计算机组成原理思考实验3：存储器实验

简介：
本实验为《计算机组成原理》课程中的第三部分，专注于存储器的工作机制和性能测试，通过实践加深学生对数据存储与访问的理解。 ### 计算机组成原理多思实验3存储器实验知识点解析 #### 一、实验目的与背景 在本次实验中，学生将通过一系列的操作实践掌握静态随机存储器（Static Random Access Memory, SRAM）的工作原理及其读写方法。SRAM是一种重要的内存类型，广泛应用于计算机系统中作为主存储器的一部分，其主要特点是即使在断电后，只要电源持续供应，它就能保持数据不丢失。 #### 二、实验原理详解 **1. 静态随机存储器（SRAM）简介** - **结构**: SRAM通常由多个基本单元组成，每个基本单元可以存储一位数据。 - **访问方式**: SRAM支持随机访问，即可以通过地址直接读取或写入数据。 - **优点**: 速度快，因为无需刷新周期。 - **缺点**: 成本较高，功耗较大。 **2. 实验电路设计** 实验中使用的半导体静态存储器电路主要包括以下几个部分： - **数据开关**: 数据开关 (SW7~ SW0) 用于设置读写地址和欲写入存储器的数据。 - **三态门 74LS245**: 该元件的作用是根据控制信号选择性地将数据开关上的数据传递到总线上，或者阻止数据传输。 - **地址寄存器 AR**: 用于存储当前被访问的地址。 - **存储器芯片 6116**: 具有2K×8位的存储容量。在这个实验中，由于A8~A10引脚接地，实际可用的存储空间为256字节。 - **控制线**: 包括片选线（CE）、读线（OE）和写线（WE）。这些控制线决定了存储器何时执行读写操作。 **3. 控制信号解释** - **CE（Chip Enable）**: 片选信号，当CE为低电平时，表示选中了存储器芯片。 - **OE（Output Enable）**: 输出使能信号，当CE和OE同时为低电平时，存储器进行读操作。 - **WE（Write Enable）**: 写使能信号，当CE和WE同时为低电平时，存储器进行写操作。 **4. 读写操作流程** - **写操作** - 设置地址: 将数据开关设置为相应的地址值，打开三态门，通过P2脉冲将地址送入地址寄存器AR。 - 设置数据: 将数据开关设置为要写入的数据值，打开三态门，通过P1脉冲将数据写入指定地址。 - **读操作** - 设置地址: 同写操作。 - 读取数据: 当CE和OE同时为低电平时，存储器进行读操作，并将数据输出到总线上。 #### 三、实验内容与步骤 **1. 实验设备准备** - 选择所需的组件并构建实验电路。 - 进行电路预设置： - MR置1，AR不清零。 - CE=1，RAM6116未被选中。 - SW-BUS=1，关闭三态门。 **2. 存储器写操作** - 设置地址和数据，并通过P2脉冲将地址送入AR；随后使用P1脉冲将数据写入指定地址。例如向01H单元写入11H的数据。 **3. 存储器读操作** - 设置地址，然后当CE和OE同时为低电平时进行读取，并观察输出是否正确。 #### 四、实验结果与分析 完成上述步骤后，应能够验证存储器读写操作的正确性。通过观察地址灯和数据灯的变化可以确认数据被成功写入和读出。此外还可以利用虚拟实验系统的“存储器芯片设置”功能来查看存储器中的实际内容。 通过本次实验不仅加深了对SRAM工作原理的理解，还熟悉了其实验电路的设计与调试过程，对于计算机硬件的学习具有重要意义。