静态随机存储器实验报告

《计算机组成原理》

实验报告（2019-2020学年第一学期）项目名称：静态随机存储器实验序号：02专业：计算机科学与技术班级:18计算机卓越1班姓名：ZRZ学号：1810716643指导教师：许高攀成绩：计算机与信息工程学院2019年11月4日1实验目的及要求掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。2实验设备（环境）及要求PC机一台，TD-CMA实验系统一套。3实验内容与步骤实验原理：实验所用的静态存储器由一片6116（2KX8bit）构成（位于MEM单元），如图1所示。6116有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线），其功能如表1所示，当片选有效（CS=0）时，0E=0时进行读操作，WE=0时进行写操作，本实验将CS常接地。VceASA9WEOEA10CSL07V06VO5VO4I/O3RAM(6M6)1-2-3W4-5-6-7-S-9-10^11^12-A7A6A5A4A3A2AlAOLOO1.0JUO2GND图1：SRAM6116引脚图由于存储器（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所示，由于T3的参与，可以保证MEM的写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出。I0M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。

表1：SRAM6116功能表CS’WE’OE’功能1XX不选择010读001写000写MR图2：读写控制逻辑XIOR实验原理图如图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A7-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・・・MR图2：读写控制逻辑XIOR实验原理图如图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A7-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。I.DAK~1W篇I76116Fdl.WM<■74L5215中•元图3：存储器实验原理图为低（即MEM操作）实验步骤:按图连接电路（1）按图连接电路（1）图4：实验接线图（2）（3）将时序与操作台单元的开关KK2置为‘单步’档，开关KK1、KK3置为‘运行’档。（2）（3）将CON单元的IOR开关置为1（目的是为了使5单元无输出），然后打开电源开关，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）开始进行静态随机存储器写操作（给存储器的（00）h地址单元中写入数据（11）H）①先关掉存储器的读写控制按钮WR、RD，将WR、RD置为0，同时也关闭数据开关输出地址IOR，也令其置为0，然后打开地址寄存器门控信号LDAR，令LDAR为1，按动ST产生T3脉冲，即将地址打入到AR中。这一步的目的是确定我们要将接下来的数据写入哪个地址。②接下来正式写入数据，先关掉存储器的读写控制按钮WR、RD，将WR、RD置为0，同时也关闭数据开关输出地址IOR，也令其置为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。IN单元置地址（OWOOOOO；►地址打AAK(WOOOCKiO"TT、单J匚胃数抿CflOOlOOOC—>(00010001：/\WR-CRD-CT0«=C.IOR-CLDAR-C\/("=c\RD=-CION=CTOR=CI.DAR=1/\UTI-RD-C[OM=<：I0R=(1【mi?-C\//ftp=J'RD=CI0M=cTOR=C1..DAR=C〈冒=n/图5：写存储器流程图（以向（00）h地址单元写入（11）h为例）（5）开始进行静态随机存储器读操作（从存储器的（00）h地址单元中读出数据（11）H）①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。图6：读存储器流程图（以向（00）h地址单元读出（11）h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，方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】一【存储器实验】”，打开存储器实验的数据通路图，如图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。

图7：数据通路图4实验结果与数据处理写入数据(1)将IN单元地址置为00000000,WR/RD/IOM/为0/0/0,IOR=0,LDAR=1,按动ST产生T3脉冲，即将地址打入AR中，如图：图8：写入地址图⑵写入数据：将IN单元数据置为00010001，WR/RD/IOM/为1/0/0,IOR=0，LDAR=0，按动ST产生T3脉冲，如图：

图9：写入数据图读出数据⑴将IN单元地址置为00000000,WR/RD/IOM/为0/0/0,IOR=0,LDAR=1,按动ST产生T3脉冲，即将地址打AAR中，如图：存储器实验数据皆图10：读出数据图分析数据由实验箱和PC联机操作，我们通过软件中的数据通路图可以观测到实验结果与我们预想的一致，则本次读写操作实验是成功的，所以当我们想再次写入数据并读取时，可以按以上步骤进行操作。我们从实验可以分析出MEM单元下半部分的二进制数记录的是我们写入数据或者想要读出数据的地址，而MEM上半部分则会显示我们读取相应地址所对应的数据，地址从IN单元被输送到AR单元后又被送至MEN，数据则从IN单元至数据总线后又进入MEN单元。总的来说，实现IN单元的数据开关到AR的数据通路需要地址寄存器门控制信号LDAR和数据开关控制信号IOR；实现IN单元的数据开关到RAM的数据通路需要地址寄存器门控制信号LDAR、数据开关控制信号IOR和存储器的读写控制信号WR/RD/IOM；实现存储器读的数据通路需要存储器的读控制信号WR/RD/IOMo5分析与讨论(心得)通过本次实验基本了解了静态随机存储器的组成结构。初步掌握了静态随机存储器的工作原理，学会了将数据写入静态随机存储器并且正确地读出相应的数据，也加强了自己的理解性和掌握程度。同时通过自己亲手实验，更加清楚了静态随机存储器在工作时的基本流程，将二进制数据通过IN单元分别输入静态随