计算机组成原理实验2-计算机组成原理实验-存储器系统设计实验.pdf

实验报告

实验人：学号：日期：2008.10.22

院（系）：计算机系专业（班级）：

实验题目：存储器系统设计实验

一.实验目的

1.了解存储器的组成结构，原理和读写控制方法

2.了解主存储器工作过程中各信号的时序关系

3.了解挂总线的逻辑器件的特征

4.了解和掌握总线传送的逻辑实现方法

二.实验原理

1.基本操作：读写操作

读操作是从指定的存储单元读取信息的过程；写操作是将信息写入存储器指定的存

储单元的过程

2.读写操作过程

首先要由地址总线给出地址信号，选择要进行读写操作的存储单元，然后，做写操

作时，先从数据总线输入要存储在该单元的数据，通过控制总线发出相应的写使能和写

控制信号，这时，数据保存在该单元中；做读操作时，只要通过总线发出相应的读控制

信号。该数据就出现在总线上了
3.总线传送
计算机的工作过程，实际上也就是信息的传送和处理过程，而信息的传送在计算机
里面频度极高，采用总线传送必不可少，它可减少传输线路、节省器件、提高传送能力
和可靠性。总线传送器件中大量使用的是三态门。三态门（ST门）主要用在应用于多个
门输出共享数据总线，为避免多个门输出同时占用数据总线，这些门的使能信号（EN）
中只允许有一个为有效电平（如低电平），由于三态门的输出是推拉式的低阻输出，且
不需接上拉（负载）电阻，所以开关速度比OC门快，常用三态门作为输出缓冲器。其中
74LS244是专用做挂总线用的三态门器件之一。

4．原理结构图

图1

4.LPM_RAM_DQ介绍
LPM_RAM_DQ是一个参数化RAM，有独立的输入和输出端口
相关控制信号功能如下表：
操作控制端功能
WEINCLOCKOUTCLOCK
(写使能)(写控制)（读控制）
读0，1与读写操作0，1与读写操作↑触发读出RAM中数
无关无关1有效据
写1有效↑触发0，1与读写操作将数据写入
1有效无关RAM
此外，需设置的相关参数为：
LPM_WIDTH=8,LPM_WIDTHAD=8,LPM_NUMWORDS=256,INCLOCK=”Used”,
OUTCLOCK=”Used”,LMP_OUTDATA=”REGISTERED”,LMP_INDATA=”REGISTERED”
LPM_ADDRESS_CONTROL=”UNREGISTERED”

三.实验内容

设计一个存储容量为256X8位可读写的存储器，规定：

·CP-MAR（地址寄存器）为接受地址的控制信号，IN-DATA、OUT-DATA、为三态八缓冲

器控制信号，其中IN-DATA控制数据是否输入到总线上，OUT-DATA控制数据是否输出到

总线上；

·RD为读RAM信号，WR为写RAM信号，WR-E为写使能信号。

测试内容：

将82H、86H写入08H，68H单元中，再将其读出，同时将68H单元内容86H又写入81H单元
中，再次将其读出。

四.实验器材

1.电脑一台

2.MAX+plusII电路设计软件一套

3.器件

LPM_RAM_DQ一个：参数化RAM（存储器）

74273*1：八D触发器（地址寄存器）；74244*2：八缓冲（三态输出）

五．实验分析与设计

1.按照实验原理中的存储器系统原理结构图在MAX+plusII上接好电路图，实验图如

图2，其中a[7..0]为数据输入端，GN1为输入控制端（低电平有效），CLRN为地址

寄存器清零端，CLK为地址寄存器时钟脉冲，INCLOCK为存储器输入控制端，OUTCLOCK

为存储器输出控制端，GN2为输出控制端（低电平有效）

2.电路测试通过之后按以下步骤进行测试：

a.各输入端的默认值，仅当有相关操作时才改变这些值：

CLRN=1,CLK=0,WE=0,INCLOCK=0,OUTCLOCK=0

b.把数据82写入地址08，第一步是输入地址08：先把GN1置0、GN2置1，令CLK

置1上升沿发出一个接收地址的控制信号，同一时间在a[7..0]输入08。第二步是输入数据

82：保持GN1、GN2状态不变，在a[7..0]输入82，这期间WE要改为高电平1，INCLOCK要

有上升沿。用相同的方法把86输入到68H中去。

c.读出地址08H中的数据，按b第一步的方法读入数据08，然后把GN1置1、GN2置

1，OUTCLOCK要有上升沿，这样data[7..0]将读出08H上的数据

d.按c上的方法读出68H上的数据，然后按b第一步输入地址81H，然后按b中第二

步把读出来的数据写入81H，其中输入的数据已经在data[7..0]上所以data[7..0]不需要

重新输入数据。
e.由于地址寄存器上的地址已经上刚刚输入的81H，所以步