杭电计组实验5存储器设计实验
计算机组成原理实验_存储器部件教学实验
实验题目存储器部件教学实验一、实验目的：1. 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。
学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。
2. 理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案。
3. 了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系。
4. 了解如何通过读、写存储顺的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作。
加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。
二、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。
三、实验说明和原理：1、内存储器原理内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。
在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区和随读写存储区两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容易8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量的教学实验。
地址总线的低13位送到ROM芯片的地址线引脚，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3个芯片的数据线引脚、实现低位字节的3个芯片的数据线引脚分别连接在一起接到数据总线的高、低位字节，是实现存储器数据读写的信息通路。
数据总线要通过一个双向三态门电路与CPU一侧的内部总线IB 相连接，已完成存储器、接口电路和CPU之间的数据通讯。
2、扩展教学机的存储空间四、实验内容：1) 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。
计算机组成原理存储器原理实验报告
计算机硬件实验室实验报告课程名称：
姓名学
号
班级成
绩
设备名称及软件环境Untitled ISIS 7 professional 实验名
称
存储器原理实验日期
一．实验内容
通过总线系统验证存储器的存储功能。
1、掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法；
2、掌握存储器读/写电路的设计方法。
二．理论分析或算法分析
6264的功能
工作方
式
C S1*C S2W E*O E*D7～D0
未选中未选中读操作写操作1
×
×
1
1
×
×
1
×
×
1
高阻
高阻
输出
输入
6264的工作过程写
写入数据的过程
☑将单元地址送到芯片的地址线A0-A12
☑写入的数据送数据线
☑＃CS1和CS2有效，＃WE有效
☑数据写到指定单元
\
6264的工作过程读：
读入数据的过程
☑将单元的地址送到芯片的地址线A0-A12
☑#CS1和CS2同时有效，#WE＝1 #OE=0
☑选中单元内容从数据线读出
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）
运行态抓图
五．结论
实现了6264存储器的读写功能
报告提交日期。
杭电计组实验5-存储器设计实验
5’b000007 32’b0000000732’b0000000732'h0055_752332'h0055_7523
(2)答：这些单元的数据已经被改写了。读出数据与写入数据一致。
RAM_B uut (
.clka(clka),
.wea(wea),
.addra(addra),
.dina(dina),
.douta(douta)
);
initial begin
// Initialize Inputs
clka = 0;
wea = 0;
addra = 0;
dina = 0;
// Wait 100 ns for global reset to finish
NET "Clk" LOC = C9;
NET "LED[4]" LOC = M11;
NET "LED[3]" LOC = V15;
NET "LED[2]" LOC = U15;
NET "LED[1]" LOC = V16;
NET "LED[0]" LOC = U16;
NET "Mem_Addr[7]" LOC = U8;
output reg [7:0]LED;
wire [31:0]M_R_Data;//存在存储器里的32位读出数据
reg [31:0]M_W_Data;//寄存在暂存器的32位写入数据
RAM_B test_ram (
杭电计组实验-存储器设计实验
杭电计组实验-存储器设计实验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验报告2018 年 5 月 5 日成绩：姓名阳光男学号16041321 班级16052317专业计算机科学与技术课程名称《计算机组成原理与系统结构试验》任课老师张翔老师指导老师张翔老师机位号默认实验序号5实验名称《实验五存储器设计实验》实验时间2018/5/12实验地点1教211实验设备号个人电脑、Nexys3开发板一、实验程序源代码存储器顶层电路代码：module top_RAM_B(Mem_Addr,C,Mem_Write,Clk,LED);input [7:2]Mem_Addr;//开关的3、4、5、6、7、8位input Mem_Write,Clk;//clk为按键C9，读写使能信号为按键C4，0为读，1为写input [1:0]C;//选择写入数据+读操作时选择显示字节,为开关1、2位output reg [7:0]LED;wire [31:0]M_R_Data;//存在存储器里的32位读出数据reg [31:0]M_W_Data;//寄存在暂存器的32位写入数据RAM_B test_ram (.clka(Clk), //输入时钟信号.wea(Mem_Write), //输入读写信号.addra(Mem_Addr[7:2]), //输入5位地址信号.dina(M_W_Data), //写入32位数据.douta(M_R_Data) //读出32位数据);always@(*)beginLED=0;//初始化M_W_Data=0;//初始化if(!Mem_Write)//读操作begincase(C)2'b00:LED=M_R_Data[7:0];//读出数据的0-7位2'b01:LED=M_R_Data[15:8];//读出数据的8-15位2'b10:LED=M_R_Data[23:16];//读出数据的16-23位2'b11:LED=M_R_Data[31:24];//读出数据的24-31位endcaseendelsebegincase(C)2'b00:M_W_Data=32'h0055_7523;//写入第一个数据2'b01:M_W_Data=32'h1234_5678;//写入第二个数据2'b10:M_W_Data=32'h8765_4321;//写入第三个数据2'b11:M_W_Data=32'hffff_ffff;//写入第四个数据endcaseendendendmodule测试代码：module test;// Inputsreg clka;reg [0:0] wea;reg [5:0] addra;reg [31:0] dina;// Outputswire [31:0] douta;// Instantiate the Unit Under Test (UUT)RAM_B uut (.clka(clka),.wea(wea),.addra(addra),.dina(dina),.douta(douta));initial begin// Initialize Inputsclka = 0;wea = 0;addra = 0;dina = 0;// Wait 100 ns for global reset to finish #100;// Add stimulus hereclka = 1;wea = 0;addra = 6'b000001;dina = 32'h0000_0003;#100;clka = 0;wea = 0;addra = 6'b000001;dina = 32'h0000_0607;#100;clka = 1;wea = 1;addra = 6'b000001;dina = 32'hFFFF_FFFF;#100;clka = 0;wea = 1;addra = 6'b000001;dina = 32'hFFFF_FFFF;endendmodule二、仿真波形三、电路图顶层电路模块顶层电路内部结构：四、引脚配置（约束文件）NET "Clk" LOC = C9;NET "LED[4]" LOC = M11;NET "LED[3]" LOC = V15;NET "LED[2]" LOC = U15;NET "LED[1]" LOC = V16;NET "LED[0]" LOC = U16;NET "Mem_Addr[7]" LOC = U8;NET "Mem_Addr[6]" LOC = N8;NET "Mem_Addr[5]" LOC = M8;NET "Mem_Addr[4]" LOC = V9;NET "Mem_Addr[2]" LOC = T10;NET "Mem_Write" LOC = C4;NET "Mem_Addr[3]" LOC = T9;NET "C[1]" LOC = T5;NET "C[0]" LOC = V8;NET "LED[7]" LOC = T11;NET "LED[5]" LOC = N11;NET "LED[6]" LOC = R11;五、思考与探索(1)读操作实验结果记录表存储器地址初始化数据读出数据写入新数据读出数据5’b000000 32’b0000000032’b0000000032'h0055_752332'h0055_7523 5’b000001 32’b0000000132’b0000000132'h0055_752332'h0055_7523 5’b000002 32’b0000000232’b0000000232'h0055_752332'h0055_7523 5’b000003 32’b0000000332’b0000000332'h0055_752332'h0055_7523 5’b000004 32’b0000000432’b0000000432'h0055_752332'h0055_7523 5’b000005 32’b0000000532’b0000000532'h0055_752332'h0055_7523 5’b000006 32’b0000000632’b0000000632'h0055_752332'h0055_7523 5’b000007 32’b0000000732’b0000000732'h0055_752332'h0055_7523 (2)答：这些单元的数据已经被改写了。
杭电计算机组成原理寄存器堆设计实验
杭电计算机组成原理寄存器堆设计实验计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程之一，它涉及到计算机的基本组成部分和原理。
在这门课程中，学生通常需要进行一系列的实验来加深对计算机组成原理的理解和应用。
其中之一是关于寄存器堆的设计实验。
寄存器堆是计算机中重要的组成部分之一，它用于存储、读取和写入数据。
在计算机中，数据通常被存储在寄存器中，然后进行各种操作。
因此，设计一个高效可靠的寄存器堆对于计算机的性能至关重要。
根据实验要求，我们需要设计一个8位的寄存器堆，并实现读取、写入和清零等操作。
以下是针对该实验的设计思路和实施步骤。
首先，我们需要确定寄存器堆的结构。
由于该寄存器堆为8位宽度，我们选择使用一个8x8的存储单元阵列。
每个存储单元都可以存储一个8位的数据。
整个寄存器堆由8个存储单元组成，每个存储单元对应一个地址，即0~7接下来，我们需要设计寄存器堆的读写电路。
对于读操作，我们需要通过地址线来选择要读取的存储单元，并将其输出到数据线。
对于写操作，我们同样需要通过地址线来选择要写入的存储单元，并将数据线上的数据写入该存储单元。
为了实现这些操作，我们需要使用多路选择器和数据解码器。
在设计中，我们还需要考虑到时钟信号的输入，以确保读写操作在时钟的上升沿或下降沿进行。
此外，我们还需要添加清零功能，以便将寄存器堆的值重置为零。
为实现清零功能，我们可以将一个额外的输入线与所有存储单元的清零输入连接。
在实施阶段，我们需要使用Verilog或其他硬件描述语言来实现设计。
在代码中，我们首先声明一个8位宽的存储单元阵列作为寄存器堆的基本组成部分。
然后，我们定义读写电路，包括地址线、数据线、多路选择器和数据解码器。
最后，我们添加时钟信号和清零功能。
在完成设计后，我们可以通过仿真工具进行验证。
通过输入不同的数据和地址，观察输出结果是否符合预期。
如果存在问题，我们可以进行调试并进行必要的修改。
一旦仿真结果正确无误，我们就可以开始进行硬件实验了。
计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验
实验四存储系统设计实验一、实验目的本实训项目帮助大家理解计算机中重要部件—存储器，要求同学们掌握存储扩展的基本方法，能设计MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器。
能够利用所学习的cache 的基本原理设计直接相联、全相联，组相联映射的硬件cache。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、汉字字库存储芯片扩展设计实验1)设计原理该实验本质上是8个16K×32b 的ROM 存储系统。
现在需要把其中一个（1 号）16K×32b 的ROM 芯片用4个4K×32b 的芯片来替代，实际上就是存储器的字扩展问题。
a) 需要4 片4个4K×32b 芯片才可以扩展成16K×32b 的芯片。
b) 目标芯片16K个地址，地址线共14 条，备用芯片12 条地址线，高两位（分线器分开）用作片选，可以接到2-4 译码器的输入端。
c) 低12 位地址直接连4K×32b 的ROM 芯片的地址线。
4个芯片的32 位输出直接连到D1，因为同时只有一个芯片工作，因此不会冲突。
芯片内数据如何分配：a) 16K×32b 的ROM 的内部各自存储16K个地址，每个地址里存放4个字节数据。
地址范围都一样：0x0000～0x3FFF。
b) 4个4K×32b 的ROM，地址范围分别是也都一样：0x000～0xFFF，每个共有4K个地址，现在需要把16K×32b 的ROM 中的数据按照顺序每4个为一组分为三组，分别放到4个4K×32b 的ROM 中去。
HZK16_1 .txt 中的1～4096个数据放到0 号4K 的ROM 中，4097～8192 个数据放到 1 号4K 的ROM 中，8193～12288 个数据放到2 号4K 的ROM 中，12289～16384个数据放到3 号4K 的ROM 中。
c) 注意实际给的16K 数据，倒数第二个4K（8193～12288 个数据）中部分是0，最后4K（12289～16384 数据）全都是0。
实验五存储器连接（6116的使用）
实验五 存储器连接（6116的使用）【实验名称】存储器连接（6116的使用）。
【实验目的】 掌握存储器译码及读写的方法。
【实验原理】 微处理器通过数据总线、地址总线及控制总线与存储器连接，如下图所示：地址总线为地址信号，用来指明选中的存储单元地址。
数据总线为数据信号，它是微处理器送往存储器的信息或存储器送往微处理器的信息。
它包括指令和数据。
控制总线发出存储器读写信号，以便从ROM 、RAM 中读出指令或数据，或者向RAM 写入数据。
在微机系统中，常用的静态RAM 有6116、6264、62256等。
在本实验中使用的是6116。
6116为2K ╳8位的静态RAM ，其逻辑图如下：其中A 0～10为11根地址线，I/O 0～7为8根数据线，CS 为片选端，OE 为数据输出选通端，WR 为写信号端。
其工作方式见下表：FD-SJ86/88实验板上提供了一片6116用来作存储器读写实验。
在6116的上方三根跳线J57、J58、J59分别用来设置6116的片选端、读信号、写信号的连接状态。
当以短路块分别将J57、J58、J59上面两根针短路时，则6116片选端连接由U39产生的译码信号，其译码范围为0A0000H～0A07FFH，因6116为2K存储器，所以地址0A0000H～0A07FFH和0A0800H～0A0FFFH重叠。
6116的读写信号则分别接到系统总线上的存储器读写信号。
其数据通过74LS245（U38）接到系统的数据总线上。
【实验内容】在FD-SJ86/88实验板上的6116芯片内写入一些数据，然后读出显示在屏幕上以验证正确与否。
【实验连线】① 6264的地址线J8（A0～A10）接总线上的地址线A0～A10。
② J57、J58、J59的下面的两个脚以短路块连接。
【实验程序】DATA SEGMENTMESSAGE DB 'PLEASE ENTER A KEY TO SHOW THE CONTENTS',0DH,0AH,'$'DATA ENDSSTACK SEGMENT STACKSTA DW 50 DUP(?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK,ES:DATASTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,STACKMOV SS,AXMOV SP,TOPMOV AX,0A000HMOV ES,AXMOV BX,0000HMOV CX,26MOV DL,40HWRITE: INC DLMOV ES:[BX],DLINC BXCMP DL,5AHJNZ SS1MOV DL,40HSS1: LOOP WRITEMOV DX,OFFSET MESSAGEMOV AH,9INT 21HMOV AH,01HINT 21HMOV AX,0A000HMOV ES,AXMOV BX,0000HMOV CX,26READ: MOV DL,ES:[BX]MOV AH,02HINT 21HINC BXLOOP READMOV AH,4CHINT 21HCODE ENDSEND START【思考题】将字符‘0’～‘9’写入存储器，再将其读出，应如何修改程序？。
计组实验课程设计
计组实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解计算机组成原理，掌握基本硬件组件的工作原理和相互关系。
2. 学生能掌握实验所涉及的关键技术，如电路设计、编程调试等，并了解其在计组实验中的应用。
3. 学生能运用所学的计算机组成原理和实验技能，分析实验现象，解释实验结果。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成计组实验的电路设计、编程调试等过程。
2. 学生能够通过实验操作，提高动手实践能力，培养问题解决和团队协作能力。
3. 学生能够运用实验报告、口头报告等形式，清晰、准确地表达实验过程和结果。
情感态度价值观目标：1. 学生对计算机组成原理产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在实验过程中，养成严谨、细致的工作态度，提高自我管理和团队协作能力。
3. 学生通过实验课程，认识到计算机科学在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为计算机组成原理实验课程，注重理论联系实际，强调学生动手实践能力的培养。
学生特点分析：学生为大学二年级计算机专业学生，具备一定的计算机基础知识和编程能力，具有较强的求知欲和动手欲望。
教学要求分析：课程要求教师以实验为主线，引导学生掌握计组原理，培养学生的实践能力和团队协作精神。
通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 计算机组成原理概述：介绍计算机硬件的基本组成、工作原理及其相互关系，使学生建立整体概念。
教学内容：CPU、存储器、输入输出设备、总线等硬件组件的原理与功能。
2. 实验原理与技术：讲解实验涉及的关键技术，如数字电路设计、编程调试等。
教学内容：数字电路设计基础、Verilog HDL语言、编程调试方法等。
3. 实验项目设计与实施：根据课程目标，设计具有实际意义的实验项目，引导学生动手实践。
教学内容：算术逻辑单元（ALU）设计、存储器设计、CPU设计等实验项目。
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杭州电子科技大学计算机学院
实验报告
实验项目：
课程名称：计算机组成原理与系统结构设计
姓名：学号：同组姓名：学号：实验位置（机号）：
实验日期：指导教师：
addr = 6'b000001;
dina = 32'b 111111111111101101111;
#100;
clk = 1;
wea = 0;
addr = 6'b000001;
dina = 32'b 111111111111101101111;
#100;
clk = 0;
wea = 1;
addr = 6'b000001;
dina = 32'b 111111111111101101111;
#100;
clk = 1;
wea = 1;
addr = 6'b000001;
dina = 32'b 111111111111101101111;
end
endmodule
RTL图
二、结果
思考题：
（3）设计实现一个ROM，常规存储器是单端口存储器，每次只接收一个地址，访问一个存储单元，从中读取或写入一个字节或字。
主存储器是信息交换的中心，一方面CPU频繁地与主存交换信息，另一方面外设也较频繁地与主存交换信息，而单端口存储器每次只能接受一个访存者，或是读或是写，这就影响到存储器的整体工作速度。
双端口存储器具有两个彼此独立的读写口，每个读写口都有一套自己的地址寄存器和译码电路，可以并行地独立工作。
两个读写口可以按各自接收的地址同时读出或写入，或一。