组成原理实验课件---存储器.ppt

1,实验三：存储器实验,2,实验目的理解计算机主存储器的功能、组成知识；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；理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器容量的方法。了解如何通过读写存储器的指令实现对58C65EEPROM芯片的读写操作。,3,实验说明教学计算机的主存储器用静态存储器芯片实现，由8千字的ROM区和2千字的RAM区组成，分别由2片58C65（EEPROM芯片）和2片6116（RAM芯片）实现。ROM芯片用来存放监控程序，RAM芯片用来存放用户程序和数据，以及用作监控程序临时数据和堆栈区。可以安装另外两个芯片用来实现对存储器容量进行扩展。主存字长16位，按字寻址方式读写。,4,内存储器和接口电路,每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字。,5,教学计算机主存储器的设计教学计算机采用单总线结构，16位的地址总线（记为AB15AB0），16位的数据总线（记为DB15DB0）和简化的控制总线：时钟信号：与CPU时钟同步，简化设计读写信号：由/MIO，REQ和/WE译码生成内存和IO读写信号。,6,（1）地址总线（AB15AB0）地址总线提供读写内存用16位地址，读写输入/输出接口用8位地址。教学机的指令格式和教学机本身的特性，决定了将送往地址寄存器的地址信息只能由ALU输出。,7,（2）数据总线（DB15DB0）数据总线是计算机各部件之间完成数据传送的线路。出于教学机器件安全需要，教学机通过两片74LS245器件把数据总线隔断为内部总线IB与外部总线两部分。,8,8,RAML6116,ROML58C65,RAMH6116,ROMH58C65,MWR,WE,WE,A10A0,D15D8,D7D0,A12A0,A12A0,A10A0,A10A0,OE,CS,CS,OE,OE,OE,CS,CS,Y1,Y1,Y0,Y0,D15D8,D7D0,地址总线,数据总线,WE,WE,MRD,MRD,地址总线的低13位送到ROM芯片的地址线引脚（RAM芯片只使用地址总线的低11位），用于选择芯片内的一个存储字。用于实现存储字的高位字节的2个芯片的数据线引脚、实现低位字节2个芯片的数据线引脚分别连接在接到数据总线的高、低位字节，是实现存储器数据读写的信息通路。,9,（3）控制总线,9,1B1A1G,DC3139,2B2A2G,1Y01Y11Y21Y3,2Y02Y1,REQWEGND,MIO,MWRMRDWRRD,MMREQIOREQ,74LS139：双2-4译码器,TH-union内存控制信号用一片双2-4译码器器件74LS139给出。,10,/MIOREQ/WE000内存写/MWR001内存读/MRD010I/O写/WR011I/O读/RD1XX不用,11,TH-union内存片选信号,DC5138,A15A14A13,GNDMMREQVCC,CBA,G2AG2BG1,Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7,00001FFF20003FFF40005FFF60007FFF80009FFFA000BFFFC000DFFFE000FFFF,DC574LS138:3-8译码器,12,另外一片74LS138译码器芯片接收地址总线低位字节的最高4位地址信息（最高一位恒定为1），当需要接口电路工作时，由这片译码器产生接口芯片的8个片选信号，已选择哪一个接口电路可以读写。其中808FH已分配给串行口。其中第1路串行口的I/O端口地址确定为80H和81H。,TH-union接口片选信号,13,（4）系统时钟及时序用1.8432MHz的晶振经分频得到的307.2kHz作为系统时钟，用于驱动CPU、I/O总线，保持CPU与内存、I/O读写同步进行。,CPU内部的某些寄存器，通常在时钟脉冲上升沿完成接收数据的操作。这意味着每个时钟脉冲时间对应一条微指令的时间，即一个微指令周期。只有运算器的通用寄存器是用时钟脉冲的低电平接收输入数据的。,3.26us,14,（5）教学机内存空间分配：01FFFH8K16位的ROM（用两片58C65，8K8构成）200027FFH2K16位的RAM（用两片74LS6116，2K8构成）,DC5138,A15A14A13,GNDMMREQVCC,CBA,G2AG2BG1,Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7,00001FFF20003FFF40005FFF60007FFF80009FFFA000BFFFC000DFFFE000FFFF,可扩展内存储器地址范围,8K用于存放监控程序,用于存放用户程序和数据,15,对主存RAM区，在给出/CS片选信号的同时，还需要给出读写操作命令信号/WE。/WE为低是写，为高是读。6116芯片还有一个/OE控制信号，已接地。对主存ROM区的访问，与读写RAM区有2点不同。（1）还必须使用EEPROM芯片的输出允许信号/OE，执行读操作时，应使/OE信号为低电平，执行写操作时，应使/OE信号为高电平，以便控制EEPROM芯片进入编程（写入）操作状态。（2）对EEPROM芯片进行一次编程（写入）操作占用的时间要足够长，约几百个微秒，开始首先完成对相应单元原有的内容的擦除操作，接下来再用相对较长的时间把新的内容写进去。这可以通过执行一段循环子程序的办法来达到延时等待目的。,（6）教学机RAM和EEPROM存储器芯片在读写控制、写入时间方面的同异之处,16,扩展存储器芯片的安装位置,17,扩展用的引线接插孔,18,实验内容要完成存储器容量扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写和/OE等控制信号的正确状态；用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58系列芯片）在读写上的异同；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；用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（58系列芯片）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；,19,实验步骤检查FPGA下方的插针要按下列要求短接：标有“/MWR”“RD”的插针左边两个短接，标有“/MRD”“GND”的插针右边两个短接，标有ROMLCS和RAMLCS的插针短接。2.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。,20,21,3.先将教学计算机的电源关闭，再将扩展的ROM芯片（27或28系列或28的替代产品58C65芯片）插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座，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。然后锁紧插座。4.将扩展芯片右边的插针按下列方式短接：将EXTROML芯片右上方的标有“WE”和“A11”的插针下面两个短接，将它右边标有“TEC”“/CS”“FPGA”的三个插针左边两个短接，标有XTROMLCS的插针短接，标有“TEC”“OE”“GND”“FPGA”的四个插针左边的两个横着短接（写）；,22,扩展存储器ROM,ROM,RAM,设置跳线,设置跳线,设置地址跳线,设置数据跳线,内存储器部件,23,5.在第四步中将标有“TEC”“/CS”“FPGA”的三个插针左边两个短接表示扩展的ROM的内存地址是从4000H开始，可用空间是4000H5FFFH，用户可在这个范围内输入程序或改变内存单元的值。也可以将这个插针断开，将标有/CS的圆孔针与标有MEM/CS的一排圆孔针中的任意一个用导线相连；注意连接的地址范围是多少，用户可用的地址空间就是多少。6.将标有“DataBus158”和“DataBus70”的数据总线的指示灯下方的插针短接；7.将标有“AdressBus15-8”和“AdressBus7-0”的地址总线的指示灯下方的插针短接；,24,注意：58C65芯片和各跳线帽都按要求放置好后，可以给教学计算机通电。8.58C65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。注意：实验完成后，将FPGA下方的标有“/MWR”“RD”的插针改成右边两个短接。,25,实验报告要求：实验目的，实验内容步骤，实验结果、实验结果的分析，对遇到的各种现象的分析，如何排除故障，自己在这次实验的心得体会与收获。并回答如下思考题思考题：1）为何能用E命令直接写EEPROM存储器58C65的存储单元