静态随机存储器实验实验报告

北京科技大学计算机与通信工程学院实验报告实验名称：静态随机存储器学生姓名：专业：计算机科学与技术班级：学号：指导教师：实验成绩：实验地点：机电楼301实验时间：2015 年 6 月 1 日一、实验目的与实验要求1、实验目的（1）掌握微程序控制器的组成原理；（2）掌握微程序的编制、写入方法；（3）观察并掌握微程序的运行过程；（4）掌握静态随机存储器的基本结构；（5）掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。

2、实验要求（1）验证性实验：微程序控制器实验（2）用QuartusⅡ软件编写一个静态随机存储器二、实验设备（环境）及要求实验箱，Window 8，QuartusⅡ软件三、实验内容与步骤1、实验1（1）实验原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。

它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示成为微命令。

这样就可以用一个由多条微指令组成的序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。

微程序存储在一种专用的存储器中，成为控制存储器，微程序控制器原理框图如图3.25所示。

本实验所用的微程序控制器单元主要有编程部分和核心微控器组成，如图3.26所示。

本实验中的微指令字长共24位，控制位顺序如表3.8所示。

本实验安排了四条机器指令，分别为ADD（0000 0000）、IN（0010 0000）、OUT（0011 0000）和HLT（0101 0000），括号中为各指令的二进制代码，指令格式如表3.9所示，其中高4位为操作码。

实验中的4条机器指令由CON单元的二进制开关手动给出，其余单元的控制信号均由微程序控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，见图3.27所示。

将全部微程序按微指令格式变成二进制微代码，可得到表3.10的二进制代码表。

静态随机存储器实验报告1. 背景静态随机存储器(SRAM)是一种用于存储数据的半导体器件。

与动态随机存储器(DRAM)相比，SRAM速度更快、功耗更低，但成本更高。

SRAM通常用于高速缓存、寄存器文件和数据延迟线等需要快速访问的应用。

本实验旨在通过设计和实现一个简单的SRAM电路来深入了解SRAM的工作原理和性能特点。

2. 设计和分析2.1 SRAM基本结构SRAM由存储单元组成，每个存储单元通常由一个存储电容和一个存储转换器(存储反转MOSFET)组成。

存储电容用于存储数据位，存储转换器用于读取和写入数据。

存储单元按照空间布局进行编址，每个存储单元都有一个唯一的地址。

地址线和控制线用于选择要读取或写入的存储单元。

SRAM还包括写入电路、读取电路和时钟控制电路等。

2.2 SRAM工作原理在SRAM中，数据是以二进制形式存储。

写入操作通过将所需的位值写入存储电容来完成。

读取操作通过将控制信号应用到存储单元和读取电路上来完成。

读取操作的过程如下： 1. 选择要读取的存储单元，将其地址输入到地址线上； 2. 控制信号使存储单元的存储转换器进入放大模式，将存储电容中的电荷放大到可观测的输出电压； 3. 读取电路将放大后的信号恢复到合适的电平，供外部电路使用。

写入操作的过程如下： 1. 选择要写入的存储单元，将其地址输入到地址线上； 2. 控制信号使存储单元的存储转换器进入写入模式； 3. 将数据位的值输入到写入电路； 4. 控制信号触发写入电路将输入的值写入存储电容。

2.3 SRAM性能指标SRAM的性能指标主要包括存储体积、访问速度、功耗和稳定性。

存储体积是指存储单元和控制电路的总体积，通常以平方毫米(㎡)为单位衡量。

访问速度是指读写操作的平均时间。

它受到电路延迟、线材电容和电阻等因素的影响。

功耗是指SRAM在正常操作期间消耗的总功率，通常以毫瓦(mW)为单位衡量。

功耗由静态功耗和动态功耗组成，其中静态功耗是在存储器处于静止状态时消耗的功率，动态功耗是在读取和写入操作期间消耗的功率。

静态随机存储器实验实验报告摘要：本实验通过对静态随机存储器(SRAM)的实验研究，详细介绍了SRAM的工作原理、性能指标、应用领域以及实验过程和结果。

实验使用了仿真软件，搭建了SRAM电路，通过对不同读写操作的观察和分析，验证了SRAM的可靠性和高速性。

一、引言静态随机存储器(SRAM)是一种常用的存储器类型，被广泛应用于计算机系统和其他电子设备中。

它具有存储速度快、数据可随机访问、易于控制等优点，适用于高速缓存、寄存器堆以及其他要求高速读写和保持稳定状态的场景。

本实验旨在通过设计和搭建SRAM电路，深入理解SRAM的工作原理和性能指标，并通过实验验证SRAM的可靠性和高速性。

二、实验设备和原理1. 实验设备本实验使用了以下实验设备和工具：- 电脑- 仿真软件- SRAM电路模块2. SRAM原理SRAM是由静态触发器构成的存储器，它的存储单元是由一对交叉耦合的反相放大器构成。

每个存储单元由6个晶体管组成，分别是两个传输门、两个控制门和两个负反馈门。

传输门被用于读写操作，控制门用于对传输门的控制，负反馈门用于保持数据的稳定状态。

SRAM的读操作是通过将存储单元的控制门输入高电平，将读取数据恢复到输出端。

写操作是通过将数据线连接到存储单元的传输门，将写入数据传输到存储单元。

三、实验过程和结果1. 设计电路根据SRAM的原理和电路结构，我们设计了一个8位的SRAM 电路。

电路中包括8个存储单元和相应的读写控制线。

2. 搭建电路通过仿真软件，我们将SRAM电路搭建起来，连接好各个线路和电源。

确保电路连接正确无误。

3. 进行实验使用仿真软件中提供的读写操作指令，分别进行读操作和写操作。

观察每个存储单元的输出情况，并记录数据稳定的时间。

4. 分析实验结果根据实验结果，我们可以得出以下结论：- SRAM的读操作速度较快，可以满足高速读取的需求。

- SRAM的写操作也较快，但需要保证写入数据的稳定性和正确性。

计算机组成原理实验报告
写数据：
1、传入数据的存储地址：
照连线图连接实验仪
使nWR = 1，nRD = 1，IN单元的nCS=0、nRD=0（即为禁止对存贮器读写），将IN单元中的地址数据输出
MAR单元的nMAROE = 0,允许MAR中锁存的地址数据输出到地址总线上；wMAR = 0，允许写MAR，按CON单元的STEP键一次，依次发出T1、T2、T3信号，在T3的下降沿，IN单元给出的地址数据锁存到MAR中。

2、写数据在存储地址上
禁止对存储器6116的读写（nWR = 1，nRD = 1）、MAR的写（wMAR = 1）；
IN单元的拨动开关给出8位数据，IN单元的nCS=0、nRD=0，允许IN单元
输出；
允许对6116写（M_nIO = 1，nRD = 1, nWR = 0）,按uSTEP键三次，在T2
的下降沿，数据写入存储器6116中。

3读取数据
通过in单元给出地址，并紧张in单元输出数据
使 M_nIO = 1，nRD = 0, nWR = 1
在T2、T3信号有效时，6116向数据总线输出数据
实验结果
分析。

静态随机存储器实验实验报告一、实验目的本次静态随机存储器实验的目的在于深入了解静态随机存储器（SRAM）的工作原理、存储结构和读写操作，通过实际操作和数据观测，掌握 SRAM 的性能特点和应用方法，并培养对数字电路和存储技术的实践能力和问题解决能力。

二、实验原理静态随机存储器（SRAM）是一种随机存取存储器，它使用触发器来存储数据。

每个存储单元由六个晶体管组成，能够保持数据的状态，只要电源不断电，数据就不会丢失。

SRAM 的读写操作是通过地址线选择存储单元，然后通过数据线进行数据的读取或写入。

读操作时，被选中单元的数据通过数据线输出；写操作时，数据通过数据线输入到被选中的单元。

三、实验设备与材料1、数字电路实验箱2、静态随机存储器芯片（如 6116 等）3、示波器4、逻辑分析仪5、导线若干四、实验步骤1、连接实验电路将静态随机存储器芯片插入实验箱的相应插槽。

按照实验原理图，使用导线连接芯片的地址线、数据线、控制线与实验箱上的控制信号源和数据输入输出端口。

2、设置控制信号通过实验箱上的开关或旋钮，设置地址线的输入值，以选择要操作的存储单元。

设置读写控制信号，确定是进行读操作还是写操作。

3、进行写操作当读写控制信号为写时，通过数据输入端口输入要写入的数据。

观察实验箱上的相关指示灯或示波器，确认数据成功写入存储单元。

4、进行读操作将读写控制信号切换为读。

从数据输出端口读取存储单元中的数据，并与之前写入的数据进行对比，验证读取结果的正确性。

5、改变地址，重复读写操作更改地址线的值，选择不同的存储单元进行读写操作。

记录每次读写操作的数据，分析存储单元的地址与数据之间的对应关系。

6、使用逻辑分析仪观测信号将逻辑分析仪连接到实验电路的相关信号线上，如地址线、数据线和控制信号线。

运行逻辑分析仪，捕获读写操作过程中的信号波形，分析信号的时序和逻辑关系。

五、实验数据与结果1、记录了不同地址下写入和读取的数据，如下表所示：｜地址｜写入数据｜读取数据｜｜｜｜｜｜ 0000 ｜ 0101 ｜ 0101 ｜｜ 0001 ｜ 1010 ｜ 1010 ｜｜ 0010 ｜ 1100 ｜ 1100 ｜｜ 0011 ｜ 0011 ｜ 0011 ｜｜｜｜｜2、通过逻辑分析仪观测到的读写控制信号、地址信号和数据信号的波形图，清晰地展示了读写操作的时序关系。

实验报告一、实验名称静态随机储存器实验二、实验目的掌握静态随机储存器RAM的工作特性和数据的读写方法三、实验设备TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干。

四、实验原理实验所用的半导体静态存储器电路原理如图1所示，实验中的静态存储器由一片6116(2K×8)构成，其数据线接至数据总线，地址线由地址锁存器(74LS273)给出。

地址灯ADO~AD7与地址线相连，显示地址线内容。

数据开关经三态门(74LS245)连至数据总线，分时给出地址和数据。

因地址寄存器为8位，接入6116的地址A7--AO，而高三位A8—A1O接地，所以其实际容量为256字节。

6116有三个控制线：CE(片选线)、0E(读线)、WE(写线)。

当片选有效(CE=O)时，OE=O时进行读操作，WE=0时进行写操作。

本实验中将0E常接地，因此6116的引脚信号WE=1时进行读操作，WE=0时进行写操作。

在此情况下，要对存储器进行读操作，必须设置控制端CE=O、WE=O，同时有T3脉冲到来，要对存储器进行写操作，必须设置控制端CE=O、WE=1，同时有T3脉冲到来，其读写时间与T3脉冲宽度一致。

实验时将T3脉冲接至实验板上时序电路模块的TS3相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信号由“SWITCH UNIT”单元的二进制开关模拟，其中SW-B为低电平有效，LDAR为高电平有效。

图1 存储器实验原理图五、实验内容1. 向存储器中指定的地址单元输入数据,地址先输入AR寄存器，在地址灯上显示;再将数据送入总线后，存到指定的存储单元，数据在数据显示灯和数码显示管显示。

2. 从存储器中指定的地址单元读出数据, 地址先输入AR寄存器,在地址灯显示; 读出的数据送入总线, 通过数据显示灯和数码显示管显示。

六、实验步骤（1）将时序电路模块中的Φ和H23排针相连。

将时序电路模块中的二进制开关“STOP”设置为“RUN”状态、将“STEP”设置为"STEP"状态。

**大学实验（实训）报告实验名称运算器、存储器所属课程计算机组成与结构所在系计算机科学与技术班级学号姓名指导老师实验日期试验静态存放器试验2.1. 试验目掌握静态存放器RAM工作特征及数据读写方法。

2.2. 试验内容给存放器00H、 01H、 02H、 03H、 04H 地址单元中分别写入数据 11H、 12H、 13H、14H、 15H, 再依次读出数据。

2.3. 试验设备TDN-CM++计算机组成原理教学试验系统一台, 排线若干。

2.4. 试验原理试验所用静态存放器由一片6116（2K×8bit）组成（位于MEM单元）, 如图2-1所表示。

6116有三个控制线: CS（片选线）、 OE（读线）、 WE（写线）, 其功效以下图, 当片选有效（CS=0）时, OE=0时进行读操作,WE=0时进行写操作, 本试验将CS常接地。

图2-1 SRAM 6116 引脚图因为存放器最终挂接到CPU上, 所以还需要一个读写控制逻辑, 使得CPU能控制MEM 读写, 试验中读写控制逻辑如图2-2所表示, 因为T3参与, 能够确保MEM写脉宽与T3一致, T3由时序单元TS3给出。

IOM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。

试验原理如图2-3所表示, 存放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 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内容, 地址由地址锁存器给出。

数据开关经一个三态门连至数据总线, 分时给出地址和数据。

地址寄存器为8位, 接入6116地址A7…A0, 6116高三位地址A10…A8接地, 所以其实际容量为256字节。

MRMW D7 —————D0D7 —————D0A7 —————A0OE CST3 IOMRD WE读写译码RD WR74LS27374LS245IN 单元AD7|||AD0LDARIOR IN_BA10 —A8————————————————————----—————6116图2-3 存放器试验原理图试验箱中全部单元时序都连接至时序与操作台单元, CLR 都连接至CON 单元CLR 按钮。

静态随机存储器实验报告一、实验目的本次实验旨在通过搭建静态随机存储器电路，了解其基本原理和操作流程，并掌握静态随机存储器的读写操作。

二、实验原理1. 静态随机存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM）是一种使用触发器作为存储单元的半导体存储器。

与动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）相比，SRAM 具有更快的读写速度和更低的功耗。

2. SRAM通常由若干个存储单元组成，每个存储单元包含一个触发器和一个选择开关。

选择开关用于控制读写操作。

3. 在SRAM中，读操作和写操作都需要先将地址信号送入地址译码器中进行译码，然后将译码结果送入选择开关中。

对于读操作，选择开关将对应地址处的数据输出到数据总线上；对于写操作，则将数据输入到对应地址处。

1. 按照电路图搭建SRAM电路，并连接上电源和示波器。

2. 将地址信号输入到地址译码器中，并将译码结果送入选择开关中。

3. 进行读操作：将读使能信号输入到选择开关中，并观察示波器上的输出波形。

可以看到，对应地址处的数据被输出到了数据总线上。

4. 进行写操作：将写使能信号输入到选择开关中，并将需要写入的数据输入到对应地址处。

再次进行读操作，可以看到读出的数据已经被更新为新写入的数据。

四、实验结果与分析1. 实验中，我们成功搭建了SRAM电路，并进行了读写操作。

2. 通过观察示波器上的波形，可以看到SRAM具有快速响应和稳定性好等特点。

3. 实验结果表明，SRAM在存储器中具有重要作用，在计算机系统中得到广泛应用。

通过本次实验，我们深入了解了SRAM的基本原理和操作流程，并掌握了其读写操作方法。

同时，也加深了对存储器在计算机系统中的重要性认识。