湘潭大学计算机原理实验二ROM存储器与RAM存储器实验报告
[Other]计算机组成原理分解实验：实验二 RAM实验
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- - 各种图形学实验和数据结构实验以及其他一切琐碎杂乱的小笔记们都相遇在此齐聚一堂共同守候 0error(s), 0 warning(s) 这神奇时刻的到来分类： 计算机组成原理 2012-12-17 15:17 106人阅读 评论(0) 收藏举报实验二 RAM实验一、实验目的：了解半导体静态随机读写存储器RAM的工作原理及其使用方法。
掌握半导体存储器的字、位扩展技术。
二、实验所用器件和仪表：RAM采用两片MM2114隔离部件采用74LS125译码器采用74LS138三、实验内容：采用1K x 4 的芯片，构成1K x 8的存储器。
◆ 选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的读/写操作实验。
◆采用1K x 4 的芯片，构成2K x 4的存储器。
◆必须使用译码器进行扩展（三输入都用，接开关）。
◆ 选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的读/写操作实验。
◆ 选用适当芯片，根据各种控制信号的极性和时序要求，设计出实验线路图。
◆ 分别设计试验步骤。
◆ 使用开关进行数据加载，通过指示灯显示实验结果，记录试验现象，写出实验报告。
给出字扩展试验中每片RAM芯片的地址范围。
四、实验提示：为简化试验，地址可只用低4位（其余地址可接地）。
五、实验接线图及实验结果：基本的试验方案：第一部分：采用1K x 4 的芯片，构成1K x 8的存储器。
设计线路：字扩展的实验操作：1.初始化：将k15（74LS125的C信号）推至高电平，断开开关输入。
将k13（RAM片选信号）推至低电平，选中RAM。
将k14(读写控制)推至高电平读取状态，以防选地址过程中对沿路数据进行修改。
2.写入数据：将k0~k3的四个开关调至想要输入的地址。
将k4~k11调整至想要的二进制输入值。
将k15（74LS125的C信号）推至低电平，连接开关输入。
将k14（读写控制）推至低电平写入状态，写入数据。
湘潭大学 计算机组成与原理 多周期CPU与存储器实验 实验报告
湘 潭 大 学 实 验 报 告 课程名称 计算机原理与设计 实验名称 多周期CPU与存储器实验 页数 专业 班级 姓名 同组者姓名 无 实验日期 组别 学号
output [31:0] a,b,alu,adr,tom,fromm,pc,ir;
output [2:0] wire
q; wmem;
mccpu mc_cpu (clock,resetn,fromm,pc,ir,a,b,alu,wmem,adr,tom,q); mcmem memory (clock,fromm,tom,adr,wmem,mem_clk,mem_clk); endmodule module mccpu (clock,resetn,frommem,pc,inst,alua,alub,alu,wmem,madr,tomem,state); input input output output output wire wire wire z,wpc,wir,wmem,wreg,iord,regrt,m2reg,shift,selpc,jal,sext; wire [31:0] [3:0] [4:0] [31:0] frommem; clock,resetn; [31:0] pc,inst,alua,alub,alu,madr,tomem; [2:0] state; wmem; aluc; reg_dest;
parameter [2:0]
// EXE state // MEM state
储存器实验报告
储存器实验报告储存器实验报告一、引言储存器是计算机中重要的组成部分，它用于存储和读取数据。
在计算机科学领域，储存器的设计和性能对计算机的运行速度和效率有着重要的影响。
本实验旨在通过设计和实现一个简单的储存器，来深入了解储存器的工作原理和性能指标。
二、实验目的1. 了解储存器的基本概念和分类；2. 掌握储存器的存储原理和读写操作；3. 分析和评估储存器的性能指标。
三、实验过程1. 储存器的分类储存器按照存储介质的不同可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM是一种易失性存储器，它可以随机读写数据。
ROM则是一种非易失性存储器，主要用于存储固定的程序和数据。
2. 储存器的存储原理储存器的存储原理是通过电子元件的状态来表示数据的存储状态。
在RAM中，每个存储单元由一个电容和一个晶体管组成。
当电容充电时表示存储单元存储的是1，当电容放电时表示存储单元存储的是0。
在ROM中，存储单元由一组可编程的开关组成，每个开关的状态决定了存储单元存储的数据。
3. 储存器的读写操作储存器的读操作是通过将地址信号传递给储存器来选择要读取的存储单元，然后将存储单元的数据输出。
储存器的写操作是通过将地址信号传递给储存器来选择要写入的存储单元，然后将要写入的数据输入。
四、实验结果在实验中，我们设计并实现了一个8位的RAM储存器。
通过对储存器进行读写操作，我们成功地将数据存储到储存器中，并成功地从储存器中读取数据。
实验结果表明，储存器的读写操作是可靠和有效的。
五、实验分析1. 储存器的性能指标储存器的性能指标包括存储容量、存取时间和存储器的可靠性。
存储容量是指储存器可以存储的数据量，通常以位或字节为单位。
存取时间是指从发出读写指令到数据可以被读取或写入的时间间隔。
存储器的可靠性是指储存器的故障率和故障恢复能力。
2. 储存器的应用储存器广泛应用于计算机、手机、平板电脑等电子设备中。
在计算机中，储存器用于存储程序和数据，是计算机的核心组件之一。
储存器实验报告
一、实验目的1. 了解储存器的基本概念和分类。
2. 掌握储存器的读写原理和操作方法。
3. 学会使用常用储存器芯片，如RAM、ROM等。
4. 熟悉储存器的扩展方法，如字扩展、位扩展等。
二、实验仪器与设备1. 实验台2. 信号发生器3. 数字示波器4. 静态随机存储器（RAM）芯片5. 只读存储器（ROM）芯片6. 译码器7. 74LS系列集成电路芯片8. 连接线三、实验原理1. 储存器的基本概念：储存器是计算机系统中用于存放数据和指令的设备，分为内存储器和外存储器。
内存储器包括RAM和ROM，外存储器包括硬盘、光盘等。
2. 储存器的读写原理：储存器的读写操作主要依靠控制电路来实现。
控制电路根据地址信号选择相应的存储单元，并根据读写信号决定是读取数据还是写入数据。
3. 常用储存器芯片：（1）RAM：随机存取存储器，具有读写速度快、存储容量大、价格低等特点。
RAM 分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。
（2）ROM：只读存储器，只能读取数据，不能写入数据。
ROM分为掩模ROM、可编程ROM（PROM）、可擦写可编程ROM（EPROM）和闪存（Flash）等类型。
四、实验步骤1. 储存器读写原理实验：（1）搭建实验电路，包括RAM芯片、地址译码器、控制电路等。
（2）使用信号发生器产生地址信号、读写信号和控制信号。
（3）观察数字示波器上的波形，分析读写操作过程。
2. 储存器扩展实验：（1）字扩展：使用多个RAM芯片扩展存储容量。
将多个RAM芯片的地址线和控制线连接在一起，数据线分别连接。
（2）位扩展：使用译码器将地址信号转换为片选信号，控制多个RAM芯片的读写操作。
将译码器的输出端连接到RAM芯片的片选端，地址信号连接到译码器的输入端。
3. 基于AT89C51的RAM扩展实验：（1）搭建实验电路，包括AT89C51单片机、RAM芯片、译码器等。
（2）编写程序，设置RAM芯片的地址、读写信号和控制信号。
存储器实验 总结
存储器实验总结1. 引言存储器在计算机系统中起到了至关重要的作用。
它用于存储和检索数据，是计算机进行信息处理和数据传输的基础。
本文将总结存储器实验的过程、方法和结果，并对实验中遇到的问题以及取得的成果进行分析和评价。
2. 实验过程2.1 实验目标本次实验的目标是通过搭建存储器系统的实验平台，了解存储器的工作原理和性能，并通过实际操作和测试验证相关理论。
2.2 实验步骤1.搭建存储器系统实验平台：根据实验指导书提供的材料和方法，组装并连接存储器系统的硬件设备。
2.熟悉实验设备：了解存储器系统的各个组成部分的功能，学习使用实验设备的操作方法。
3.进行实验操作：按照实验指导书的要求，进行存储器的读写操作、存储器容量和速度的测试等。
4.记录实验数据和结果：准确记录实验过程中的数据和结果，包括读写操作的时间、存储器容量的测量值等。
5.分析实验结果：根据实验数据和结果，分析存储器的性能和工作原理。
2.3 实验设备和环境•操作系统：Windows 10•实验平台：Intel x86 架构的计算机•实验设备：存储器模块、存储器控制器、数据总线、控制总线等•编程工具：C++ 编译器、汇编器等3. 实验结果3.1 存储器的读写操作在实验过程中，我们分别进行了存储器的读操作和写操作，并记录了每次操作的时间。
通过对比不同操作的时间，我们可以评估存储器的读写速度。
实验结果显示，存储器的读操作平均时间为 X 毫秒，写操作平均时间为 Y 毫秒，表明存储器的读写速度较为稳定。
3.2 存储器容量的测量我们还对存储器的容量进行了测试。
实验中，我们分别使用不同大小的数据块对存储器进行写入，然后读取存储器中的数据块，并记录了写入和读取的时间。
通过对比不同数据块的操作时间，我们可以评估存储器的容量。
实验结果显示，存储器的容量为 Z 字节，并且与设备说明书中的容量一致。
3.3 实验中的问题和解决方案在实验过程中，我们也遇到了一些问题，例如实验设备的连接错误、数据传输错误等。
实验二 RAM扩展实验
实验二RAM扩展实验（请在实验课前写好预习报告，预习报告日期必在做实验课之前，预习报告中应该出现跟实验1内容相关的原理，电路图（可简画），流程图（或是程序，有程序就必带注释））实验仪器：pc机，8086k微机原理实验箱实验目的：1.掌握存储器芯片的特性及与CPU的连接方法。
2.掌握访问连续存储空间的方法。
实验内容：（1必须在实验课前通过仿真实验完成，电路为EX2_1.DSN,程序为EX2_1.ASM）1.利用62256(32K×8bit)的静态SRAM芯片进行扩展，要求扩展的存储器容量为64KB，且要求和8086CPU相连接。
扩展后，利用此扩展的存储体进行读写访问，将内存0000H:4000H 地址开始的位置至0000H:4063H位置处依次写上0-99。
实验连线：提示：应该有哪三类线？实验流程图参考实验程序：assume cs:codecode segmentstart:mov ax,0000h ;设置DS的段地址值为0mov ds,axmov bx,4000H ;利用BX存放存储单元的偏移地址，从200H开始mov al,0 ;AL中为要写到存储单元中的数据。
初始值为1mov ds:[bx],al ;将1写入内存0000H:4000H地址处mov cx,100 ;设置循环次数为100次l1:mov ds:[bx],al ;循环体目的将AL中的值填入存储器inc bx ;偏移地址指针下移一个字节inc al ;待填充到存储单元的数据也自增1loop l1 ;根据CX的次数执行上面的循环体int 3 ;断点中断，目的是为了观察内存结果，用实验箱做实验时，不用这步code endsend start提示：如果仿真过程中把内存窗口关掉，可以按图中所示选择调试菜单中：即可出现思考问题：1）通过EX2_1.DSN仿真运行结果观察两块62256芯片写入的内容各有什么特点？为什么会产生这样的结果？2）停止运行，观察EX2_1.DSN仿真图，U7：62256芯片的片选段CE由那两个信号进行或运算获得？这两个信号都为哪种电平时才能选中这块U7：62256芯片。
计算机组成原理存储器实验报告
计算机组成原理存储器实验报告一、实验目的本实验旨在通过实践了解存储器的基本原理和实现方式，掌握存储器的读写操作。
二、实验原理存储器是计算机中用于存储数据和程序的设备，其按照不同的存取方式可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
其中RAM是一种易失性存储器，其存储的数据会随着电源关闭而丢失；而ROM则是一种非易失性存储器，其存储的数据在电源关闭后仍能保持不变。
本实验使用的是一个8位RAM，其具有256个存储单元，每个存储单元可以存储8位数据。
RAM可以进行读写操作，读操作是将存储单元中的数据读取到CPU中，写操作是将CPU中的数据写入到存储单元中。
存储单元的地址是由地址线来控制的，本实验中使用的是8位地址线，因此可以寻址256个存储单元。
三、实验仪器本实验使用的主要仪器有：存储器板、八位开关、八位数码管、八位LED灯、地址选择开关和地址计数器等。
四、实验过程1. 准备工作：将存储器板与开发板进行连接，并将八位开关、八位数码管、八位LED灯、地址选择开关和地址计数器等连接到存储器板上。
2. 设置地址：使用地址选择开关来设置需要读写的存储单元的地址。
3. 写操作：将需要存储的数据通过八位开关输入到CPU中，然后将CPU中的数据通过写信号写入到存储单元中。
4. 读操作：将需要读取的存储单元的地址通过地址选择开关设置好，然后通过读信号将存储单元中的数据读取到CPU中。
5. 显示操作：使用八位数码管或八位LED灯来显示读取到的数据或写入的数据。
6. 重复上述操作，进行多次读写操作，观察存储器的读写效果和数据变化情况。
五、实验结果通过本次实验，我们成功地进行了存储器的读写操作，并观察到了存储器中数据的变化情况。
在实验过程中，我们发现存储器的读写速度非常快，可以满足计算机的高速运算需求。
同时，存储器的容量也非常大，可以存储大量的数据和程序，为计算机提供了强大的计算和存储能力。
六、实验总结本次实验通过实践掌握了存储器的基本原理和实现方式，了解了存储器的读写操作。
湘潭大学计算机原理 实验二 ROM存储器与RAM存储器实验报告材料
计算机原理与设计实验报告实验二存储器实验： XXX学号： 2013551728班级： 13级软件工程2班实验日期： 2014年 10 月29 日1.FPGA中ROM定制与读出实验一．实验目的1、掌握FPGA中ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法。
2、用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，学习将程序代码以mif格式文件加载于ROM中；3、在初始化存储器编辑窗口编辑mif文件配置ROM；4、验证FPGA中ROM的功能。
二．实验原理ALTERA的FPGA中有许多可调用的模块库，可构成如rom、ram、fifo等存储器结构。
CPU 中的重要部件，如RAM、ROM可直接调用他们构成，因此在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB可以构成各种结构的存储器，ROM是其中的一种。
ROM有5组信号：地址信号address[ ]、数据信号q[ ]、时钟信号inclock、outclock、允许信号memenable，其参数都是可以设定的。
由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的输出端口，ROM中的数据是在对FPGA现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。
图2-1-1中的ROM有3组信号：inclk——输入时钟脉冲；instruction[31..0]——lpm_ROM的32位数据输出端；a[4..0]——lpm_ROM的5位读出地址。
实验中主要应掌握以下三方面的容：（1）ROM的参数设置；（2）ROM中数据的写入，即FILE初始化文件的编写；（3）ROM的实际应用，在GW48_CP+实验台上的调试方法。
三．实验步骤（1）新建工程。
工程名是scinstmem.qpf。
（2）用初始化存储器编辑窗口编辑ROM配置文件（文件名.mif）。
这里预先给出后面将要用到的指令存储器初始化文件：scinstmem.mif 。
如下图，scinstmem.mif中的数据是机器指令代码。
scinstmem.mif中的数据（3）模块设计。
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计算机原理与设计
实验报告
实验二存储器实验
：XXX
学号：2013551728
班级：13级软件工程2班
实验日期：2014年10 月29 日
1.FPGA中ROM定制与读出实验
一．实验目的
1、掌握FPGA中ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法。
2、用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，学习将程序代码以mif格式文件加载于ROM中；
3、在初始化存储器编辑窗口编辑mif文件配置ROM；
4、验证FPGA中ROM的功能。
二．实验原理
ALTERA的FPGA中有许多可调用的模块库，可构成如rom、ram、fifo等存储器结构。
CPU 中的重要部件，如RAM、ROM可直接调用他们构成，因此在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB 可以构成各种结构的存储器，ROM是其中的一种。
ROM有5组信号：地址信号address[ ]、数据信号q[ ]、时钟信号inclock、outclock、允许信号memenable，其参数都是可以设定的。
由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的输出端口，ROM中的数据是在对FPGA 现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。
图2-1-1中的ROM有3组信号：inclk——输入时钟脉冲；instruction[31..0]——lpm_ROM的32位数据输出端；a[4..0]——lpm_ROM的5位读出地址。
实验中主要应掌握以下三方面的内容：
（1）ROM的参数设置；
（2）ROM中数据的写入，即FILE初始化文件的编写；
（3）ROM的实际应用，在GW48_CP+实验台上的调试方法。
三．实验步骤
（1）新建工程。
工程名是scinstmem.qpf。
（2）用初始化存储器编辑窗口编辑ROM配置文件（文件名.mif）。
这里预先给出后面将要用到的指令存储器初始化文件：scinstmem.mif 。
如下图，scinstmem.mif中的数据是机器指令代码。
scinstmem.mif中的数据
（3）模块设计。
用图形编辑，使用工具Mega Wizard Plug-In Manager，定制指令存储器rom 宏功能块。
设置地址总线宽度address[]和数据总线宽度q[]，分别为5位和32位,并添加输入输出引脚，如图设置和连接。
ROM的结构图
在设置rom数据参数选择项file的对应窗口中（下图），用键盘输入ROM配置文件的路径（scinstmem.mif），然后设置在系统ROM/RAM读写允许，以便能对FPGA中的ROM在系统读写。
设置在系统ROM/RAM读写允许
（4）全程编译。
（5）画波形文件并进行功能仿真。
波形如上图。
（6）引脚锁定。
引脚分配如下表：
Node Name Location
clk PIN_240
a[4] PIN_6
a[3] PIN_4
a[2] PIN_3
a[1] PIN_2
a[0] PIN_1
instruction[31] PIN_168
instruction[30] PIN_167
instruction[29] PIN_166
instruction[28] PIN_165
instruction[27] PIN_164
instruction[26] PIN_163
（7）全程编译。
（8）编程下载。
下载SOF文件至FPGA，改变ROM的地址a[4..0]，外加读脉冲，通过实验台上的数码管比较读出的数据是否与初始化数据(scinstmem.mif中的数据)一致。
注，工程名是scinstmem.qpf，下载scinstmem.sof示例文件至实验台上的FPGA，选择实验电路模式仍为NO.0，32位数据输出由数码8至数码1显示，5位地址由键2、键1输入，键1负责低4位，地址锁存时钟CLK由键8控制，每一次上升沿，将地址锁入，数码管8/7/6/5/4/3/2/1将显示ROM中输出的数据。
发光管8至1显示输入的5位地址值。
（9）在系统读写。
打开QuartusII的在系统存储模块读写工具In-system Momery_Content Editor，了解FPGA中ROM中的数据，并对其进行在系统写操作（下图）。
在系统存储模块读写
（10）实验数据记录
a 2 4 5 7 17
instruction 20050004 AC82000 8C890000 20050003 8000017
2．FPGA中RAM读写实验
一．实验目的
1、了解FPGA中RAM模块ram的功能
2、掌握ram的参数设置和使用方法
3、掌握ram作为随机存储器RAM的工作特性和读写方法。
二．实验原理
在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB可以构成存储器，ram的结构如下图。
从DATAIN[7..0]输入的低8位数据由ext8to32.v进行零扩展为32位输入数据后，送入ram的左边data[31..0]输入，从右边out[31..0]输出，wren——为读/写控制信号端。
数据的写入：当输入数据和地址准备好以后，clk是地址锁存时钟，当信号上升沿到来时，地址被锁存，数据写入存储单元。
数据的读出：从address[4..0]输入存储单元地址，在clk信号上升沿到来时，该单元数据从out[31..0]输出。
wren——读/写控制端，低电平时进行读操作，高电平时进行写操作；
clk——读/写时钟脉冲；DATAIN[7..0] ——低8位数据输入端；
data[31..0]——RAM的32位数据输入端；address[4..0]——RAM的读出和写入地址；
out[31..0]——RAM的32位数据输出端。
lpm_ram_dp实验电路图
三．实验步骤
（1）RAM定制与ROM基本相同，实验步骤也类似。
按图输入电路图，同样使用工具Mega Wizard Plug-In Manager。
设置地址总线宽度address[]和数据总线宽度q[]，分别为5位和32位,并进行编译、仿真、引脚锁定、FPGA配置。
（2）注意，RAM也能加入初始化文件scdatamem.mif （数据存储器的初始化文件），注意此文件加入的路径表达和文件表达（下图）：scdatamem.mif ,（后缀mif要小写）；同时择在系统读写RAM功能，RAM的ID名取为：ram2。
RAM加入初始化文件和选择在系统读写RAM功能
（3）波形仿真
波形仿真结果如下：
（4）引脚分配
引脚分配图下表：
（5）通过键1、键2输入RAM的低8位数据（选择实验电路模式1），键3、键4输入存储器的5位地址。
键8控制读/写允许，低电平时读允许，高电平时写允许；键7（CLK0）产生读/写时钟脉冲，即生成写地址锁存脉冲，对ram进行写/读操作。
注，工程名是scdatamem.qpf，下载scdatamem.sof至实验台上的FPGA，选择实验电路模式为NO.1，按以上方式首先进行验证实验。
首先控制读出初始化数据，与载入的初始化文件scdatamem.mif中的数据进行比较，然后控制写入一些数据，再读出比较。
使用在系统读写RAM的工具对其中的数据进行读写操作（下图），设置成连续读模式，将在系统读写工具窗口的数据与实验箱上数码管上显示的数据对照起来看。
使用在系统读写工具对RAM中的数据进行读写操作
（6）实验数据
wren 1 0 1 0 1 0
address 1 1 3 4 4 3
DATAIN 12 12 24 24 23 23
out 0050 1212 2424 0000 2323 2424
3．实验心得
这次实验我掌握ROM与RAM存储器的设置，作为只读存储器ROM和随机存取存储器RAM的工作特性和配置方法。
对存储器的工作原理和解后也有了进一步的认识，为以后的学习和试验打下了坚实的基础。