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实验4存储器部件实验

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北 京 林 业 大 学

11学年—12学年第 2 学期计算机组成原理实验任务书

专业名称： 计算机科学与技术 实验学时： 2

课程名称：计算机组成原理 任课教师： 张海燕

实验题目：实验四 内存储器部件实验

实验环境： TEC-XP+教学实验系统、PC机

实验内容

1．设计扩展8K字存储器容量的线路图，标明数据线、地址线和控制信号的连接关系。

2．扩展教学机的存储器空间，为扩展存储器选择一个地址，并注意读写等控制信号的正确状态。

3．用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58C65）在读写上的异同。

4．用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确。

5．用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（58C65）进行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行。

实验目的

1．熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处。

2．理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案。

3．了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65ROM芯片的读、写操作。

4．加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。

实验要求

1．实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，做好实验之前的必要准备。

2．想好实验的操作步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果；

3．在教学实验过程中，要爱护教学实验设备，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。

4．实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，运算结果的分析讨论，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。

实验说明

内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括只读存储区（ROM、存放监控程序等）和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777H用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777H用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验。

在这里还要说明如下两个问题。

第一，要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8K个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。

第二，当存储器选用58C65ROM芯片时，它属于电可擦除的EPROM器件，可以通过专用的编程器软件和设备向芯片的写入相应的内容，这是正常的操作方式。也可以通过写内存的指令向芯片的指定单元写入16位的数据，只是每一次的这种写操作需要占用长得多写入时间，例如几百个微秒，可以通过运行完成等待功能的子程序来加以保证。本次试验采用的是通过写内存的指令将数据写入芯片中。

对58C65ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65ROM芯片的读出时间与读RAM芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65ROM芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65ROM芯片的维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。

实验注意事项

1．连接电源线和通讯线前TEC-XP＋实验系统的电源开关一定要处于断开状态，否则可能会对TEC-XP＋实验系统上的芯片和PC机的串口造成损害。

2．六个黑色控制开关的功能示意图如下：（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0，x表示任意）

单步 手动置指令 组合逻辑 联机 8位 FPGA

上面

下面

连续 从内存读指令 微程序 脱机 16位 MACH

3．几种常用的工作方式（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0，x表示任意）

工作方式 六个拨动开关

连续运行程序、组合逻辑控制器、联机、16位机、MACH 001100 连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机、MACH 000100

单步、手动置指令、组合逻辑控制器、联机、16位机、MACH 111100

单步、手动置指令、微程序控制器、联机、16位机、MACH 110100

16位机、脱机运算器实验、MACH 1XX000

连续运行程序、联机、16 位机、FPGA 00X101

4．在拔插实验箱上的任何器件和连线时，都要关闭实验箱电源，否则可能会烧坏实验箱的器件。 实验步骤

一．RAM的写入实验

1．在断电状态下，取出TEC-XP+实验系统，将桌子上的串口线连接到TEC-XP+实验系统的串口（离电源接口远的）；连接电源，将电源线的连到TEC-XP+实验系统的电源接口。

2．将教学机左下方的6个拨动开关置为001100（连续、内存读指令、组合逻辑、联机、16 位、MACH）。

3．检查FPGA下方的标有“/CE”的四组插针均是左边两个短接；

4．检查RAM（6116）上方的标有“/WE”的插针应是左边两个短接；

5．RAM（6116）支持即时读写，可直接用A、E命令向扩展的存储器输入程序或改变内存单元的值。RAM中的内容在断电后会消失，重新启动实验机后会发现内存单元的值发生了改变。

（1）打开教学实验机电源。

（2）在PC机上打开，进入实验箱的监控程序。

（3）用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。

① 在命令行提示符状态下输入：

E 2020↙

屏幕将显示：2020 内存单元原值:

按如下形式键入：

2020 原值：2222 （空格）原值：3333（空格）原值：4444（空格）原值：5555↙

② 在命令行提示符状态下输入：

D 2020↙

屏幕将显示从2020内存单元开始的值，其中2020——2023的值为：

2222 3333 4444 5555

③ 断电后重新启动教学实验机，用D命令观察内存单元2020——2023的值。有什么现象？原来置入到这几个内存单元的值现在是什么？为什么会发生这种现象？ （2）用A命令输入一段程序，执行并观察结果。

① 在命令行提示符状态下输入：

A 2000↙

屏幕将显示： 2000：

按如下形式键入：

2000： MVRD R0，AAAA

2002： MVRD R1，5555

2004： AND R0，R1

2005： RET

2006： ↙

② 在命令行提示符状态下输入：

T 2000 ↙

R0 的值变为AAAAH，其余寄存器的值不变。

T↙

R1 的值变为5555H，其余寄存器的值不变。

T↙

R0 的值变为0000H，其余寄存器的值不变。

③ 在命令行提示符状态下输入：

G 2000

运行输入的程序。

④ 在命令行提示符状态下输入：

R ↙

记录R0和R1的内容：

⑤ 断电后重新启动教学实验机，用U 2000命令观察原来输入的程序，有什么现象？原来置入的程序现在还有吗？为什么会发生这种现象？

二．存储容量扩展实验

1．要扩展8K字（字长16位）的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8K个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。设计扩展8K字存储器容量的线路图，参照下图标明数据线、地址线和控制信号的连接关系，图中/MREQ是访存允许信号，地址线没有给出，需要你自己加上。下图中的地址线是~A0，请注明高地址线是多少。

MREQCPU CS

8K×8R/W D7~D0 CS

8K×8R/W D7~D0R/WD15~D0~A0

2．将两个用于扩展的ROM（58C65芯片）芯片分别插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的插座，要注意芯片插入的方向，带有半圆形缺口的一方朝左插入。如果芯片插入方向不对，会导致芯片烧毁。

3．将扩展芯片下方的插针按下列方式短接：

① 将标有“/MWR”、“PGM”和“RD”的三个插针左面两个短接，这组插针提供芯片的读写信号，就是决定芯片是处于只读状态还是可读写状态，如果“/MWR”和“PGM”连接，表示芯片可写；如果“PGM”和“RD”相连，表示芯片只读不可写；

② 将标有“/MRD”、“/OE”和“GND”的三个插针左边两个短接；这组插针提供芯片的OE信号，往芯片里边写入内容的时候“/MRD”和“/OE”短接，要运行写入的程序，则要“/OE”和“GND”短接；

4．将扩展芯片上方标有EXTROMH和EXTROML的“/CS”信号用自锁紧线短接，然后短接到MEMDC138芯片的上方的标有“4000－5fff”地址单元；注意：标有/CS的圆孔针与标有MEM、/CS的一排圆孔针中的任意一个都可以用导线相连；连接的地址范围是多少，可用的地址空间就是多少。

5．58C65芯片的读操作和一般的RAM一样，而其写操作，需要一定的时间，大约为1毫秒。因此，需要编写一延迟子程序，在对EEPROM进行写操作时，调用该子程序，以完成正确的读写。 （1）用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。

① 在命令行提示符状态下输入：

E 5000↙

屏幕将显示： 5000 内存单元原值：

按如下形式键入：

5000 原值：2424（按空格）原值：3636（按空格）原值：4848（按空格）原值：5050↙

② 在命令行提示符状态下输入：

D 5000↙

屏幕将显示5000——507F内存单元的值，从5000开始的连续四个内存单元的值依次为2424 3636 4848 5050。

③ 断电后重新启动，用D命令察看内存单元5000——5003的值，这几个单元的值是否发生改变，为什么？

（2）利用程序，在5000——500F单元中依次写入数据0000、0001、...000F。

注意：将程序放到RAM（6116）中，调用延时子程序，访问58C65芯片中的内存地址。

从2000单元开始输入主程序：

（2000）MVRD R0，0000

MVRD R2，0010 ；R2 记录循环次数

MVRD R3，5000 ；R3 的内容为16 位内存地址

（2006）STRR [R3]，R0 ；将R0 寄存器的内容放到R3 给出的内存单元中

CALA 2200 ；调用程序地址为2200 的延时子程序

INC R0 ；R0 加1

INC R3 ；R3 加1

DEC R2 ；R2 减1

合集下载

存储器访问实验

存储器访问实验

成绩：

计算机原理实验室实验报告

课 程 ： 汇编语言与微机原理

姓 名 ：

专 业 ： 网络工程

学 号 ：

日 期 ： 2016年12月6日

太原工业学院

计算机工程系 计算机原理实验室实验报告

1 实验一：存储器访问实验

实验环境 PC机＋Win 2007＋emu8086＋proteus仿真器 实验日期 2016.12.6

一．实验内容

实验类型：

设计性实验

实验目的：

1.实现存储器串操作访问

2.编程实现安全的串拷贝功能

实验要求：

定义字符串，使源串和目的串有重叠的情况，充分考虑源串和目的串的位置关系，编程实现安全的串拷贝。

实现存储器串操作访问

计算机原理实验室实验报告

2 二．理论分析或算法分析

串操作指令

针对数据块或字符串的操作；可实现存储器到存储器的数据传送；待操作的数据串称为源串，目标地址称为目标串。源串一般存放在数据段DS ，偏移地址由SI指定，允许段重设；目标串必须在附加段ES ，偏移地址由DI指定；指令自动修改地址指针，修改方向由DF决定；串指针变化情况如下表所示：

数据块长度值由CX指定；重复前缀指令可自动修改CX内容。

串操作指令分类

安全的串拷贝

当源串和目的串有重叠的情况时，要考虑源串和目的串的位置关系，不同的位置关系考虑使用不同的拷贝方向（从头到尾或从尾到头），以确保数据在拷贝过程中不丢失。

计算机原理实验室实验报告

3 三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）

代码

code segment

st:

mov ax, cs

mov ds, ax

mov cx, 20

;初始化字符串

mov di, offset s1

call strset

;s1 20字节 复制到 s2

mov si, offset s1

实验四 虚拟存储器管理实验

实验四 虚拟存储器管理实验

实验四 虚拟存储器管理实验

◆实验名称：存储器管理实验

◆仪器、设备：计算机

◆参考资料：操作系统实验指导书

◆实验目的：

设计一个请求页式存储管理方案，并编写模拟程序实现。

◆实验内容：

编写程序用来模拟虚拟页式存储管理中的页面置换

要求：

1. 快表页面固定为4块

2. 从键盘输入N个页面号

3. 输出每次物理块中的页面号和缺页次数，缺页率

◆实验原理、数据（程序）记录：

#define PAGES 4 /* 物理块数 */

#define N 16 /*最多输入的页面号*/

int pages[PAGES][2]; /*page[i][0]保存页面号，page[i][1]保存页面存留时间*/

int queue[N]; /*页面号数组*/

void initialise(void) /*------------初始化：快表和页面号数组++++++++++++++*/

{

int i;

for(i=0;i

queue[i]=-1;

for(i=0;i

{

pages[i][0]=-1;

pages[i][1]=0;

}

}

int is_page_exist(int page) /*若还有空页，返回空页序号的相反数-1若存在，返回该页的序号若不存在，返回需要替换页面序号的相反数-1*/

{

int max;

int replace;

int i=0;

max=pages[0][1];

replace=0;

for(;i

pages[i][1]++;

i=0;

while(i

{

if(max

{

max=pages[i][1];

replace=i;

}

i++;

}

if(i==PAGES)

return (0-replace-1);

else if(pages[i][0]==page) return i;

else

return (0-i-1);

}

int input_pages(void) /**************输入页面号*****************/

操作系统实验四存储器管理

操作系统实验四存储器管理

1 实验四 存储器管理

1、目的与要求

本实验的目的是让学生熟悉存储器管理的方法，加深对所学各种存储器管理方案的了解；要求采用一些常用的存储器分配算法，设计一个存储器管理模拟系统，模拟内存空间的分配和释放。

2、实验内容

①设计一个存放空闲块的自由链和一个内存作业分配表，存放内存中已经存在的作业。

②编制一个按照首次适应法分配内存的算法，进行内存分配。

③同时设计内存的回收以及内存清理（如果要分配的作业块大于任何一个空闲块，但小于总的空闲分区，则需要进行内存的清理，空出大块的空闲分区）的算法。

3．实验环境

①PC兼容机

②Windows、DOS系统、Turbo c 2.0

③C语言

4．实验提示

一、数据结构

1、自由链

内存空区采用自由链结构，链首由指针freep指向，链中各空区按地址递增次序排列。初启动时整个用户内存区为一个大空区，每个空区首部设置一个区头（freearea）结构，区头信息包括：

Size 空区大小

Next 前向指针，指向下一个空区

Back 反向指针，指向上一个空区

Adderss 本空区首地址

2、内存分配表JOBMAT

系统设置一个MAT，每个运行的作业都在MAT中占有一个表目，回收分区时清除相应表目，表目信息包括：

Name 用户作业名

Length 作业区大小

Addr 作业区首地址

二、算法 2 存储分配算法采用首次适应法，根据指针freep查找自由链，当找到第一块可满足分配请求的空区便分配，当某空区被分配后的剩余空闲空间大于所规定的碎片最小量mini时，则形成一个较小的空区留在自由链中。

回收时，根据MAT将制定分区链入自由链，若该分区有前邻或后邻分区，则将他们拼成一个较大的空区。

当某个分配请求不能被满足，但此时系统中所有碎片总容量满足分配请求的容量时，系统立即进行内存搬家，消除碎片。即将各作业占用区集中下移到用户内存区的下部（高地址部分），形成一片连续的作业区，而在用户内存区的上部形成一块较大的空闲，然后再进行分配。

数据存储实验(Logisim平台)-计算机组成原理

数据存储实验(Logisim平台)-计算机组成原理

广州xx学院

《计算机组成原理与系统结构》实验报告

专业班级 计算机 实验日期 2020.6.4

姓 名 李 学 号

实验名称 数据存储实验 指导老师 张

（报告内容包括：实验目的、实验设备及器材、实验步骤、实验数据、图表及曲线处理、实验小结等）。

成

绩 实验名称：数据存储实验

实验场地：计算机仿真

实验设备：Logisim实验平台

1 实验目的

1）熟悉和了解存储器组织与总线组成的数据通路。

2）掌握存储部件在计算机组成中的运用。

2 实验要求

1）各类触发器

触发器具有两个稳定的状态，在外加信号的触发下，可以从一个稳态翻转为另一稳态。这一新的状态在触发信号去掉后，仍然保持着，一直保留到下一次触发信号来到为止，这就是触发器的记忆作用，它可以记忆或存储两个信息：“0”或“1”。

如图1所示，常见的触发器有D触发器、T触发器、JK触发器及RS触发器等。

图1 常见触发器状态图

2）寄存器

寄存器的功能是存储二进制代码，它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，故存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。

图2 基本寄存器

图2为基本寄存器的组成原理图。

图3为具有同步清零和异步清零功能寄存器组成原理图。

图3 同步清零和异步清零寄存器

3）计数器

计数器可实现正向和方向计数和控制功能。计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。

图4 基本计数器

图4为基本计数器的组成原理图。

4）移位寄存器

移位寄存器不仅能寄存数据，而且能在时钟信号的作用下使其中的数据依次左移或右移。移位寄存器可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行—并行转换、数值的运算以及数据的处理等。