实验二 双端口存储器原理实验

2023年12月30日发(作者：情感散文伤感)

实验二 双端口存储器原理实验

一、实验目的

1了解双端口静态随机存储器IDT7132的工作特性及使用方法..

2了解半导体存储器怎样存储和读出数据..

3了解双端口存储器怎样并行读写;产生冲突的情况如何..

二、实验电路

图7 双端口存储器实验电路图

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图7示出了双端口存储器的实验电路图..这里使用了一片IDT7132U362048×8位;两个端口的地址输入A8—A10引脚接地;因此实际使用存储容量为256字节..左端口的数据部分连接数据总线DBUS7—DBUS0;右端口的数据部分连接指令总线INS7—INS0..一片GAL22V10U37作为左端口的地址寄存器AR１;内部具有地址递增的功能..两片４位的74HC298U28、U27作为右端口的地址寄存器AR2H、AR2L;带有选择输入地址源的功能..使用两组发光二极管指示灯显示地址和数据：通过开关IR/DBUS切换显示数据总线DBUS和指令寄存器IR的数据;通过开关AR1/AR2切换显示左右两个端口的存储地址..写入数据由实验台操作板上的二进制开关SW0—SW7设置;并经过SW_BUS三态门74HC244U38发送到数据总线DBUS上..指令总线INS的指令代码输出到指令寄存器IRU20;这是一片74HC374..

存储器IDT7132有6个控制引脚：CEL、LRW、OEL、CER、RRW、OER..CEL、LRW、OEL控制左端口读、写操作;CER、RRW、OER控制右端口读、写操作..CEL为左端口选择引脚;低有效..当CEL =1 时;禁止左端口读、写操作；当CEL =0 时;允许左端口读、写操作..当LRW为高时;左端口进行读操作；当LRW为低时;左端口进行写操作..当OEL为低时;将左端口读出的数据放到数据总线DBUS上；当OEL为高时;禁止左端口读出的数据放到数据总线DBUS上..CER、RRW、OER控制右端口读、写操作的方式与CEL、LRW、OER控制左端口读、写操作的方式类似;不过右端口读出的数据放到指令总线上而不是数据总线上..实验台上的OEL由LRW经反相产生..当CEL=0且LRW=1时;左端口进行读操作;同时将读出的数据放到数据总线DBUS上..当CER=0且LRW=0时;在T3的上升沿开始进行写操作;将数据总线上的数据写入存储器..实验台上已连接T3到时序发生器的T3输出..实验台上OER已固定接地;RRW固定接高电平;CER由CER反相产生;因此当CER=1且LDIR=1时;右端口读出的指令在T4的上升沿打入IR寄存器..

存储器的地址由地址寄存器AR1、AR2提供;而AR1和AR2的内容根据数码开关SW0—SW7设置产生;并经三态门SW_BUS发送到数据总线时被AR1或AR2接收; 三态门的控制信号SW_BUS是低电平有效..数据总线DBUS有5个数据来源：运算器ALU;寄存器堆RF;控制台开关SW0—SW7;双端口存储器IDT7132和中断地址寄存器IAR..在任何时刻;都不允许2个或者2个以上的数据源同时向数据总线DBUS输送数据;只允许1个或者没有数据源向数据总线DBUS输送数据..在本实验中;为了保证数据的正确设置和观察;请令RS_BUS = 1; ALU_BUS = 0; IAR_BUS = 1..AR1的控制信号是LDAR1和AR1_INC..当LDAR1 = 1时;AR1从DBUS接收地址；当AR1_INC =1时;使AR1中的存储器地址增加１；在T4的上升沿;产生新的地址；LDAR1和AR1_INC两者不可同时为１..AR2的控制信号是LDAR2和M3..当M3 =1 时;AR2从数据总线DBUS接收数据；当M3=0 时;AR2以PC总线PC0—PC7作为数据来源..当LDAR2=1时;在T2的下降沿;将新的PC值打入AR2..

三、实验设备

1TEC－４计算机组成原理实验系统1台

2双踪示波器一台

3直流万用表一只

4逻辑测试笔一支

四、实验任务

1按图7所示;将有关控制信号和二进制开关对应接好;仔细复查一遍;然后接通电源..

2将数码开关SW0—SW7SW0是最低位设置为00H;将此数据作为地址置入AR1；然后重新设置二进制开关控制;将数码开关SW0—SW7上的数00H写入RAM第0号单元..依此方法;在存储器10H单元写入数据10H;20H单元写入20H;30H单元写入30H;40H号单元写入40H..共存入5个数据..

使用双端口存储器的左端口;依次读出存储器第00H、10H、20H、30H、40H单元中的内容;观察上述各单元中的内容是否与该单元的地址号相同..请记录数据..注意：总线上禁止两个以上部件同时向总线输出数据..当存储器进行读出操作时;必须关闭SW_BUS三态门而当向AR1送入地址时;双端口存储器不能被选中..

3通过双端口存储器右端口指令端口;依次把存储器第00H、10H、20H、30H、40H单元中的内容置入指令寄存器IR;观察结果是否与2相同;并记录数据..

4双端口存储器的并行读写和访问冲突测试..

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置CEL=0且CER=１;使存储器左、右端口同时被选中..当AR1和AR2的地址不相同时;没有访问冲突；地址相同时;由于都是读出操作;也不冲突..如果左、右端口地址相同且一个进行读操作、另一个进行写操作;则发生冲突..要检测冲突;可以用示波器测试BUSYL和BUSYR插孔分别是两个端口的“忙”信号输出..BUSY为0时不一定发生冲突;但发生冲突时;BUSY一定为0..当某一个端口无论是左端口还是右端口的BUSY = 0时;对该端口的写操作被IDT7132忽略掉..

五、实验步骤及实验结果

1接线

IAR_BUS接VCC;ALU_BUS接GND;RS_BUS接VCC;禁止中断地址寄存器、运算器、多端口寄存器堆RF向数据总线DBUS送数据..AR1_INC接GND;M3接VCC;使地址寄存器AR1和AR2从数据总线DBUS取得地址数据..

CEL接K0;LRW接K1;CER接K2; LDAR1接K3;LDAR2接K4;SW_BUS接K5;LDIR接K6..

置DP=1;DB=0;DZ=0;使实验台处于单拍状态..

合上电源..按复位按钮CLR;使实验系统处于初始状态..

2向存储器写数;并读出进行检查..

1.令K0 CEL=1;K1LRW=1;K2CER=0;K3LDAR1=1;K4LDAR2=0;K5 SW_BUS=0; K6LDIR=0..将IR/DBUS开关拨到DBUS位置;将 AR1/AR2开关拨到AR1位置..置SW7-SW0=00H;按一次QD按钮;将00H写入AR1;绿色的地址指示灯应显示00H..再令K3LDAR1=0;K0CEL=0;K1LRW=0;按一次QD按钮;则将00H数据写入存储器的00H单元..依次重复进行;在存储器10H单元写入数据10H;20H单元写入20H;30H单元写入30H;40H单元写入40H;共存入5个数据..

2．令K0 CEL=1;K1LRW=1;K2CER=0;K3LDAR1=1;K4LDAR2=0;K5 SW_BUS=0;K6LDIR=0..将IR/DBUS开关拨到DBUS位置;将ARl/AR2开关拨到AR1位置..置SW7-SW0=00H;按一次QD按钮;将00H写入AR1;绿色的地址指示灯应显示00H..令K5SW_BUS=1;然后令K3LDAR1=0;K0CEL=0;K1LRW =l;则读出存储器的00H单元的数据;读出的数据显示在DBUS数据指示灯上;应为00H..照此方法;可依次读出存储器单元l0H、20H、30H、40H的数据 ..

3读出存储器的数据;写入IR..

令K0CEL=l;K1LRW=l;K2CER=0;K3LDAR1=0;K4LDAR2=1;K5 SW_BUS=0;K6LDIR=0..将IR/DBUS开关拨到IR位置;将ARl/AR2开关拨到AR2位置..置SW7-SW0=00H;按一次QD按钮;将00H写入AR2;绿色的地址指示灯应显示00H..令K4LDAR2=0;K2CER=l;K6LDIR=1;按一次QD按钮;则从右端口读出存储器的00H单元的数据;读出的数据写入指令寄存器IR;显示在IR数据指示灯上;应为00H..照此方法;可从右端口依次读出存储器单元l0H、20H、30H、40H的数据;写入指令寄存器IR..

4双端口存储器的并行读写和访问冲突测试

1.令K0CEL=l;K1LRW=l;K2CER=0;K3LDAR1=l;K4LDAR2=0;K5 SW_BUS=0;K6LDIR=0..将ARl/AR2开关拨到AR1位置..置SW7-SW0=38H;按一次QD按钮;将38H写入AR1;绿色的地址指示灯应显示38H..令K3LDAR1=0;K4LDAR2= l;K5SW_BUS=0将ARl/AR2开关拨到AR2位置..置SW7-SW0=38H;按一次QD按钮;将38H写入AR2;绿色的地址指示灯应显示38H..

2. 先令K2CER=1;K0CEL=1;用示波器探头或逻辑笔测试BUSYL插孔;BUSYL应为高电平..保持K2CER不变;将K0CEL拨动到0位置;示波器上逻辑笔的BUSYL信号从高电平变为低电平; 再将K0CEL拨到1位置;BUSYL信号从低电平变为高电平..

3. 先令K0CEL=0;K2CER=0;用示波器探头逻辑笔测试BUSYR插孔;BUSYR应为高电平..保持K0CEL不变;将K2CER拨动到1位置;示波器上逻辑笔的BUSYR信号也从高电平变为低电平; 再将K2CER拨到0位置;BUSYL信号也从低电平变为高电平..

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