計算機組成原理學習-實驗三 存儲器實驗（詳細、系統）

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計算機組成原理【專欄】

須知

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實驗要求

 基本要求

1. 理解計算機存儲子系統

2. 使用功能等效電路設計並驗證靜態隨機訪問存儲器芯片

3. 設計並驗證計算機內存的組成與功能（含ROM和RAM）

 擴展要求

1. 分別用IO內存統一和獨立編址增加4K的IO地址(擴展)

2. 實現CPU接口DR寄存器(擴展)

 思考問題

 思考計算機系統IO和存儲的工作效率怎樣最大化

實驗步驟

 一、理論分析

 基本要求：由於實驗用驗證靜態隨機訪問存儲器芯片，所以選用6116來作爲存儲器芯片，我們用74LS373來充當MAR以及MDR，以此來設計實驗。

 擴展要求：由於要實現IO內存的統一編址和獨立編址，要求爲4K,獨立編址：採用兩個芯片，6116充當主存單元，6264充當IO地址。統一編址：採用一個6264充當主存芯片，將主存和IO進行統一編址。其中6116的功能表：

/CE	/OE	/WE	方式	D0-D7
H	X	X	未選中	高阻
L	L	H	讀	Dout
L	H	L	寫	Din
L	L	L	寫	Din

 二、實現方法

1. 基本要求

 由於實驗用驗證靜態隨機訪問存儲器芯片，其實本質上就是模擬在主存中存儲數據的過程，而在主存中存儲數據分爲兩大步：1.選中對應地址的主存單元。2.將數據寫入主存中。

 現在將這兩步細分，首先給出地址，地址通過高低電平給出，打開74LS245的開關，將地址運送到總線上，此時，由編號爲U3的74LS373來充當MAR（也就是地址寄存器，保存地址用的），我們將總線的地址寫入到MAR中，然後讓其讀出到模擬主存的6116的地址端。此時已經完成了第一大步，選中對應地址的主存單元。然後我們還是通過高低電平給出想要的存儲的數據，打開74LS245，將要保存的數據放到總線上，然後打開編號爲U5的74LS245的開關，讓保存的數據從總線上通過U5到達模擬主存的6116的數據端，此時我們使用6116的寫入功能，就可以將要保存的數據保存在之前選中的地址單元中 了。

 由於擴展要求實現MDR（存儲數據的寄存器）的功能，所以我們用U6來充當MDR，只需將6116的讀出的數據保存在MDR中，並輸出即可。

2. 擴展要求：

 獨立編址：

 將主存和IO分開進行編址，核心爲編制位數不同，用6116的8位地址作爲主存地址，範圍爲0000 0000-1111 1111，用6264的12位地址作爲4K的IO地址，範圍爲0000 0000 0000-1111 1111 1111，其中IO開關做片選信號，高電平時，代表輸入的地址爲12位，打開U474Ls245(使得後四位地址也能輸入到總線上)，關閉主存6116，選中6264；低電平時，代表輸入的地址爲8位，關閉U474LS245（使得只能有8位地址輸入到總線上），選中6116。

 統一編址：

 將主存和IO設備進行統一編址，總共用到了13位地址線，其中IO的存儲地址範圍爲：0
0000 0000 0000-0 1111 1111 1111，而，主存的存儲範圍爲：1 0000 0000 0000-1 1111 1111 1111

 三、實驗結果分析

 我們在低位爲0000 0110的主存單元內寫入一個英文字母W，W的ASCII爲0101 0111。
 1. MAR寫入地址：

 2. 給6116對應地址寫入W的ASCII值（0101 0111）

 3. 讀出6116的數據（W的ASCII）並寫入到MDR中：

 4. 讀出MDR中存儲的數據W的ASCII：

 獨立編址，給出地址1111 0110，位數爲8位，爲主存地址，選中6116的主存單元：

 獨立編址，給出地址1111 0000 0110，位數爲12位，爲IO端口地址，選中6264的IO端口地址：
 統一編址，選中地址爲0 0000 0000 0110的IO端口地址：

 統一編址，選中地址爲1 0000 0000 0110 的主存地址：

 四、思考問題

 可以用高速緩衝機制，多體交叉，多通道技術來提高效率。

 五、問題及解決辦法

 問題：如何在proteus裏面尋找SRAM、DRAM、ROM等存儲器原件。
 解決辦法：
 1. 在選中元器件中，選中Memory ICs，查看其子類別。

 2.子類中含有ROM、SRAM、DRAM等。

 3.其中的元器件不一定都能用，標識爲：Schematic Model表示能夠使用，標識爲No Simulator Model則表示不能使用(別問爲啥要寫這個，問就是博主拿了一個不能用的測試了半天，報錯了，半天還不知道哪裏錯了〒▽〒)。

 六、結論

 通過此次學習，我瞭解了6管SRAM的結構的同時，也瞭解的計算機內部存儲器的工作過程，學會了如何在元器件庫中尋找ROM、DRAM、SRAM等元器件，使用6116來模擬主存進行存儲數據，瞭解了IO的獨立編址和統一編址，並瞭解瞭如何提高IO和存儲器的工作效率。

後話

1. 首先給大家說一下，博主經常在線，如果有什麼問題或者想法，可以在下方評論，我會積極反饋的。
2. 其次還是要請大家能夠多多指出問題，我也會在評論區等候大家！
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