计算机组成原理实验双端口存储器实验.docx
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计算机组成原理实验双端口存储器实验
计算机组成原理课程实验报告
9.4双端口存储器实验
姓名：
曾国江
学号：
系别：
计算机工程学院
班级：
网络工程1班
指导老师：
完成时间：
评语：
得分：
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9.6示出了双端口存储器的实验电路图。
这里使用了一片IDT7132（U36）（2048×8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。
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
（1）TEC－４计算机组成原理实验系统1台
（2）双踪示波器一台
（3）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—SW7（SW0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。
（3）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。
（4）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。
（5）双端口存储器的并行读写和访问冲突测试。
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：
1、实验目的
2、实验任务的数据表格，检测结果。
3、可讨论的其他问题。
六、实验步骤和实验结果
实验步骤
（一）——将数据存储到双端口存储器的左端口中
将数据输入到双端口存储器的连线和控制开关的设置如下：
选中一个AR地址的操作步骤：
拨动SW7-SW0开关,设置AR的第一个地址00H,连线和数据开关设置如下所示：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
0
0
1
0
1
0
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
打开电源开关，按下QD按钮
将数据输入到指定AR地址的步骤：
将数据00H写到AR的地址00H中,控制银角的连线如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
0
0
0
1
0
拨动SW7-SW0开关，设置输入的数据00H,如下所示：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按下QD按钮,数据00H输入到了地址00H
DBUS观察情况：
00000000
同理，将数据10H、20H、30H、40H按实验步骤
（一）分别存储到地址为10H、20H、30H、40H中，它们的DBUS观察情况分别为：
00010000、00100000、00110000、01000000
实验步骤
（二）——从双端口存储器的左端口中读取数据
1、选择要读取的数据所在的地址，拨动数据通路开关：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
1 选取00H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按动QD
在00H地址中进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况：
00000000
2、选择要读取的数据所在的地址，拨动数据通路开关：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
2 选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
在10H地址中进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况：
00010000
3、选择要读取的数据所在的地址，拨动数据通路开关：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
3 选取20H地址,开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
0
0
0
0
0
按动QD
在20H地址中进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况：
00100000
4、选择要读取的数据所在的地址，拨动数据通路开关：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
4 选取30H地址,开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
在30H地址中进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况：
00110000
5、选择要读取的数据所在的地址，拨动数据通路开关：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
5 选取40H地址,开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
在40H地址中进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
AR+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
GND
电平
1
1
0
1
0
0
按动QD
DBUS显示情况：
01000000
实验步骤（三）——从双端口存储器的右端口中读取数据
1、选择右端口00H地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
6 选取00H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
0
0
0
0
0
按动QD
在00H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况：
00000000
2、选择右端口10H地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
7 选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
在10H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况：
00010000
3、选择右端口20H地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
8 选取20H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
0
0
0
0
0
按动QD
在20H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况：
00100000
4、选择右端口30H地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
9 选取30H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
在30H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况：
00110000
5、选择右端口40H地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
10 选取40H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
在40H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
1
0
0
1
0
0
0
按动QD
IBUS显示情况：
01000000
实验步骤（四）——双端口存储器的并行读写和访问冲突
1、地址相同，左、右端口都进行读操作
选择左右端口共同地址的操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
0
0
1
1
1
0
1
0
0
11 选取20H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
左右端口同时在20H地址进行数据的读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
0
1
0
1
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮，即BUSYL#=1
灯BUSYR#亮，即BUSYL#=0
2、地址相同，左端口都进行写操作，右端口都进行读操作
由于实验步骤（四）第一步已经选好了要进行操作的地址，所以在这里就不用重复选址，直接进行数据的写和读操作。
左端口和右端口在20H地址分别进行数据的写和读操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
0
0
0
1
0
0
0
将数据30H输入到地址20H中，如下表：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
1
0
0
0
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮，即BUSYL#=1
灯BUSYR#亮，即BUSYL#=0
3、地址不相同，左、右端口都进行读操作
选择左端口地址的操作,拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
0
0
1
0
1
1
0
0
0
12 左端口选取10H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
0
1
0
0
0
0
按动QD
选择右端口地址的操作，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
0
1
0
1
0
1
0
0
右端口选取30H地址,SW7~SW0开关设置如下：
SW7
SW6
SW5
SW4
SW3
SW2
SW1
SW0
0
0
1
1
0
0
0
0
按动QD
左右端口分别在地址10H和地址30H读取数据，拨动数据通路开关如下：
数据通路
LDAR#
SW-BUS#
CEL#
LR/W#
RAM-BUS#
LDPC#
CER#
AR+1
PC+1
电平开关
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
GND
GND
电平
1
1
0
1
0
1
0
0
0
按动QD
灯BUSYL#不亮，即BUSYL#=1
灯BUSYR#不亮，即BUSYL#=1
4、地址不相同，左端口进行写操作、右端口进行读操作
由于实验步骤（四）第三步已经将左右端口需要操作的地址都选好了，所以在这里就不用重复选址，直接进行左端口和右端口的数据写和读操作。
左右端口分别在地址10H和地址30H读取数据，拨动数据通路开关如下：
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