組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

主存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)班級(jí)：12計(jì)科1班姓名：鄭波學(xué)號(hào)：2012329600147一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、深入理解計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的功能、組成知識(shí)2、深入地學(xué)懂靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片的讀寫(xiě)原理和用他們組成教學(xué)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的方法（即字、位擴(kuò)展技術(shù)），控制其運(yùn)行的方式二、實(shí)驗(yàn)儀器TEC-2機(jī)一臺(tái)、PC機(jī)一臺(tái)、內(nèi)存擴(kuò)展板一塊、導(dǎo)線若干三、簡(jiǎn)要原理主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的五大功能部件之一，用于存放正在運(yùn)行中的程序和相關(guān)數(shù)據(jù)。它的讀寫(xiě)速度和存儲(chǔ)容量，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能有至關(guān)重要的影響，經(jīng)常成為影響系統(tǒng)運(yùn)行性能的瓶頸。存儲(chǔ)容量通常用構(gòu)成存儲(chǔ)器的字節(jié)(8bits)數(shù)或字?jǐn)?shù)表述，一個(gè)存儲(chǔ)字通常由2，4，8個(gè)字節(jié)組成。主存儲(chǔ)器通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與計(jì)算機(jī)的CPU和外圍設(shè)備連接在一起，如圖所示。主存儲(chǔ)器可以由只讀存儲(chǔ)區(qū)(ROM)和讀寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)(RAM)兩部分組成，是分別采用ROM和RAM存儲(chǔ)器芯片實(shí)現(xiàn)的。ROM存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)儲(chǔ)存內(nèi)容固定不變的程序和數(shù)據(jù)，例如操作系統(tǒng)的內(nèi)核部分，系統(tǒng)剛加電時(shí)運(yùn)行的硬件診斷程序等。RAM存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)儲(chǔ)存一些用作運(yùn)算的數(shù)據(jù)和用戶的程序控制總線----用于指明總線的工作周期類型和本次入／出完成的時(shí)刻。總線的工作周期可以包括主存儲(chǔ)器讀周期，主存儲(chǔ)器寫(xiě)周期，I／O設(shè)備讀周期，I／O設(shè)備寫(xiě)周期，即區(qū)分要用哪個(gè)部件(主存或I／O設(shè)備)和操作的性質(zhì)(讀或?qū)?；還有直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)總線周期等。若在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用了不同讀寫(xiě)速度的主存儲(chǔ)器，在CPU發(fā)出該寫(xiě)主存儲(chǔ)器的命令后，它不能知曉讀寫(xiě)操作完成的時(shí)刻，這是由被讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器(或外圍設(shè)備)本身的運(yùn)行速度決定的，此時(shí)可以讓主存儲(chǔ)器本身提供讀寫(xiě)完成的回答信號(hào)(Ready)，CPU通過(guò)檢測(cè)該信號(hào)來(lái)得知本次讀寫(xiě)完成的時(shí)刻；若為讀操作，有了該回答信號(hào)后，CPU就可以接收已讀出的數(shù)據(jù)，這被稱為CPU和主存儲(chǔ)器按異步方式運(yùn)行。數(shù)據(jù)總線----用于在計(jì)算機(jī)各功能部件之間傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)(總線的寬度)與總線時(shí)鐘頻率的乘積，正比于該總線所支持的最高數(shù)據(jù)吞吐(輸入／輸出)能力主存儲(chǔ)器的容量：是以字或字節(jié)為單位來(lái)表示主存儲(chǔ)器單元的總數(shù)。常用的單位有：K=210，M=220，G=230常用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片有多字一位片和多字多位片（4位、8位、16位），因此，假如有1M位容量的芯片可以組成：（1）1M×位=220（2）256K×4位=28·210·22（3）128K×8位=27·210·23存儲(chǔ)器的容量擴(kuò)展由于生產(chǎn)的存儲(chǔ)器的芯片的容量有限，它在字?jǐn)?shù)或字長(zhǎng)方面與實(shí)際存儲(chǔ)器的要求都有很大差距，例如：用一組十六位數(shù)來(lái)表示一串?dāng)?shù)據(jù)，如果手上只有芯片2K×8位的，因此顯然無(wú)法滿足，只有將幾個(gè)芯片連接起來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展來(lái)加大存儲(chǔ)器的容量。讀寫(xiě)信號(hào)片選信號(hào)1：字?jǐn)U展讀寫(xiě)信號(hào)片選信號(hào)八位數(shù)據(jù)線A0—A13地址線（214=16K八位數(shù)據(jù)線A0—A13地址線（214=16K）空間分配如下：A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0存儲(chǔ)單元000000000000000000H000000000000010001H111111111111113FFFH214=210·24=16K8位數(shù)據(jù)線讀寫(xiě)信號(hào)片選信號(hào)A14和A15分別有四種狀態(tài)：8位數(shù)據(jù)線讀寫(xiě)信號(hào)片選信號(hào)A14和A15分別有四種狀態(tài)：00011011A0—A13地址線（214=16K）TEC—2機(jī)主存的地址選擇來(lái)自地址總線AB15—0，地址總線的信號(hào)是由地址寄存器AR的輸出提供的，而AR只接收運(yùn)算器的輸出。主存儲(chǔ)器的入／出數(shù)據(jù)與外部數(shù)據(jù)總線DB15—0接通。外部總線又通過(guò)雙向三態(tài)門電路(LS245)與CPU內(nèi)部總線IB15—0連接；在／MIO與／WE兩位微碼的控制下，使內(nèi)外部總線處于邏輯上斷開(kāi)、內(nèi)向外傳送或外向內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的3種狀態(tài)之一。內(nèi)存芯片的片選信號(hào)由一片3—8譯碼器芯片LS138給出(DC3)，通過(guò)地址的第11、12、13三位給出8個(gè)譯碼信號(hào)，選擇最大16KW的地址。AB10—0用于選擇每片2K內(nèi)的每一個(gè)內(nèi)存單元。請(qǐng)注意，形成內(nèi)存芯片片選信號(hào)還用到了／MERQ信號(hào)（存儲(chǔ)器請(qǐng)求信號(hào)），即僅在有內(nèi)存讀寫(xiě)請(qǐng)求時(shí)才能去選內(nèi)存，以與外設(shè)入／出(用／IOEQ表示)請(qǐng)求相區(qū)別。外設(shè)接口與內(nèi)存合用同一的外部數(shù)據(jù)總線和地址總線。主存ROM區(qū)的讀是用相應(yīng)的ROM片選信號(hào)完成的，而RAM區(qū)的讀寫(xiě)除了用到相應(yīng)的片選信號(hào)，還用讀／寫(xiě)控制信號(hào)區(qū)分讀還是寫(xiě)操作，／MMW為低是寫(xiě)，為高是讀。DC3的8個(gè)譯碼信號(hào)中空著未用的／MCS3一／MCS7可用于內(nèi)存擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)中的片選信號(hào)。根據(jù)擴(kuò)展的容量以及地址范圍，對(duì)AB15-AB0，/MERQ進(jìn)行全譯碼，產(chǎn)生存儲(chǔ)器片選信號(hào)，也可直接利用已有的/MCS，進(jìn)行擴(kuò)展。四、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)單步命令實(shí)驗(yàn)從8000H開(kāi)始的內(nèi)存單元開(kāi)始實(shí)驗(yàn)>E800080000000:0000FFFF:1110000:1111FFFF:22220000:33338005FFFF:44440000:5555FFFF:66660000:7777FFFF:8888800A0000:9999>D8000800000000111111122223333444455556666......""33DDUUff8008777788889999FFFF8000FFFF00007FFFww..............80100000FFFF0000FFFF0000FBFF0040FFFF..........√..@..80180000FFFF0000FFFF0010FFFF0000FFFF................80200000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80280000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80300000FFFF0000FFFF0000BFFF0000FFFF..........┐.....80380000FFFF0000FFFF0200FFFF0000FFFF................80400000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80480000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80500000FFFF0000FFFF4000FFFF0000FFFF........@.......80580000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80600000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................80680080FFFF9000FFFF0000FFFF2000FFFF...............80700000BFFF4000FFFF0000FFFF1000FFFF..┐.@...........（二）從8800H開(kāi)始的內(nèi)存單元實(shí)驗(yàn)>E880088000000:0000FFFF:11110000:22227FFF:33330000:44448805FFFF:55550000:6666FFFF:77770800:8008FFFF:8888880A0000:9999>D8800880000001111222233334444555566667777....""33DDUUffww8808800888889999FFFF0000FFFF0000FFFF................88100000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88180000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88200000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88280000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88300000FFFF0000FFFF0000FEFF0000FFFF..........■.....88380000FFFF0800FFFF0000FFFF0000FFFF................88400000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88480000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88500000FFFF0000FFFF0000FFFF00007FFF................88580000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88600800FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88680000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88700000FFFF0000FFFF0100FFFF0000FFFF................連續(xù)程序?qū)嶒?yàn)（一）從8000H開(kāi)始的內(nèi)存單元實(shí)驗(yàn)>A8000800:MOVR0,80000802:MOVR1,00000804:MOVR2,8000806:MOV[R0],R10807:INCR00808:INCR10809:DECR2080A:JPNZ,806080C:RET080D:>G800>D8000800000000001000200030004000500060007................800800080009000A000B000C000D000E000F................801000100011001200130014001500160017................801800180019001A001B001C001D001E001F................802000200021002200230024002500260027..!.".#.$.%.&.'802800280029002A002B002C002D002E002F.(.).*.+.,.-.../803000300031003200330034003500360037.0.1.2.3.4.5.6.7803800380039003A003B003C003D003E003F.8.9.:.;.<.=.>.?804000400041004200430044004500460047.@.A.B.C.D.E.F.G804800480049004A004B004C004D004E004F.H.I.J.K.L.M.N.O805000500051005200530054005500560057.P.Q.R.S.T.U.V.W805800580059005A005B005C005D005E005F.X.Y.Z.[.\.].^._806000600061006200630064006500660067.`.a.b.c.d.e.f.g806800680069006A006B006C006D006E006F.h.i.j.k.l.m.n.o807000700071007200730074007500760077.p.q.r.s.t.u.v.w>D87FA87FA07FA07FB07FC07FD07FE07FF00001111.·.√.?.2.■......880222223333444455556666777788889999""33DDUUffww....880A0000FFFF0000FFFF0000DFFF0000FFFB..........?....√88120000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................881A0000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88220000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................882A0000FFFF8000FFFF0000FFFF0000FFFF................88320000FFFF0000FFFF0008FFFF0000FFFF................883A0000FFFF0002FFFF0000FFFF0800FFFF................88420000FFFF2000FFFF0000FFFF0000FFFF...............884A8000FFFB8000FFFF0000FFFF0000FFFF...√............88520000FFFF0000FFFD0000FFFF0000FFFF.......2........885A0000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................88620000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................886A0000FFFF0000FFFF0000FFFF0000FFFF................>（二）從8800H開(kāi)始的內(nèi)存單元實(shí)驗(yàn)>A8000800:MOVR0,88000802:MOVR1,00000804:MOVR2,8000806:MOV[R0],R10807:INCR00808:INCR10809:DECR2080A:JPNZ,806080C:RET080D:>G800>D8800880000000001000200030004000500060007................880800080009000A000B000C000D000E000F................881000100011001200130014001500160017................881800180019001A001B001C001D001E001F................882000200021002200230024002500260027..!.".#.$.%.&.'882800280029002A002B002C002D002E002F.(.).*.+.,.-.../883000300031003200330034003500360037.0.1.2.3.4.5.6.7883800380039003A003B003C003D003E003F.8.9.:.;.<.=.>.?884000400041004200430044004500460047.@.A.B.C.D.E.F.G884800480049004A004B004C004D004E004F.H.I.J.K.L.M.N.O885000500051005200530054005500560057.P.Q.R.S.T.U.V.W885800580059005A005B005C005D005E005F.X.Y.Z.[.\.].^._886000600061006200630064006500660067.`.a.b.c.d.e.f.g886800680069006A006B006C006D006E006F.h.i.j.k.l.m.n.o887000700071007200730074007500760077.p.q.r.s.t.u.v.w>D89FF89FF01FF0200020102020203020402050206................8A07020702080209020A020B020C020D020E................8A0F020F0210021102120213021402150216................8A17021702180219021A021B021C021D021E................8A1F021F0220022102220223022402250226....!.".#.$.%.&8A27022702280229022A022B022C022D022E.'.(.).*.+.,.-..8A2F022F0230023102320233023402350236./.0.1.2.3.4.5.68A37023702380239023A023B023C023D023E.7.8.9.:.;.<.=.>8A3F023F0240024102420243024402450246.?.@.A.B.C.D.E.F8A47024702480249024A024B024C024D024E.G.H.I.J.K.L.M.N8A4F024F0250025102520253025402550256.O.P.Q.R.S.T.U.V8A57025702580259025A025B025C025D025E.W.X.Y.Z.[.\.].^8A5F025F0260026102620263026402650266._.`.a.b.c.d.e.f8A67026702680269026A026B026C026D026E.g.h.i.j.k.l.m.n8A6F026F0270027102720273027402750276.o.p.q.r.s.t.u.v>D8FFA8FFA07FA07FB07FC07FD07FE07FFFFFFFFFF.·.√.?.2.■......9002FFFFFFFFFF