW07设置的数据经DBUS写入存储器。三、实验任务1. 按图3.2所示，将有关控制信号和二进制开关对应接好，仔细复查一遍，然后接通电源。2. 将二进制数码开关SW7SW0（SW0为最低位）设置为00H，将其作为存储器地址置入AR；然后将二进制开关的00H作为数据写入RAM中。用这个方法，向存储器的10H、20H、30H、40H单元依次写入10H、20H、30H和40H。3

5、. 使用存储器的左端口，依次将第2步存入的5个数据读出，观察各单元中存入的数据是否正确。记录数据。注意：禁止两个或两个以上的数据源同时向数据总线上发送数据！在本实验中，当存储器进行读出操作时，务必将SW_BUS#的三态门关闭。而当向AR送入数据时，双端口存储器也不能被选中。4. 通过存储器的右端口，将第2步存入的5个数据读出，观察结果是否与第3步结果相同。记录数据。5. 双端口存储器的并行读写和访问冲突。将CEL#、CER#同时置为0，使存储器的左右端口同时被选中。当AR和PC的地址不相同时，没有访问冲突；地址相同时，由于都是读操作，也不会冲突。如果左右端口地址相同，且一个进行读操作，一个进行

6、写操作，就会发生冲突。检测冲突的方法：观察两个端口的“忙”信号输出指示灯BUSYL#和BUSYR#。BUSYL#/BUSYR#灯亮（为0）时，不一定发生冲突，但发生冲突时，BUSYL#/BUSYR#必定亮。 四、实验要求1. 做好实验预习，掌握IDT7132双端口存储器的功能特性和使用方法。2. 写出实验报告，内容是：(1) 实验目的。(2) 实验任务3的数据表格。(3) 实验任务4的数据表格。(4) 实验任务5的检测结果。五、实验步骤 1. 置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置。 按电路图要求,将有关控制信号和二进制开关对应接好,反复检查后,接通电源。数据通路LDAR#LDPC#CEL

7、#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6AR+1 和 PC+1 两个信号接地.3. 将二进制数码开关SW7-SW0(SW0为最低位)设置为00H,将其作为存储器地址置入AR;然后将二进制开关的00H作为数据写入RAM中.用这个方法,向存储器的10H,20H,30H,40H单元依次写入10H,20H,30H,40H.任务:将00H,10H,20H,30H,40H分别写入存储器单元00H,10H,20H,30H,40H.(1) 令K0(LDAR#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS

8、#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态0×1×110  置SW7-SW0=00H, SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮,将00H打入地址寄存器AR.(2) 令K0(LDAR#)=1, K2(CEL#)=0, K3(LR/W#)=0, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K

9、3K4K5K6状态1×00110  置SW7-SW0=00H, SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮,将00H写入存储器00H单元.(3) 重复1和2,只是改变SW7-SW0分别为10H,20H,30H,40H,分别将10H,20H,30H,40H  写入存储器单元10H,20H,30H,40H. 实验数据记录表：存储单元地址存储单元数据/指令00H00H10H10H20H20H30H30H40H40H3.使用存储器的左端口,依次将第2步存入的5个数据读出,观察各单元中存入的数据是否正确.记录数据。（注意:禁止两个或

10、两个以上的数据源同时向数据总线上发送数据!在本实验中,当存储器进行读出操作时,务必将SW_BUS#的三态门关闭.而当向AR送入数据时,双端口存储器也不能被选中. ）任务:从左端口读出存储器00H,10H,20H,30H,40H的内容.(1) 令K0(LDAR#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态0×1×110  置SW7-SW0=00H, S

11、W7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮,将00H打入地址寄存器AR.(2) 先令 K6(SW_BUS#)=1,再令 K2(CEL#)=0, K3(LR/W#)=1, K4(RAM_BUS#)=0, K5(CER#)=1,则在数据总线DBUS上显示出存储器单元00H的内容00H。(3) 重复1和2的方法,只是改变1中SW7-SW0的值分别为10H,20H,30H,40H,则可在数据总线DBUS上观察到存储器单元10H,20H,30H,40H的内容分别为10H,20H,30H,40H.实验结果记录表1：存储单元地址存储单元数据/指令DBUS显示结果00H00H00

12、00000010H10H0001000020H20H0010000030H30H0011000040H40H010000004.通过存储器的右端口,将第2步存入的5个数据读出,观察结果是否与第3步结果相同.记录数据。任务:从右端口读出存储器00H,10H,20H,30H,40H的内容.(1) 令K1(LDPC#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态×01×110 

13、 置SW7-SW0=00H, SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮,将00H打入PC.(2) 令 K6(SW_BUS#)=1, K2(CEL#)=1, K5(CER#)=1,则在指令总线IBUS上显示出存储器单元00H的内容00H.(3) 重复1和2的方法,只是改变1中SW7-SW0的值分别为10H,20H,30H,40H,则可在指令总线IBUS上观察到存储器单元10H,20H,30H,40H的内容分别为10H,20H,30H,40H.实验结果记录表2：存储单元地址存储单元数据/指令IBUS显示结果00H00H0000000010H10H0001

14、000020H20H0010000030H30H0011000040H40H010000005.双端口存储器的并行读写和访问冲突。(1) 令K0(LDAR#)=0, K1(LDPC#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1,K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态001×110置SW7-SW0=30H, SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000110000按QD按钮,将30H打入地址寄存器AR和程序计数器P

15、C.(2) 置K6(SW_BUS#)=1, K3(LR/W#)=1, K4(RAM_BUS#)=0.先令K5(CER#)=0, K2(CEL#)=1,这时BUSYL#指令灯不亮.令K2(CEL#)=0,这时BUSYL#指令灯亮,表示左端口在右端口之后和右端口同时对同一个地址读,数据总线DBUS显示30H,指令总线IBUS也显示30H.再令K2(CEL#)=1,BUSYL#指示灯恢复不亮.(3) 置K6(SW_BUS#)=1, K3(LR/W#)=1, K4(RAM_BUS#)=0.先令K2(CEL#)=0, K5(CER#)=1,这时BUSYR#指示灯不亮.令K5(CER#)=0,这时BUSYR#指示灯亮,表示右端口在左端口之后和左端口同时对同一个地址读,数据总线DBUS显示30H,指令总线IBUS也显示30H.再令K5(CER#)=1, BUSYR#指示灯恢复不亮.（注意：将CEL#,CER#同时置为0,使存储器的左右端口同时被选中.当AR和PC的地址不相同时,由于都是读操作,也不会冲