存储器和IO扩展实验,计算机组成原理
计算机组成原理扩展实验报告总结
计算机组成原理扩展实验报告总结
一、实验目的
通过本次实验，旨在加深对计算机组成原理的理解，掌握计算机各个组件的工作原理及相互之间的联系。
同时，通过实验操作，提高动手能力和解决问题的能力。
二、实验内容
本次实验主要涉及计算机的五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
实验内容包括：
1. 运算器实验：通过模拟运算器的运算过程，了解加法、减法、乘法和除法等基本运算的实现原理。
2. 控制器实验：通过模拟控制器的指令执行过程，了解指令的取指、解码、执行和回写等阶段的工作原理。
3. 存储器实验：通过观察存储器的读写过程，了解存储器的组织结构和访问机制。
4. 输入设备实验：通过实际操作不同类型的输入设备，了解键盘、鼠标、触摸屏等设备的工作原理。
5. 输出设备实验：通过观察打印机的打印过程，了解打印机的构造和工作原理。
三、实验过程
在实验过程中，我们按照实验指导书的步骤进行操作，并记录了实验数据和观察结果。
在遇到问题时，我们通过查阅资料和相互讨论，共同解决问题。
四、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了计算机的组成和工作原理，掌握了五大部件的基本概念和工作方式。
同时，实验过程中我们遇到了一些问题，通过解决问题，提高了我们的动手能力和解决问题的能力。
此外，通过本次实验，我们认识到计算机组成原理在实际应用中的重要性，为我们后续的学习和工作中提供了坚实的基础。
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。
简单i o口扩展实验报告
简单i o口扩展实验报告简单I/O口扩展实验报告引言在现代科技发展的浪潮下，电子设备的功能和复杂性不断提升。
然而，对于初学者来说，了解和掌握电子设备的基本原理和操作方法是非常重要的。
本实验旨在通过简单的I/O口扩展实验，帮助初学者更好地理解和应用I/O口扩展技术。
一、实验目的本实验的主要目的是通过使用I/O口扩展技术，实现电子设备与外部设备的交互功能。
具体目标包括：1. 了解I/O口扩展的基本原理和应用场景；2. 学习使用I/O口扩展芯片进行输入输出控制；3. 实现简单的电子设备与外部设备的交互功能。
二、实验器材1. Arduino开发板；2. I/O口扩展芯片；3. 电阻、电容等基本电子元件；4. 连接线、面包板等实验工具。
三、实验步骤1. 连接电路将Arduino开发板与I/O口扩展芯片通过连接线连接起来，按照电路图进行正确的连接。
确保电路连接无误后，将其连接到电源。
2. 编写程序在Arduino开发环境中，编写程序以实现所需的输入输出控制功能。
通过调用相应的库函数，配置I/O口扩展芯片的输入输出模式，并编写相应的逻辑控制代码。
3. 烧录程序将编写好的程序烧录到Arduino开发板中，确保程序能够正确运行。
4. 实验验证运行程序后，通过操作外部设备，如按钮、LED灯等，验证I/O口扩展功能的正确性。
观察外部设备的状态变化，以及Arduino开发板的响应情况。
四、实验结果与分析通过实验，我们成功实现了I/O口扩展技术的应用。
通过编写程序，我们可以根据需要配置I/O口扩展芯片的输入输出模式，并通过控制逻辑实现与外部设备的交互功能。
在实验过程中，我们发现通过I/O口扩展技术，可以实现大量的输入输出控制。
例如，我们可以通过按钮控制LED灯的开关，通过传感器获取环境温度并进行相应的控制，通过继电器控制电机等。
这些功能的实现，不仅提高了电子设备的灵活性和可扩展性，也为我们提供了更多的创造空间。
然而，我们也发现在实际应用中，I/O口扩展技术还存在一些挑战和限制。
最新实验报告_IO口扩展实验
最新实验报告_IO口扩展实验在本次实验中，我们的目标是通过硬件和软件的结合，扩展微控制器的输入输出（IO）口，以适应更复杂的应用场景。
实验的主要步骤和发现如下：1. 实验目的：- 理解IO口扩展的基本原理。
- 学习如何通过外部硬件设备增加IO口的数量。
- 掌握相应的软件编程技巧以控制扩展的IO口。
2. 实验材料：- 微控制器开发板（如Arduino或Raspberry Pi）。
- 扩展IO模块（例如16路IO扩展板）。
- 跳线和面包板。
- 电阻、LED灯、按键开关等基本电子元件。
3. 实验步骤：- 首先，我们将扩展IO模块通过I2C、SPI或其他通信协议与微控制器连接。
- 确保所有连接正确无误后，对微控制器进行上电测试，检查扩展模块是否被正确识别。
- 编写代码以初始化扩展模块，并为每个新增的IO口分配适当的功能（如输入、输出、PWM等）。
- 通过编写测试程序，验证每个IO口的功能性，例如通过点亮LED 灯或读取按键状态。
4. 实验结果：- 成功实现了IO口的扩展，新增的IO口能够按照程序指令执行相应的输入输出任务。
- 在测试过程中，所有LED灯均能按预期亮起和熄灭，按键状态也能被准确读取。
- 通过对扩展IO口的编程实践，加深了对微控制器IO口配置和电子电路设计的理解。
5. 实验结论：- IO口扩展是提升微控制器应用灵活性的有效手段，可以满足更多复杂的控制需求。
- 通过选择合适的扩展模块和编写正确的程序代码，可以轻松实现IO口的增加和功能的扩展。
- 实验中遇到的问题主要与硬件连接和程序编写有关，通过仔细检查和调试，所有问题均得到解决。
6. 后续改进方向：- 探索更多类型的IO扩展模块，如带有模拟输入的模块，以适应更广泛的应用。
- 优化软件代码，提高IO口的响应速度和稳定性。
- 研究如何通过网络或无线通信实现IO口的远程扩展和控制。
通过本次实验，我们不仅学会了如何物理上扩展微控制器的IO口，还通过实践加深了对相关理论知识的理解。
计算机组成原理实验二报告
实验（二）存储器实验1、实验目的1 深入理解计算机内存储器的功能，组成知识。
2深入的学懂静态存储芯片的读写原理和用他们组成教学计算机存储系统的方法（即字，位扩展技术），控制其运行方式2、实验内容1.完成存储器扩展的实验，需要为扩展内存选择一个地址，并注意读写和OE等控制的正确状态。
2.用监控程序的D,E命令对存储器进行读写，比较RAM，EEPROM，EPROM在读写上的异同。
3.用A命令写一段程序，对RAM进行读写，用D命令查看结果是否正确。
4.用A命令写一段程序，对扩展存储器EEPROM进行读写，用D命令查看结果是否正确，如果不正确，分析原因，改写程序，重新运行。
3、实验步骤1.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。
1>用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。
<1>在命令行提示符状态下输入：E 2020<2>在命令行提示符状态下输入：D2020<3>断电后重新启动教学实验机，用D命令观察内存单元2020~2023的值。
2>用A命令输入一段程序，执行并观察结果。
<1>在命令行提示符状态下输入：A 2000<2>在命令行提示符状态下输入：T 2000<3>在命令行提示符状态下输入：G 2000<4> 在命令行提示符状态下输入：R3. 将扩展的ROM芯片（27或27系列的替代产品58C65芯片）插入标有“EXTROMH”和“EXTROMP”的自锁进插座，要注意芯片插入的方向，带有半圆形缺口的一方朝左插入。
简单IO端口扩展实验
单片机程序实验报告姓名：陈曦学号23320082203998系别：通信工程系实验二简单I/O端口扩展实验一、实验目的1．学习8051单片机扩张数据存储的方法；2．学习61C256芯片的接口方法。
二、实验设备微型计算机、单片机仿真器、实验仪、示波器（各一台）实验连线：若干三、实验原理图四、实验内容编写并调试一段程序，功能是把8051内部数据存储器中50H~6FH的内容复制到外部数据存储器中0500H开始的区域中。
要求加入数据读写校验的功能，对写入外部RAM的区域先进行写入、读取校验操作。
汇编语言程序如下：ADDER E QU 50HADDER1 EQU 0500HBYTE EQU 20HORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART:MOV R2,#BYTEMOV R0,#ADDERMOV DPTR,#ADDER1MOV @R0,#12H ；先写入标志性的数据INC R0MOV @R0,#34HINC R0MOV @R0,#56HINC R0MOV @R0,#78HINC R0MOV @R0,#9AHINC R0MOV @R0,#0BCHINC R0MOV @R0,#0DEHINC R0MOV R0,#ADDERMOV R1,#00HLOOP:MOV A,#00HMOVX @DPTR,AMOVX A,@DPTRSUBB A,#00HJNZ ERRORMOV A,#0FFHMOVX @DPTR,AMOVX A,@DPTRSUBB A,#0FFHJNZ ERRORMOV A,@R0MOVX @DPTR,AINC R0INC DPTRDJNZ R2,LOOPAJMP $ERROR:INC DPTRINC R1DJNZ R2,LOOPAJMP $ENDC语言源程序：#include<reg51.h>data unsigned char ADDER1 _at_ 0x50; xdata unsigned char ADDER2 _at_ 0x0500; main(){unsigned char i,temp=0,count=0;unsigned char *sadd1,*sadd2;SP=0x70;sadd1=&ADDER1;sadd2=&ADDER2;for(i=0;i<0x20;i++){*sadd2=0x00;temp=*sadd2;temp=temp-0x00;if(temp!=0){count++;sadd2++;continue;}*sadd2=0xff;temp=*sadd2;temp=temp-0xff;if(temp!=0){count++;sadd2++;continue;}*sadd2=*sadd1;sadd1++;sadd2++;}while(1){;}}五、实验小结通过实验是我们了解如何扩展外部存储器，并熟练掌握了内外存储器的数据的传送、指针的使用，获悉了读写校验的原理，为下一步学习打下了坚实的基础。
i o口扩展实验报告
i o口扩展实验报告I/O口扩展实验报告引言：I/O口扩展是指通过外部设备将计算机的输入输出接口扩展，以满足更多的输入输出需求。
本实验旨在通过实际操作，了解I/O口扩展的原理、应用和实现方法。
一、实验目的本实验的目的是通过使用I/O口扩展模块，实现对计算机的输入输出接口的扩展，掌握I/O口扩展的基本原理和实现方法。
二、实验器材1.计算机2.I/O口扩展模块3.连接线4.外部设备（如LED灯、按钮等）三、实验步骤1.连接I/O口扩展模块与计算机：将I/O口扩展模块通过连接线与计算机的相应接口连接好。
2.编写控制程序：根据实验要求，编写相应的控制程序，以实现对外部设备的控制。
3.运行程序：将编写好的控制程序加载到计算机中，并运行程序。
4.观察实验结果：观察外部设备是否按照预期进行相应的输入输出操作。
四、实验结果与分析通过实验，我们成功地实现了对计算机的输入输出接口的扩展。
通过编写相应的控制程序，我们可以实现对外部设备的控制，例如通过按钮控制LED灯的亮灭。
这样的扩展可以使计算机能够与更多的外部设备进行交互，提供更多的功能和应用。
五、实验原理I/O口扩展的原理是通过外部设备与计算机的输入输出接口进行连接，实现对计算机的输入输出功能的扩展。
通常情况下，计算机的输入输出接口是有限的，而外部设备的种类和数量却是多种多样的。
通过使用I/O口扩展模块，我们可以通过扩展接口的方式，将更多的外部设备与计算机进行连接，实现更多的输入输出功能。
六、实验应用I/O口扩展在实际应用中具有广泛的应用价值。
例如，在工业自动化控制中，通过I/O口扩展可以实现对各种传感器和执行器的控制，从而实现对生产过程的监控和控制。
在智能家居领域，通过I/O口扩展可以实现对家电设备的智能控制，提高生活的便利性和舒适度。
此外，I/O口扩展还可以应用于仓储物流、智能交通等领域，为各种设备和系统的控制提供更多的接口和功能。
七、实验总结通过本次实验，我们对I/O口扩展的原理、应用和实现方法有了更深入的了解。
实验6,存储器扩展实验
存储器扩展实验一、实验目的1、掌握51单片机扩展外部RAM的方法。
2、掌握51单片机外部RAM的读取、写入操作。
3、掌握proteus软件进行单片机仿真。
二、实验仪器PC机（安装proteu软件、keil软件）三、实验原理1、系统总线构造MCS-51型单片机内有128B的RAM，只能存放少量数据，对一般小型系统和无需存放大量数据的系统已能满足要求。
对于大型应用系统和需要存放大量数据的系统，则需要进行片外扩展RAM。
MCS-51数据存储器和程序存储器的最大扩展空间各为64KB。
系统总线分为3组：（1）地址总线（Adress Bus,简写AB）（2）数据总线(Data Bus，简写DB)（3）控制总线（Control Bus，简写CB）以P0口作为低8位地址/数据总线（以锁存器实现复用），以P2口作为高位地址线，使用ALE信号为低八位地址的锁存控制信号，由RD和WR信号作为扩展数据存储器的的读选通和写选通信号。
尽管51单片机有32个IO口，但由于系统扩展的需要，真正作为数据IO 口使用的仅剩下P1口和P3口部分线。
2、锁存器工作原理实验选用的锁存器为74LS373，真值表如下图所示；输出使能端OE接地，LE接单片机ALE信号，实现P0口的地址线和数据线复用。
P0口先输出地址信号，在ALE的下降沿实现信号锁存，再输出数据信号，从而达到地址总线和数据总线复用。
3、存储器芯片实验选择的存储器芯片为62256，是一个具有32Kbyte的静态存储器。
有15条地址线，低8位与锁存器输出相连，高位连接到P2.0～P2.6，片选信号CE连接到P2.7。
数据线D0～D7直接连接到P0口，使能输出端OE连接到单片机的RD端，写入使能端WE连接到单片机的WR端。
四、实验内容通过proteus软件建立仿真模型，要求实现的功能：1、向扩展的的存储器的一段连续内存写入数据。
2、将数据读出显示在数码管上。
3、通过按键控制显示的数据。
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科技学院
课程设计实验报告
( 2014--2015年度第一学期)
名称：计算机组成原理综合实验题目：存储器和I/O扩展实验
院系：信息工程系
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：李梅王晓霞
设计周数：一周
成绩：
日期：2015 年1 月
一、目的与要求
1. 内存储器部件实验
（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、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作；
（5）加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。
2. I/O口扩展实验
学习串行口的正确设置和使用。
二、实验正文
1．主存储器实验内容
1．1实验的教学计算机的存储器部件设计（说明只读存储器的容量、随机读写器的容量，各选用了什么型号及规格的芯片、以及地址空间的分布）
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（ROM，存放监控程序等）
和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量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为监
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（存储器的字、位扩展）的教学实验。
1．2扩展8K字的存储空间，需要多少片58C65芯片，58C65芯片进行读写时的特殊要求
要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。
对
58C65 ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平，
使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM
芯片的读出时间与读RAM芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM
芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信
号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM芯片的
维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。
为了防止对58C65 ROM芯片执
行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来保证，或者确保读
写命令信号（/WE）恒为高电平。
1．3在实验中思考为何能用E命令直接写58C65芯片的存储单元，而A命令则有时不正确；
1．4修改延时子程序，将其延时改短，可将延时子程序中R3的内容赋成00FF 或0FFF等，再看运行结果。
思考其原因。
延时子程序中R3内容为多少时
是可以对只读芯片正常写入的临界值，一旦低于该值，写入会出错？思考
是否在所有计算机上临界值都一样？为什么？
2．IO扩展实验
2．1COM2口在使用之前需要做什么，怎么实现
使用COM2口工作时，需要为COM2口提供正常工作所需要的控制信号和数据；另外，还需要为其分配数据口地址和控制口地址。
本教学机，已将COM2口的C/D与地址总线的最低位相连，其片选信号未连接，只引出一个插孔，实验时，应该为扩展I/O选定一个地址，将该插孔与标有“I/O/CS”的7个孔中的一个相连。
2．2查阅相关资料，简单给出8251芯片的工作原理
两种工作方式：同步方式，异步方式。
同步方式下的格式
每个字符可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。
除此之外， 8251A 也允许同步方式下增加奇 / 偶校验位进行校验。
异步方式下的格式
每个字符也可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，时钟频率为传输波特率的 1 、 16 或 64 倍，用 1 位作为奇 / 偶校验。
1 个启动位。
并能根据编程为每个数据增加 1 个、 1 ． 5 个或 2 个停止位。
可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。
提供出错检测：具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路
发送器：发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。
采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线 TXD 逐位串行输出。
采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出 1 个或 2 个同步字符，然后才逐位串行输出数据。
接收器
接收器：由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。
接收移位寄存器从 RXD 引腿上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。
异步方式：在 RXD 线上检测低电平，将检测到的低电平作为起始位， 8251A 开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出 RXRDY 信号送 CPU ，表示已经收到一个可用的数据。
同步方式：首先搜索同步字符。
8251A 监测 RXD 线，每当 RXD 线上出现一个数据位时，接收下来并送入移位寄存器移位，与同步字符寄存器的内容进行比较，如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。
当两个寄存器的内容比较相等时， 8251A 的 SYNDET 升为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现。
采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。
如果相同，则认为同步已经实现。
2．3编写程序，完成下述功能：从COM1口接收数据，发送到与COM2口相连的PC机上回显；给出正确程序
2．4给出完成两台教学机的双向通讯功能的正确程序
三、综合实验总结
1．实验难点
2．心得体会。