组成原理实验-存储器课件

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实验三：存储器实验2实验目的理解计算机主存储器的功能、组成知识；熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器容量的方法。了解如何通过读写存储器的指令实现对58C65EEPROM芯片的读写操作。3实验说明教学计算机的主存储器用静态存储器芯片实现，由8千字的ROM区和2千字的RAM区组成，分别由2片58C65（EEPROM芯片）和2片6116（RAM芯片）实现。ROM芯片用来存放监控程序，RAM芯片用来存放用户程序和数据，以及用作监控程序临时数据和堆栈区。可以安装另外两个芯片用来实现对存储器容量进行扩展。主存字长16位，按字寻址方式读写。5

教学计算机主存储器的设计教学计算机采用单总线结构，16位的地址总线（记为AB15~AB0），16位的数据总线（记为DB15~DB0）和简化的控制总线：时钟信号：与CPU时钟同步，简化设计读写信号：由/MIO，REQ和/WE译码生成内存和IO读写信号。6

（1）地址总线（AB15~AB0）

地址总线提供读写内存用16位地址，读写输入/输出接口用8位地址。教学机的指令格式和教学机本身的特性，决定了将送往地址寄存器的地址信息只能由ALU输出。7

（2）数据总线（DB15~DB0）

数据总线是计算机各部件之间完成数据传送的线路。

出于教学机器件安全需要，教学机通过两片74LS245器件把数据总线隔断为内部总线IB与外部总线两部分。

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（3）控制总线

91B1A1GDC31392B2A2G1Y01Y11Y21Y32Y02Y1REQWEGNDMIOMWRMRDWRRDMMREQ IOREQ74LS139：双2-4译码器TH-union内存控制信号用一片双2-4译码器器件74LS139给出。10/MIO REQ /WE0 0 0 内存写 /MWR0 0 1 内存读 /MRD0 1 0 I/O写 /WR0 1 1 I/O读 /RD1 X X 不用11TH-union内存片选信号DC5138A15A14A13GNDMMREQVCCCBAG2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000~1FFF2000~3FFF4000~5FFF6000~7FFF8000~9FFFA000~BFFFC000~DFFFE000~FFFFDC574LS138:3-8译码器13（4）系统时钟及时序

用1.8432MHz的晶振经分频得到的307.2kHz作为系统时钟，用于驱动CPU、I/O总线，保持CPU与内存、I/O读写同步进行。系统时钟CPU内部的某些寄存器，通常在时钟脉冲上升沿完成接收数据的操作。这意味着每个时钟脉冲时间对应一条微指令的时间，即一个微指令周期。只有运算器的通用寄存器是用时钟脉冲的低电平接收输入数据的。3.26us14（5）教学机内存空间分配：

0~1FFFH8K×16位的ROM（用两片58C65，8K×8构成）

2000~27FFH2K×16位的RAM（用两片74LS6116，2K×8构成）

DC5138A15A14A13GNDMMREQVCCCBAG2AG2BG1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70000~1FFF2000~3FFF4000~5FFF6000~7FFF8000~9FFFA000~BFFFC000~DFFFE000~FFFF可扩展内存储器地址范围8K用于存放监控程序用于存放用户程序和数据15对主存RAM区，在给出/CS片选信号的同时，还需要给出读写操作命令信号/WE。/WE为低是写，为高是读。6116芯片还有一个/OE控制信号，已接地。对主存ROM区的访问，与读写RAM区有2点不同。

（1）还必须使用EEPROM芯片的输出允许信号/OE，执行读操作时，应使/OE信号为低电平，执行写操作时，应使/OE信号为高电平，以便控制EEPROM芯片进入编程（写入）操作状态。（2）对EEPROM芯片进行一次编程（写入）操作占用的时间要足够长，约几百个微秒，开始首先完成对相应单元原有的内容的擦除操作，接下来再用相对较长的时间把新的内容写进去。这可以通过执行一段循环子程序的办法来达到延时等待目的。（6）教学机RAM和EEPROM存储器芯片在读写控制、写入时间方面的同异之处17扩展用的引线接插孔18实验内容要完成存储器容量扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写和/OE等控制信号的正确状态；用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58系列芯片）在读写上的异同；用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确；用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（58系列芯片）进行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行；19实验步骤检查FPGA下方的插针要按下列要求短接：标有“/MWR”“RD”的插针左边两个短接，标有“/MRD”“GND”的插针右边两个短接，标有ROMLCS和RAMLCS的插针短接。2.RAM（6116）支持即时读写，可直接用A、E命令向扩展的存储器输入程序或改变内存单元的值。RAM中的内容在断电后会消失，重新启动实验机后会发现内存单元的值发生了改变。213.先将教学计算机的电源关闭，再将扩展的ROM芯片（27或28系列或28的替代产品58C65芯片）插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座，要注意芯片插入的方向，带有半圆形缺口的一方朝左插入。如果芯片插入方向不对，会导致芯片烧毁。然后锁紧插座。4.将扩展芯片右边的插针按下列方式短接：将EXTROML芯片右上方的标有“WE”和“A11”的插针下面两个短接，将它右边标有“TEC”“/CS”“FPGA”的三个插针左边两个短接，标有XTROMLCS的插针短接，标有“TEC”“OE”“GND”“FPGA”的四个插针左边的两个横着短接（写）；22扩展存储器ROMROMRAM设置跳线设置跳线设置地址跳线设置数据跳线内存储器部件235.在第四步中将标有“TEC”“/CS”“FPGA”的三个插针左边两个短接表示扩展的ROM的内存地址是从4000H开始，可用空间是4000H~5FFFH，用户可在这个范围内输入程序或改变内存单元的值。也可以将这个插针断开，将标有/CS的圆孔针与标有MEM/CS的一排圆孔针中的任意一个用导线相连；注意连接的地址范围是多少，用户可用的地址空间就是多少。6.将标有“DataBus15－8”和“DataBus7－0”的数据总线的指示灯下方的插针短接；7.将标有“AdressBus15-8”和“AdressBus7-0”的地址总线的指示灯下方的插针短接；25实验报告要求：实验目的，实验内容步骤，实验结果、实验结果的分析，对遇到的各种现象的分析，如何排除故障，自己在这次实验的心得体会与收获。并回答如下思考题思考题：1）为何能用E命令直接写EEPROM存储器58C65的存储单元，而A命令则有时不正确；2