合肥工业大学计算机组成原理实验报告

2018-11-23 13:00

实验一 存储器实验

一、实验目的

了解静态随机存取存贮器的工作原理;掌握读写存贮器的方法。

二、实验原理

实验仪的存贮器MEM单元选用一片静态存贮器6116(2K×8bit)存放程序和数据。

CE:片选信号线,低电平有效,实验仪已将该管脚接地。 OE:读信号线,低电平有效。 WE:写信号线,低电平有效。 A0..A10: 地址信号线。 I/O0..I/O7:数据信号线。

CE 1 0 0 0 OE × 0 1 0 WE × 1 0 0 SRAM6116功能表

存贮器挂在CPU的总线上,CPU通过读写控制逻辑,控制MEM的读写。实验中的读写控制逻辑如下图:

功能 不选中6116 读 写 不确定

读写控制逻辑

M_nI/O用来选择对MEM还是I/O读写,M_nI/O = 1,选择存贮器MEM;M_nI/O = 0,选择I/O设备。nRD = 0为读操作;nWR = 0为写操作。对MEM、I/O的写脉冲宽度与T2一致;读脉冲宽度与T2+T3一致,T2、T3由CON单元提供。

存贮器实验原理图

存贮器数据信号线与数据总线DBus相连;地址信号线与地址总线ABus相连,6116的高三位地址A10..A8接地,所以其实际容量为256字节。

数据总线DBus、地址总线ABus、控制总线CBus与扩展区单元相连,扩展区单元的数码管、发光二极管上显示对应的数据。

IN单元通过一片74HC245(三态门),连接到内部数据总线iDBus上,分时提供地址、数据。MAR由锁存器(74HC574,锁存写入的地址数据)、三态门(74HC245、控制锁存器中的地址数据是否输出到地址总线上)、8个发光二极管(显示锁存器中的地址数据)组成。

T2、T3由CON单元提供,按一次CON单元的uSTEP键,时序单元发出T1信号;按一次

uSTEP键,时序单元发出T2信号;按一次uSTEP键,时序单元发出T3信号;再按一次uSTEP键,时序单元又发出T1信号,??

按一次STEP键,相当于按了三次uSTEP键,依次发出T1、T2、T3信号。 其余信号由开关区单元的拨动开关模拟给出,其中M_nI/O应为高(即对MEM读写操作)电平有效,nRD、nWR、wMAR、nMAROE、IN单元的nCS、nRD都是低电平有效。

三、实验结果及分析

四、思考题

1.本实验系统中所使用的存储芯片6116的容量有多大?系统中实际可访问的空间是多大?

2K*8位、256*8位

2.本实验系统中存储器的读写控制信号如何得到的?它们各自在什么时候有效?

通过手拨动开关来获得控制信号,OE:读信号线,低电平有效。WE:写信号线,低电平有效。

实验二 系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验

一、实验目的

理解总线的概念及其特性;掌握控制总线的功能和应用。

二、实验内容

由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上,所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。在该实验平台中,外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线,分别为外设提供上述信号。外部总线和CPU内总线之间通过三态门连接,同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。由地址总线的高位进行译码,系统的I/O地址译码原理见下图(在地址总线单元)。

由于使用A6、A7进行译码,I/O地址空间被分为四个区,如表所示:

I/O地址译码原理图

A07 A06 00 01 10 11 片 选 IO_nCE0 IO_nCE1 IO_nCE2 IO_nCE3 I/O地址空间分配

地址范围 00-3F 40-7F 80-BF C0-FF CPU通过读写控制逻辑,控制MEM和I/O设备的读写。实验中的读写控制逻辑如下图:

读写控制逻辑

M_nIO用来选择对MEM还是I/O读写,M_nIO = 1,选择存贮器MEM;M_nIO = 0,选择I/O设备。nRD = 0为读操作;nWR = 0为写操作。对MEM、I/O的写脉冲宽度与T2一致;读脉冲宽度与T2+T3一致,T2、T3由CON单元提供。

在理解读写控制逻辑的基础上我们设计一个总线传输的实验。实验所用总线传输实验框图如下图所示,它将几种不同的设备挂至总线上,有存贮器、输入设备、输出设备、寄存器。这些设备都需要有三态输出控制,按照传输要求恰当有序的控制它们,就可实现总线信息传


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