双端口存储器原理实验

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1、华中科技大学实验报告实验名称成绩实验日期 第 2 次试验指导老师陈国平专业计科班号 组别学生姓名同组学生一、实验目的1. 了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法2. 了解半导体存储器怎样存储和读取数据。3. 了解双端口存储器怎样并行读写，并分析冲突产生的情况。二、实验电路图3.2 双端口存储器实验电路图图3.2示出了双端口存储器的实验电路图。这里使用一片IDT7132 （2048X8位）, 两个端口的地址输入A8A10引脚接地，因此实际使用的存储容量为256字节。左端 口的数据输出接数据总线DBUS，右端口的数据输出端接指令总线IBUS。IDT7132 有六个控制引脚：CEL

2、#、LR/W#、OEL#、CER#、RR/W#、OER#。CEL#、LR/W#、 OEL#控制左端口读、写操作；CER#、RR/W#、OER#控制右端口的读写操作。CEL#为左 端口选择引脚，低电平有效；当CEL#= 1时，禁止对左端口的读、写操作。LR/W#控 制对左端口的读写。当LR/W#=1时，左端口进行读操作；LR/W# = 0时，左端口进行写 操作OEL#的作用等同于三态门，当OEL# = 0时，允许左端口读出的数据送到数据总 线DBUS 上；当OEL#= 1时，禁止左端口的数据放到DBUS。因此，为便于理解，在以 后的实验中，我们将OEL#引脚称为RAM_BUS#。控制右端口的三个

3、引脚与左端口的三 个完全类似，这里不再赘述。有两点需要说明：（1）右端口读出的数据（更确切的说法是指令）放到指令总线 IBUS 上而不是 数据总线DBUS，然后送到指令寄存器IR。（2）所有数据/指令的写入都使用左端口，右端口作为指令端口，不需要进行 数据的写入，因此我们将右端口处理成一个只读端口，已将RR/W#固定接高电平，OER# 固定接地。这两点请同学好好理解。存储器左端口的地址寄存器AR和右端口的地址寄存器PC都使用2片74LS163， 具有地址递增的功能。同时，PC在以后的实验当中也起到程序计数器的作用。左右端 口的数据和左右端口的地址都有特定的显示灯显示。存储器地址和写入数据都由实

4、验 台操作板上的二进制开关分时给出。当LDAR# = 0时，AR在T2时从DBUS接收来自SW7-SW0的地址；当AR+1 = 1时， 在T2存储器地址加1。LDAR#和AR+1不能同时有效。在下一个时钟周期，令CEL# = 0，LR/W# = 0，则在T2的上升沿开始进行写操作，将SW7-SW07设置的数据经DBUS 写入存储器。三、实验任务1. 按图3.2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. 将二进制数码开关SW7-SW0 （SW0为最低位）设置为00H，将其作为存储器 地址置入AR；然后将二进制开关的00H作为数据写入RAM中。用这个方法， 向存储

5、器的10H、20H、30H、40H单元依次写入10H、20H、30H和40H。3. 使用存储器的左端口，依次将第2步存入的5个数据读出，观察各单元中存 入的数据是否正确。记录数据。注意：禁止两个或两个以上的数据源同时向 数据总线上发送数据!在本实验中，当存储器进行读出操作时，务必将SW_BUS# 的三态门关闭。而当向AR送入数据时，双端口存储器也不能被选中。4. 通过存储器的右端口，将第2步存入的5个数据读出，观察结果是否与第3 步结果相同。记录数据。5. 双端口存储器的并行读写和访问冲突。将CEL#、CER#同时置为0,使存储器的左右端口同时被选中。当AR和PC的地址 不相同时，没有访问冲突

6、；地址相同时，由于都是读操作，也不会冲突。如果左右端 口地址相同，且一个进行读操作，一个进行写操作，就会发生冲突。检测冲突的方法： 观察两个端口的“忙”信号输出指示灯BUSYL#和BUSYR#。BUSYL#/BUSYR#灯亮（为0） 时，不一定发生冲突，但发生冲突时，BUSYL#/BUSYR#必定亮。四、实验要求1. 做好实验预习，掌握IDT7132双端口存储器的功能特性和使用方法。2. 写出实验报告，内容是：(1) 实验目的。(2) 实验任务3的数据表格。(3) 实验任务4的数据表格。(4) 实验任务5的检测结果。五、实验步骤1.置DP=1,DB=O,编程开关拨到正常位置。按电路图要求,将有

7、关控制信号和二进制开关对应接好,反复检查后,接通电源数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6AR+1 和 PC+1 两个信号接地.3. 将二进制数码开关SW7-SW0(SW0为最低位)设置为00H,将其作为存储器地址 置入AR;然后将二进制开关的00H作为数据写入RAM中.用这个方法，向存储 器的 10H,20H,30H,40H 单元依次写入 10H,20H,30H,40H.任务:将 00H,10H,20H,30H,40H 分别写入存储器单元 00H,10H,20H,30H,40H.(1) 令 K0(LDAR#)=

8、0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态0X1X110置 SW7-SW0=00H,SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮，将00H打入地址寄存器AR.(2) 令 K0(LDAR#)=1, K2(CEL#)=0, K3(LR/W#)=0, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W

9、#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态1X00110置 SW7-SW0=00H,SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮，将OOH写入存储器00H单元.(3) 重复1和2,只是改变SW7-SW0分别为10H,20H,30H,40H,分别将 1OH,2OH,3OH,4OH写入存储器单元10H,20H,30H,40H.实验数据记录表：存储单元地 址存储单兀数据/ 指令00H00H10H20H30H40H10H丽30H40H3.使用存储器的左端口,依次将第2步存入的5个数据读出,观察各单元中存入的数据 是否正确.记录数据。(

10、注意:禁止两个或两个以上的数据源同时向数据总线上发送数 据!在本实验中，当存储器进行读出操作时，务必将SW_BUS#的三态门关闭.而当向AR 送入数据时,双端口存储器也不能被选中. ) 任务:从左端口读出存储器00H,10H,20H,30H,40H的内容.(1) 令 K0(LDAR#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态0X1X110置 SW7-SW0=00H,SW7SW6SW5SW4SW3S

11、W2SW1SW000000000按QD按钮，将00H打入地址寄存器AR.(2) 先令 K6(SW_BUS#)=1,再令 K2(CEL#)=0, K3(LR/W#)=1, K4(RAM_BUS#)=0,K5(CER#)=1,则在数据总线DBUS上显示出存储器单元00H的内容00H。(3) 重复1和2的方法，只是改变1中SW7-SW0的值分别为10H,20H,30H,40H,则可 在数据总线DBUS上观察到存储器单元10H,20H,30H,40H的内容分别为 10H,20H,30H,40H.实验结果记录表1：4. 通过存储器的右端口,将第2步存入的5个数据读出,观察结果是否与第3步结果相 同.记录

12、数据。任务:从右端口读出存储器00H,10H,20H,30H,40H的内容.(1) 令 K1(LDPC#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态X01X110置 SW7-SW0=00H,SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000000000按QD按钮，将00H打入PC.(2) 令 K6(SW_BUS#)=1, K2(CEL#)=1, K5(CER#)=1,则在指令总线 IBUS 上显示

13、出 存储器单元00H的内容00H.(3) 重复1和2的方法，只是改变1中SW7-SW0的值分别为10H,20H,30H,40H,则可 在指令总线IBUS上观察到存储器单元10H,20H,30H,40H的内容分别为 10H,20H,30H,40H.实验结果记录表2：5.双端口存储器的并行读写和访问冲突。(1)令 KO(LDAR#)=O, K1(LDPC#)=O, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW BUS#)=0.数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM BUS#CER#SW BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6状态00

14、1X110置 SW7-SW0=30H,SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000110000按QD按钮，将30H打入地址寄存器AR和程序计数器PC.(2) 置 K6(SW_BUS#)=1,K3(LR/W#)=1,K4(RAM_BUS#)=0.先令 K5(CER#)=0,K2(CEL#)=1,这时BUSYL#指令灯不亮.令K2(CEL#)=0,这时BUSYL#指令灯亮, 表示左端口在右端口之后和右端口同时对同一个地址读，数据总线DBUS显示 30H,指令总线IBUS也显示30H.再令K2(CEL#)=1,BUSYL#指示灯恢复不亮.(3) 置 K6(SW_BUS#)=1,K3(LR/W

15、#)=1,K4(RAM_BUS#)=0.先令 K2(CEL#)=0,K5(CER#)=1,这时BUSYR#指示灯不亮.令K5(CER#)=0,这时BUSYR#指示灯亮,表示右端口在 左端口之后和左端口同时对同一个地址读，数据总线DBUS显示30H,指令总线 IBUS也显示30H.再令K5(CER#)=1, BUSYR#指示灯恢复不亮.(注意：将 CEL#,CER#同时置为0,使存储器的左右端口同时被选中.当AR和PC的地址不 相同时,由于都是读操作,也不会冲突.如果左右端口地址相同,且一个进行读 操作,一个进行写操作,就会发生冲突.检测冲突的方法:观察两个端口的忙 信号输出指示灯BUSYL#和BUSYR#.BUSYL#/BUSYR#灯亮(为0)时，不一定发生 冲突,但发生冲突时,BUSYL#/BUSYR#必定亮)六、总结在本次实验中，我们了解了双端口静态存储器的工作特性及其使用方法，掌握了 半导体存储器怎样存储和读取数据和双端口存储器怎样并行读写，在存储数据到双端 口存储器之前，首先要选择好数据存放的地址，然后才能存储。