计算机原理实验二 静态随机存储器实验 操作步骤

2.1 静态随机存储器实验

2.1.1 实验目的

掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。

2.1.2 实验设备

PC机一台，TD-CMA实验系统一套。

2.1.3 实验原理

实验原理图如图2-1-3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。

D7 - - - - - D0T3IOMOECSD7 - - - - - D06116RDWEMRMW读写译码RDWRA10 - A8A7 - - - - - A0AD7AD074LS273LDAR74LS245IN单元IORIN_B

图2-1-3 存储器实验原理图

实验箱中所有单元的时序都连接至时序与操作台单元，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。实验时T3由时序单元给出，其余信号由CON单元的二进制开关模拟给出，其中IOM应为低（即MEM操作），RD、WR高有效，MR和MW低有效，LDAR高有效。

2.1.4 实验步骤

(1) 关闭实验系统电源，按图2-1-4连接实验电路，并检查无误，图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。

(2) 将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档、开关KK2置为‘单步’档（时序单元的介绍见附录二）。

(3) 将CON单元的IOR开关置为1（使IN单元无输出），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。

时序与操作台单元TS1TS230HZTS3TS4控制总线T1T2T3T4地址总线XA7...XA0数据总线XD7...XD0CLK0......CPU内总线D7...D0A7...A0MEM单元D7...D0WR RD............D7...D0PC&AR单元LDARD7...D0IN单元IN_BRD XMWR XMRD控制总线WR RD IOMLDARCON单元IORWR RD IOM

图2-1-4 实验接线图

(4) 给存储器的00H、01H、02H、03H、04H地址单元中分别写入数据11H、12H、13H、14H、15H。由前面的存储器实验原理图（图2-1-3）可以看出，由于数据和地址由同一个数据开关给出，因此数据和地址要分时写入，先写地址，具体操作步骤为：先关掉存储器的读写（WR=0，RD=0），数据开关输出地址（IOR=0），然后打开地址寄存器门控信号（LDAR=1），按动ST产生T3脉冲，即将地址打入到AR中。再写数据，具体操作步骤为：先关掉存储器的读写（WR=0，RD=0）和地址寄存器门控信号（LDAR=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。写存储器的流程如图2-1-5所示（以向00地址单元写入11H为例）：

IN单元置地址(00000000)地址打入AR(00000000)IN单元置数据(00010001)数据打入MEM(00010001)WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 0WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 1T3= WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 0WR = 1RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 0T3=

图2-1-5 写存储器流程图

(5) 依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。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。读存储器的流程如图2-1-6所示（以从00地址单元读出11H为例）：

IN单元置地址(00000000)地址打入AR(00000000)关闭IN单元输出(********)读出MEM数据(00010001)WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 0WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 0LDAR = 1T3= WR = 0RD = 0IOM = 0IOR = 1LDAR = 0WR = 0RD = 1IOM = 0IOR = 1LDAR = 0

图2-1-6 读存储器流程图

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（软件使用说明请看附录1），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【存储器实验】”，打开存储器实验的数据通路图，如图2-1-7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】—【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2-1-7 数据通路图