计算机组成原理实验双端口存储器实验.docx
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计算机组成原理实验双端口存储器实验.docx
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计算机组成原理实验双端口存储器实验
计算机组成原理课程实验报告
9.4双端口存储器实验
姓名:
曾国江
学号:
系别:
计算机工程学院
班级:
网络工程1班
指导老师:
完成时间:
评语:
得分:
一、实验目的
(1)了解双端口静态随机存储器IDT7132的工作特性及使用方法。
(2)了解半导体存储器怎样存储和读出数据。
(3)了解双端口存储器怎样并行读写,产生冲突的情况如何。
二、实验电路
图9.6示出了双端口存储器的实验电路图。
这里使用了一片IDT7132(U36)(2048×8位),两个端口的地址输入A8—A10引脚接地,因此实际使用存储容量为256字节。
左端口的数据部分连接数据总线DBUS7—DBUS0,右端口的数据部分连接指令总线INS7—INS0。
存储器IDT7132有6个控制引脚:
CEL#、LRW、OEL#、CER#、RRW、OER#。
CEL#、LRW、OEL#控制左端口读、写操作,CER#、RRW、OER#控制右端口读、写操作。
CEL#为左端口选择引脚,低有效。
当CEL#=1时,禁止左端口读、写操作;当CEL#=0时,允许左端口读、写操作。
当LRW为高时,左端口进行读操作;当LRW为低时,左端口进行写操作。
当OEL#为低时,将左端口读出的数据放到数据总线DBUS上;当OEL#为高时,禁止左端口读出的数据放到数据总线DBUS上。
CER#、RRW、OER#控制右端口读、写操作的方式与CEL#、LRW、OER#控制左端口读、写操作的方式类似,不过右端口读出的数据放到指令总线上而不是数据总线上。
实验台上的OEL#由LRW经反相产生。
当CEL#=0且LRW=1时,左端口进行读操作,同时将读出的数据放到数据总线DBUS上。
当CER#=0且LRW=0时,在T3的上升沿开始进行写操作,将数据总线上的数据写入存储器。
实验台上已连接T3到时序发生器的T3输出。
实验台上OER#已固定接地,RRW固定接高电平,CER#由CER反相产生,因此当CER=1且LDIR=1时,右端口读出的指令在T4的上升沿打入IR寄存器。
存储器的地址由地址寄存器AR1、AR2提供,而AR1和AR2的内容根据数码开关SW0—SW7设置产生,并经三态门SW_BUS发送到数据总线时被AR1或AR2接收,三态门的控制信号SW_BUS#是低电平有效。
数据总线DBUS有5个数据来源:
运算器ALU,寄存器堆RF,控制台开关SW0—SW7,双端口存储器IDT7132和中断地址寄存器IAR。
在任何时刻,都不允许2个或者2个以上的数据源同时向数据总线DBUS输送数据,只允许1个(或者没有)数据源向数据总线DBUS输送数据。
在本实验中,为了保证数据的正确设置和观察,请令RS_BUS#=1,ALU_BUS=0,IAR_BUS#=1。
AR1的控制信号是LDAR1和AR1_INC。
当LDAR1=1时,AR1从DBUS接收地址;当AR1_INC=1时,使AR1中的存储器地址增加1;在T4的上升沿,产生新的地址;LDAR1和AR1_INC两者不可同时为1。
AR2的控制信号是LDAR2和M3。
当M3=1时,AR2从数据总线DBUS接收数据;当M3=0时,AR2以PC总线PC0—PC7作为数据来源。
当LDAR2=1时,在T2的下降沿,将新的PC值打入AR2。
三、实验设备
(1)TEC-4计算机组成原理实验系统1台
(2)双踪示波器一台
(3)逻辑测试笔一支
四、实验任务
(1)按图7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)将数码开关SW0—SW7(SW0是最低位)设置为00H,将此数据作为地址置入AR1;然后重新设置二进制开关控制,将数码开关SW0—SW7上的数00H写入RAM第0号单元。
依此方法,在存储器10H单元写入数据10H,20H单元写入20H,30H单元写入30H,40H号单元写入40H。
共存入5个数据。
(3)使用双端口存储器的左端口,依次读出存储器第00H、10H、20H、30H、40H单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与该单元的地址号相同。
请记录数据。
注意:
总线上禁止两个以上部件同时向总线输出数据。
当存储器进行读出操作时,必须关闭SW_BUS三态门!
而当向AR1送入地址时,双端口存储器不能被选中。
(4)通过双端口存储器右端口(指令端口),依次把存储器第00H、10H、20H、30H、40H单元中的内容置入指令寄存器IR,观察结果是否与
(2)相同,并记录数据。
(5)双端口存储器的并行读写和访问冲突测试。
置CEL#=0且CER=1,使存储器左、右端口同时被选中。
当AR1和AR2的地址不相同时,没有访问冲突;地址相同时,由于都是读出操作,也不冲突。
如果左、右端口地址相同且一个进行读操作、另一个进行写操作,则发生冲突。
要检测冲突,可以用示波器测试BUSYL和BUSYR插孔(分别是两个端口的“忙”信号输出)。
BUSY为0时不一定发生冲突,但发生冲突时,BUSY一定为0。
当某一个端口(无论是左端口还是右端口)的BUSY=0时,对该端口的写操作被IDT7132忽略掉。
五、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:
1、实验目的
2、实验任务的数据表格,检测结果。
3、可讨论的其他问题。
六、实验步骤和实验结果
实验步骤
(一)——将数据存储到双端口存储器的左端口中
将数据输入到双端口存储器的连线和控制开关的设置如下:
选中一个AR地址的操作步骤:
拨动SW7-SW0开关,设置AR的第一个地址00H,连线和数据开关设置如下所示:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
0
0
1
0
1
0
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
打开电源开关,按下QD按钮
将数据输入到指定AR地址的步骤:
将数据00H写到AR的地址00H中,控制银角的连线如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
0
0
0
1
0
拨动SW7-SW0开关,设置输入的数据00H,如下所示:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按下QD按钮,数据00H输入到了地址00H
DBUS观察情况:
00000000
同理,将数据10H、20H、30H、40H按实验步骤
(一)分别存储到地址为10H、20H、30H、40H中,它们的DBUS观察情况分别为:
00010000、00100000、00110000、01000000
实验步骤
(二)——从双端口存储器的左端口中读取数据
1、选择要读取的数据所在的地址,拨动数据通路开关:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
1 选取00H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按动QD
在00H地址中进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况:
00000000
2、选择要读取的数据所在的地址,拨动数据通路开关:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
2 选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
在10H地址中进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况:
00010000
3、选择要读取的数据所在的地址,拨动数据通路开关:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
3 选取20H地址,开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
0
0
0
0
0
按动QD
在20H地址中进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况:
00100000
4、选择要读取的数据所在的地址,拨动数据通路开关:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
4 选取30H地址,开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
在30H地址中进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况:
00110000
5、选择要读取的数据所在的地址,拨动数据通路开关:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
5 选取40H地址,开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
在40H地址中进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况:
01000000
实验步骤(三)——从双端口存储器的右端口中读取数据
1、选择右端口00H地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
6 选取00H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按动QD
在00H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况:
00000000
2、选择右端口10H地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
7 选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
在10H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况:
00010000
3、选择右端口20H地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
8 选取20H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
0
0
0
0
0
按动QD
在20H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况:
00100000
4、选择右端口30H地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
9 选取30H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
在30H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况:
00110000
5、选择右端口40H地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
10 选取40H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
在40H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况:
01000000
实验步骤(四)——双端口存储器的并行读写和访问冲突
1、地址相同,左、右端口都进行读操作
选择左右端口共同地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
0
0
1
1
1
0
1
0
0
11 选取20H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
左右端口同时在20H地址进行数据的读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
0
1
0
1
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮,即BUSYL#=1
灯BUSYR#亮,即BUSYL#=0
2、地址相同,左端口都进行写操作,右端口都进行读操作
由于实验步骤(四)第一步已经选好了要进行操作的地址,所以在这里就不用重复选址,直接进行数据的写和读操作。
左端口和右端口在20H地址分别进行数据的写和读操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
0
0
0
1
0
0
0
将数据30H输入到地址20H中,如下表:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮,即BUSYL#=1
灯BUSYR#亮,即BUSYL#=0
3、地址不相同,左、右端口都进行读操作
选择左端口地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
0
0
1
0
1
1
0
0
0
12 左端口选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
选择右端口地址的操作,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
右端口选取30H地址,SW7~SW0开关设置如下:
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
左右端口分别在地址10H和地址30H读取数据,拨动数据通路开关如下:
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
0
1
0
1
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮,即BUSYL#=1
灯BUSYR#不亮,即BUSYL#=1
4、地址不相同,左端口进行写操作、右端口进行读操作
由于实验步骤(四)第三步已经将左右端口需要操作的地址都选好了,所以在这里就不用重复选址,直接进行左端口和右端口的数据写和读操作。
左右端口分别在地址10H和地址30H读取数据,拨动数据通路开关如下:
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- 计算机 组成 原理 实验 端口 存储器