实验三：存储器实验

一、 实验目的

[1] 理解计算机存储子系统的工作原理。

[2] 掌握静态随机存储器RAM的工作特性和读写方法。

二、 实验内容

本实验旨在通过搭建静态随机存储器电路，使用M6116芯片，并结合74LS245和74LS373等器件，实现对存储器的读写操作。具体实验内容包括存储器的基本读写操作和扩展实验要求的IO内存统一和独立编址增加4K的IO地址。

三、 实验原理

芯片介绍：

• 74LS245：8位双向缓冲传输门，用于连接数据总线和存储器地址输入。

• 74LS373：8位透明锁存器，用于存储地址信息。

• M6116：2K*8位静态随机存储器，具有片选、读使能和写使能等控制线。

操作原理：

• 写操作：通过设定地址和数据，控制M6116的写使能和数据输入，将数据写入指定存储单元。

• 读操作：设置地址并启用读使能，从M6116读取存储单元的数据，并通过数据总线输出。

四、 实验步骤及结果（附数据和图表等）

1. 基本实验步骤

1. 电路搭建：

o 根据图3.4搭建实验电路，连接M6116、74LS245、74LS373等器件。

o 设置好数据开关（SW7-SW0）、数码管显示和总线连接。

2. 预设置：

o 将74LS373的OE(——)置0，保证数据锁存器处于工作状态。

o 设置M6116的CE(——)=0，使其处于选中状态。

o 关闭74LS245（U1），确保数据总线不受影响。

3. 电源开启：

o 打开实验电源，确保电路供电正常。

4. 存储器写操作：

o 依次向01H、02H、03H、04H、05H存储单元写入数据。

o 以01H为例：

▪ 设置SW7~SW0为00000001，打开74LS245（U1），将地址送入总线。 ▪ 将74LS373的LE置1，将地址存入AR，并观察地址数码管。

▪ 将LE置0，锁存地址到M6116的地址输入端。

▪ 设置数据开关为要写入的数据，打开74LS245（U4），将数据送入总线。

存储器和总线实验报告

一、实验目的：

1.了解存储器和总线的基本概念和原理；

2.学习存储器和总线的组成和工作方式；

3.掌握存储器和总线在计算机系统中的应用。

二、实验仪器及材料：

1.计算机实验箱；

2.存储器芯片；

3.总线驱动芯片；

4.示波器；

5.万用表等。

三、实验原理及过程：

存储器是计算机系统中的重要组成部分，用于存储数据和指令。总线是计算机系统中的信息传输通道，用于连接各个硬件设备。本实验通过实际操作和观察，深入理解存储器和总线的原理与应用。

1.存储器实验：

将存储器芯片插入计算机实验箱的指定插槽，并连接好电源和控制线。打开计算机实验箱的电源，通过示波器和万用表，观察存储器的读写操作。

2.总线实验： 将总线驱动芯片插入计算机实验箱的指定插槽，并连接好电源和控制线。打开计算机实验箱的电源，并连接外部硬件设备，如打印机、显示器等，通过控制总线，进行数据传输和设备控制。

四、实验结果及分析：

在存储器实验中，通过示波器和万用表观察到了存储器的读写操作，可以看到存储器的读取速度相对较快，写入速度较慢。这是因为存储器的读取是通过直接寻址方式，直接获取指定地址上的数据，速度较快；而写入需要进行写入操作，写入数据需要经过一系列的控制和验证步骤，速度较慢。

在总线实验中，通过控制总线进行数据传输和设备控制，可以实现设备间的数据共享和信息传递。例如，将计算机连接到打印机，通过总线进行数据传输，可以将计算机上的文件直接打印出来。通过总线还可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、显示器等，实现设备的控制和数据输入输出。

通过本次实验，加深了对存储器和总线的理解和认识。存储器是计算机系统中重要的存储单元，用于存储数据和指令；总线是计算机系统中的信息传输通道，用于连接各个硬件设备。存储器和总线的性能对计算机的运行速度和稳定性有重要影响，因此，合理使用和优化存储器和总线是提高计算机系统性能的关键。

五、实验总结：

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。

实验报告书写指南

课程名称： 计算机组成原理

实验项目名称：静态随机存储器实验

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。 实 验 原理 实验所用的静态存储器由一片6116（2K×8bit）构成（位于MEM单元），如图2-1-1所示。6116有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线），其功能如表2-1-1所示，当片选有效（CS=0）时，

OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操作，本实验将CS常接地。

23222420192118

2315647A7A6A5A4A3A2A10OECSA9

A1WEA8Vcc

8A017I/O7

9I/O010I/O111I/O212GND16I/O615I/O514I/O413I/O3

RAM ( 6116 )

图2-1-1 SRAM 6116引脚图

由于存储器（MEM）最终是要挂接到CPU上，所以其还需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM

的读写，实验中的读写控制逻辑如图2-1-2所示，由于T3的参与，可以保证MEM的写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出（时序单元的介绍见附录2）。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。

表2-1-1 SRAM 6116功能表

CSWEOE功能

1000×100×010不选择读写写

XMRD

XMWR

XIOW

XIORRD

T3

WR

IOM

图2-1-2 读写控制逻辑

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，分时给出地成 绩：

指导教师（签名）：

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