实验二 存储器系统设计实验
存储器实验
一、实验目的[1]理解计算机存储子系统的工作原理。
[2]掌握静态随机存储器RAM的工作特性和读写方法。
二、实验内容本实验旨在通过搭建静态随机存储器电路，使用M6116芯片，并结合74LS245和74LS373等器件，实现对存储器的读写操作。
具体实验内容包括存储器的基本读写操作和扩展实验要求的IO内存统一和独立编址增加4K的IO地址。
三、实验原理芯片介绍：•74LS245：8位双向缓冲传输门，用于连接数据总线和存储器地址输入。
•74LS373：8位透明锁存器，用于存储地址信息。
•M6116：2K*8位静态随机存储器，具有片选、读使能和写使能等控制线。
操作原理：•写操作：通过设定地址和数据，控制M6116的写使能和数据输入，将数据写入指定存储单元。
•读操作：设置地址并启用读使能，从M6116读取存储单元的数据，并通过数据总线输出。
四、实验步骤及结果（附数据和图表等）1. 基本实验步骤1.电路搭建：o根据图3.4搭建实验电路，连接M6116、74LS245、74LS373等器件。
o设置好数据开关（SW7-SW0）、数码管显示和总线连接。
2.预设置：o将74LS373的OE(——)置0，保证数据锁存器处于工作状态。
o设置M6116的CE(——)=0，使其处于选中状态。
o关闭74LS245（U1），确保数据总线不受影响。
3.电源开启：o打开实验电源，确保电路供电正常。
4.存储器写操作：o依次向01H、02H、03H、04H、05H存储单元写入数据。
o以01H为例：▪设置SW7~SW0为00000001，打开74LS245（U1），将地址送入总线。
▪将74LS373的LE置1，将地址存入AR，并观察地址数码管。
▪将LE置0，锁存地址到M6116的地址输入端。
▪设置数据开关为要写入的数据，打开74LS245（U4），将数据送入总线。
▪将M6116的WE(——)由1转为0，完成数据写入操作。
▪关闭74LS245（U4）。
存储器管理实验实验报告
存储器管理实验实验报告一、实验目的存储器管理是操作系统的重要组成部分，本次实验的目的在于深入理解存储器管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握存储器分配与回收的算法，以及页面置换算法的实现和性能评估。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。
三、实验内容与步骤（一）存储器分配与回收算法实现1、首次适应算法（1）原理：从空闲分区链的首地址开始查找，找到第一个满足需求的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态（已分配或空闲）。
当有分配请求时，从链表头部开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区。
将该分区进行分割，一部分分配给请求，剩余部分仍作为空闲分区留在链表中。
若找不到满足需求的空闲分区，则返回分配失败。
2、最佳适应算法（1）原理：从空闲分区链中选择与需求大小最接近的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。
当有分配请求时，遍历整个链表，计算每个空闲分区与需求大小的差值。
选择差值最小的空闲分区进行分配，若有多个差值相同且最小的分区，选择其中起始地址最小的分区。
对选中的分区进行分割和处理，与首次适应算法类似。
3、最坏适应算法（1）原理：选择空闲分区链中最大的空闲分区进行分配。
（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。
当有分配请求时，遍历链表，找到最大的空闲分区。
对该分区进行分配和处理。
（二）页面置换算法实现1、先进先出（FIFO）页面置换算法（1）原理：选择在内存中驻留时间最久的页面进行置换。
（2）实现步骤：建立页面访问序列。
为每个页面设置一个进入内存的时间戳。
当发生缺页中断时，选择时间戳最早的页面进行置换。
2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法（1）原理：选择最近一段时间内最长时间未被访问的页面进行置换。
实验二 存储器实验
广东技术师范学院实验报告学院：计算机科学学院专业：班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验（二）项目名称：存储器实验一、实验项目名称(1) 静态随机存储器实验(2) FIFO先进先出存储器设计实验二、实验目的和要求(1) 掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。
(2)了解及掌握先进先出（FIFO）存储器的工作特性及其读/写方法。
三、实验原理静态随机存储器实验实验所用的半导体静态存储器电路原理如图1所示，实验中的静态存储器由一片6116(2K×8)构成，其数据线接至数据总线，地址线由地址锁存器(74LS273)给出。
地址灯ADO~AD7与地址线相连，显示地址线内容。
数据开关经三态门(74LS245)连至数据总线，分时给出地址和数据。
因地址寄存器为8位，接入6116的地址A7--AO，而高三位A8—A1O接地，所以其实际容量为256字节。
6116有三个控制线：CE(片选线)、0E(读线)、WE(写线)。
当片选有效(CE=O)时，OE=O时进行读操作，WE=0时进行写操作。
本实验中将0E常接地，因此6116的引脚信号WE=1时进行读操作，WE=0时进行写操作。
在此情况下，要对存储器进行读操作，必须设置控制端CE=O、WE=O，同时有T3脉冲到来，要对存储器进行写操作，必须设置控制端CE=O、WE=1，同时有T3脉冲到来，其读写时间与T3脉冲宽度一致。
实验时将T3脉冲接至实验板上时序电路模块的TS3相应插孔中，其脉冲宽预习情况操作情况考勤情况数据处理情况度可调，其它电平控制信号由“SWITCH UNIT”单元的二进制开关模拟，其中SW-B为低电平有效，LDAR为高电平有效。
FIFO先进先出存储器设计实验本实验用CPLD芯片来实现一个简单的8×4位的FIFO存储器，其信号功能定义如图所示FIFO存储器的各信号功能分别如下：EMPTY：FIFO存储器为空标志，为高电平有效。
储存器实验
HUNAN UNIVERSITY实验报告题目：储存器实验学生姓名姚小涛学生学号20090820632专业班级通信六班指导老师刘峰完成日期2011年10月26日实验二储存器实验基本知识点1、随机储存器RAM的工作特性及使用方法。
2、RAM数据存储和读取的工作原理。
3、LPM存储类元件定制。
实验设备1、PC机一台2、自制数字系统试验箱3、Quartusll配套软件实验概述计算机的存储器是各种二进制信息的记忆装置。
计算机中的内存是计算机不可缺少的主要功能部件，用来存放计算机正在执行或将要执行的程序和数据信息。
预习报告1.Lpm-ram-io参数设置中的Lmp-numwords、Lpm-width、Lpm-widthad分别代表什么含义？如何设置？答：Lmp-numwords为存储单元的数目。
Lpm-width为数据宽度、Lpm-widthad地址总线宽度。
以上数据可在symbol properties中设置。
2.Lpm-ram-io参数设置中的lpm-file含义是什么？如何编写此类文件？答：Lpm-ram-io参数设置中的lpm-file含义是ram里面的数据。
File---new---memory initialization file（.mif）文件。
3.1024*8bit的RAM应有几根地址线？存储单元为4bit的RAM其存储容量为？答：这个RAM有10根地址线，存储单元为4bit的RAM其存储容量为4Kb（容量计算方法为地址的字*数据的位）4.如何将2片512*4bit的RAM构成容量为512*8bit的存储体？画出简单电路图？答：5.如何将2片512*4bit的RAM构成容量为1024*4bit的存储体？画出简单电路图？？答：6.地址寄存器的数据源一般是哪些器件？答：地址寄存器的数据源一般是存储器和I/O。
7.如何修改电路使其能连续独处存入连续地址单元中存放的数据？答：将程序文件exp_pc_ar.hdl第十八行中pc直接赋值给ar。
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。
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。
计算机组成原理 - 实验二存储器实验_
操作步骤
接线图中OO1、OO2、OOE1、OOE2是四个观察记数的 指示灯，其中OO1、OO2是写信号记数，OOE1、OOE2 是读信号记数。FULL及EMPTYy是满和空标志灯。
实验时，先拨动CLR开关使FIFO清空。然后给INPUT DEVICE单元中置一个数，按动START，此时将此数写入 到FIFO中，依次写四次后，FULL满标志置位。此时再也 写不进去，然后连续按动KK2-读信号，将顺序读出所存 的四个数，从总线显示灯检查结果是否与理论值一致。
C3=FIFOWR&O2&!O1; C4=FIFOWR&O2&O1; EMPTY=(OE==O)&!FLAGG; FULL=(OE==O)&FLAGG; END
25
26
3.LS273模块（ls273.abl）
MODULE LS273
"INPUT
CLK
PIN ;
I7,I6,I4,I3,I2,I1,I0 PIN ;
OE.CLK=FIFORD;
O.CLK=!FIFOWR;
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OE.AR=!RST; O.AR=!RST; FLAGG.CLK=FIFOWR; FLAGG.AR=(!FIFORD)#(!RST); FLAGG:=1; WHEN OE==3 THEN OE:=0 ELSE OE:=OE+1; WHEN O==3 THEN O:=0 ELSE O:=O+1; C1=FIFOWR&!O2&!O1; C2=FIFOWR&!O2&O1;
7
三．实验内容
实验时将T3脉冲接至实验板上时序电路模块的TS3 相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信号 由“SWITCH UNIT”单元的二进制开关模拟，其中 SW-B为低电平有效，LDAR为高电平有效。
存储系统设计实验报告
存储系统设计实验报告1. 背景存储系统是计算机系统中重要的组成部分，用于存储和管理大量的数据。
随着云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，对存储系统的需求也越来越高。
设计一个高效、可靠、可扩展的存储系统变得尤为重要。
2. 分析2.1 存储系统的需求分析在设计存储系统之前，我们首先需要明确存储系统所面临的需求。
根据实际情况和应用场景，我们可以分析出以下几个主要需求： - 性能需求：存储系统需要具备较高的读写性能，能够快速响应用户请求，并支持高并发访问。
- 容量需求：存储系统需要具备足够大的容量，能够存储大量的数据。
- 可靠性需求：存储系统需要具备高度可靠性，能够保证数据不丢失，并且在硬件故障时能够进行自动恢复。
- 可扩展性需求：存储系统需要具备良好的可扩展性，能够根据业务需求灵活地扩展存储容量和性能。
2.2 存储系统的设计原则为了满足上述需求，我们需要遵循一些存储系统设计的原则： - 数据分布性：将数据分散到多个物理设备上，以提高读写性能和可靠性。
- 冗余备份：对重要的数据进行冗余备份，以防止数据丢失。
- 数据压缩和加密：对数据进行压缩和加密处理，以减少存储空间和保护数据安全。
- 缓存机制：使用缓存来提高读取性能，并减轻后端存储的负载。
- 扩展性设计：采用分布式架构，支持横向扩展，以满足不断增长的存储需求。
3. 结果基于上述需求和设计原则，我们设计了一个高效、可靠、可扩展的存储系统。
该系统采用了分布式架构，并具备以下特点：3.1 数据分布为了提高读写性能和可靠性，我们将数据分散到多个物理设备上。
采用哈希算法或一致性哈希算法来确定数据所在的物理设备。
这样可以使得数据在各个设备之间均匀分布，并且能够实现负载均衡。
3.2 冗余备份对于重要的数据，我们采用冗余备份的方式来保证数据的可靠性。
采用主从复制或者分布式副本机制，将数据复制到多个设备上。
当主设备发生故障时，可以快速切换到从设备，确保数据不丢失，并且可以进行自动恢复。
实验二存储器实验
实验二 存储器实验一、实验目的学会存储器的读写方法，了解控制信号的作用。
二、实验电路〈见附录 5 〉三、实验原理存储器实验电路由RAM(6116)，AR(74LS273 )等组成。
SW7～SW0为逻辑开关量，以产生地址和数据 : 寄存器 AR 输出 A7～AO 提供存储器地址，通过显示灯可以显示地址。
D7～D0 为总线 ， 通过显示灯可以显示数据。
当LDAR 为高电平、BUSSW→为低电平 ，T3 信号上升沿到来时， 开关 SW7～SW0 产生的地址信号送入地址寄存器 AR。
当 CE 为低电平、 WE 为高电平、BUSSW→为低电平，T3 上升沿到来时，开关SW7～SW0 产生的数据写入存储器由A7-A0确定的存储单元内。
当CE为低电平、WE为低电平、BUSSW→为高电平，T3上升沿到来时，存储器为读出数据 ，D7～D0显示由A7-A0所确定的地址中的数据。
实验中，除T3信号外，CE、WE、LDAR、BUSSW→为电位控制信号，因此通过对应逻辑开关来模拟控制信号的电平，而LDAR、WE控制信号受时序信号T3定时。
四、实验步骤实验前预置下列逻辑电平状态 :BUSALU→=1、 /PC→SW→=1、BUSBUS=1，BUS0=1、Rl→BUS=1，R2→BUS=1使总线处在空闲状态, TJ、DP对应R→的逻辑开关置成11状态(高电平输出)，时序发生器处于单拍输出状态，实验是在单步状态下进行的， 以便能清楚地看见每一步的运算过程。
将时钟脉冲f0-f3任选一个为“1”，其他三个均为“0”。
实验步骤按表2进行。
实验对表中的开关进行置1或置0，即对有关控制信号置l或置0。
表3中只列出了存储器实验步骤中的一部分，即对几个存储器单元进行了读写，对其它存储单元的操作与之相类似。
表中带↑的地方表示按一次单次脉冲P0。
注意：表中列出的总线显示 D7～DO及地址显示A7～A0，显示情况是:在写入RAM地址时，由 SW7～SW0开关量地址送至 D7～D0，总线显示SW7～SW0开关量，而A7～A0则显示上一个地址，在按P0后，地址才进入AR锁存器， 即在单次脉冲(T3)作用后， A7～A0 同D7～D0才显示一样。
存储器管理实验实验报告
软件环境：Windows XP SP SP3, Visual C++ 6.0
三、实验内容及步骤
1、对已给出的实验内容，要求读懂程序、理解算法。
2、绘制程序流程图。
3、要求对程序算法进行改进，并把改进内容记录下来。
四、实验结果（本实验源程序清单及运行结果或实验结论、实验设计图）
五、实验总结（对本实验结果进行分析，学生软件开发能力和软件的调试技术。
4、培养学生开发大型程序的方法和相互合作的精神。
5、通过本实验的练习，理解内存的分配及回收。
6、培养学生的算法设计和算法分析能力。
7、培养学生对问题进行文字论述和文字表达的能力。
二、实验环境（本实验所使用的硬件设备和相关软件）
硬件环境：CPU Intel(R) G630 @2.70GHz，内存4GB，
实验报告
课程名称
操作系统
实验日期
实验项目名称
存储器管理实验
实验地点
实验类型
√验证型 □设计型
□综合型
学 时
2
一、实验目的及要求（本实验所涉及并要求掌握的知识点）
1、内存管理是计算机操作系统的一大功能，任何作业的运行都需要装入内存。加深对操作系统存储管理概念的理解，通过编程了解存储器的管理。
2、培养学生能够独立进行知识综合，独立开发较大程序的能力。
存储器_实验报告
一、实验目的1. 了解存储器的基本概念、分类和结构；2. 掌握存储器的读写操作方法；3. 熟悉存储器的性能指标和特点；4. 通过实验加深对存储器原理和应用的理解。
二、实验内容1. 存储器分类及结构2. 存储器读写操作3. 存储器性能指标4. 存储器应用案例分析三、实验原理存储器是计算机系统中用于存储数据和指令的设备，是计算机系统的重要组成部分。
存储器按功能分为随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓存（Cache）等类型。
RAM具有读写速度快、容量大、价格低等特点，适用于存储程序和数据；ROM具有非易失性、读写速度慢、容量小等特点，适用于存储程序和固定数据；Cache具有速度快、容量小、价格高、成本高、功耗大等特点，适用于存储频繁访问的数据。
四、实验步骤1. 存储器分类及结构实验（1）观察存储器的外观和结构，了解存储器的引脚功能和连接方式；（2）使用示波器观察存储器的读写操作过程，分析存储器的读写原理；（3）总结存储器的分类和结构特点。
2. 存储器读写操作实验（1）编写程序，实现存储器的读写操作；（2）观察读写操作过程中的数据变化，分析读写原理；（3）验证读写操作的正确性。
3. 存储器性能指标实验（1）测量存储器的读写速度、容量、功耗等性能指标；（2）分析性能指标对存储器应用的影响；（3）总结存储器性能指标的特点。
4. 存储器应用案例分析实验（1）分析存储器在计算机系统中的应用场景；（2）了解存储器在计算机系统中的作用和重要性；（3）总结存储器在计算机系统中的应用价值。
五、实验结果与分析1. 存储器分类及结构实验通过观察存储器的外观和结构，了解到存储器的主要引脚功能和连接方式。
在实验过程中，使用示波器观察存储器的读写操作过程，分析了存储器的读写原理。
实验结果表明，存储器具有读写速度快、容量大、价格低等特点。
2. 存储器读写操作实验通过编写程序，实现了存储器的读写操作。
在实验过程中，观察到读写操作过程中的数据变化，分析了读写原理。
存储器实验报告实验结果
一、实验目的1. 了解存储器的概念、分类和工作原理；2. 掌握存储器扩展和配置方法；3. 熟悉存储器读写操作；4. 分析存储器性能，提高存储器使用效率。
二、实验环境1. 实验设备：计算机、存储器芯片、编程器、示波器等；2. 实验软件：Keil uVision、Proteus等。
三、实验内容1. 存储器芯片测试2. 存储器扩展实验3. 存储器读写操作实验4. 存储器性能分析四、实验结果与分析1. 存储器芯片测试（1）实验目的：测试存储器芯片的基本性能，包括存储容量、读写速度等。
（2）实验步骤：① 将存储器芯片插入编程器；② 编程器读取存储器芯片的容量、读写速度等信息；③ 利用示波器观察存储器芯片的读写波形。
（3）实验结果：存储器芯片的存储容量为64KB，读写速度为100ns。
2. 存储器扩展实验（1）实验目的：学习存储器扩展方法，提高存储器容量。
（2）实验步骤：① 将两块64KB的存储器芯片并联；② 利用译码器将存储器地址线扩展；③ 连接存储器芯片的读写控制线、数据线等。
（3）实验结果：存储器容量扩展至128KB，读写速度与原存储器芯片相同。
3. 存储器读写操作实验（1）实验目的：学习存储器读写操作，验证存储器功能。
（2）实验步骤：① 编写程序，实现存储器读写操作；② 将程序编译并烧录到存储器芯片；③ 利用示波器观察存储器读写波形。
（3）实验结果：存储器读写操作正常，读写波形符合预期。
4. 存储器性能分析（1）实验目的：分析存储器性能，优化存储器使用。
（2）实验步骤：① 分析存储器读写速度、容量、功耗等参数；② 比较不同存储器类型（如RAM、ROM、EEPROM）的性能；③ 提出优化存储器使用的方法。
（3）实验结果：① 存储器读写速度、容量、功耗等参数符合设计要求；② RAM、ROM、EEPROM等不同存储器类型具有各自的特点，可根据实际需求选择合适的存储器；③ 优化存储器使用方法：合理分配存储器空间，减少存储器读写次数，降低功耗。
实验二 存储器原理实验实验指导书
实验二存储器工作原理实验一.实验目的1.掌握随机存储器RAM的工作特性；2.掌握RAM数据的读写方法；3.掌握寄存器堆的工作原理；4.掌握数据通路建立过程中各控制信号的时序关系；5.掌握寄存器和存储器之间的数据传输过程。
二.实验设备1. DE2-70开发板，下载线缆2．QuartusII IDE3.实验提供的文件见表1表1 源文件清单三.实验电路图实验电路图如图1所示。
图1 存储器原理实验电路图四.实验内容1.认真阅读本实验提供的11个Verilog HDL源文件，明确下列各部件的输入和输出之间的逻辑关系；分析工程中所有输入和输出信号的功能及其在DE2-70开发板上的资源使用情况。
完成实验预习与分析要求1的内容。
（1）三态门（2）寄存器（3）寄存器堆（4）运算器（5）存储器（6）多路数据选择器（7）七段数码模块2.深入理解数据通路图，完成以下各种数据传输。
（1）将寄存器初始化为常数即R[i] <= #data，（i=1~15），完成表2操作。
(2)将寄存器的内容存入存储单元中即M[x] <=R[i] （i=0～15），完成表3操作。
(3) 将存储器的内容存入寄存器中即R[i] <= M[x] （i=1～15），完成表4操作。
（4）实现寄存器之间的数据传输（选作1）即R[i] <=R[j]，（i=1~15，j=0～15，且i≠j），完成表5操作。
(5) 将两个寄存器进行运算后再存入寄存器（选作2）即R[s] <=R[i] OP R[j]，（s=1~15，i,j=0～15），完成表6操作。
五.实验预习与分析要求1．分析电路图，仔细阅读各模块Verilog 代码，明确各主要功能模块的功能，理解数据传送通路。
仿照图2画出实验电路框图。
请严格遵循下边的绘图要求。
oLEDG[7..0](SW[1])RFWR (高有效)(KEY0)REGW_SEL[1..0](SW[6..5])(KEY1)……图2 存储器原理实验框图示例（1）使用A3纸，横版画出（手画）。
存储器管理实验报告
一、实验目的1. 理解存储器管理的概念和作用。
2. 掌握虚拟存储器的实现原理。
3. 熟悉存储器分配策略和页面置换算法。
4. 提高动手实践能力，加深对存储器管理知识的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C/C++3. 开发环境：GCC编译器三、实验内容1. 虚拟存储器实现原理（1）分页式存储管理：将内存划分为固定大小的页，进程的逻辑地址空间也划分为相应的页。
内存与外存之间通过页表进行映射，实现虚拟存储器。
（2）页表管理：包括页表建立、修改和删除等操作。
（3）页面置换算法：包括FIFO、LRU、LRU时钟等算法。
2. 存储器分配策略（1）固定分区分配：将内存划分为若干个固定大小的分区，每个分区只能分配给一个进程。
（2）可变分区分配：根据进程需求动态分配内存，分为首次适应、最佳适应和最坏适应等策略。
（3）分页存储管理：将内存划分为固定大小的页，进程的逻辑地址空间也划分为相应的页，通过页表进行映射。
3. 页面置换算法（1）FIFO算法：根据进程进入内存的顺序进行页面置换，最早进入内存的页面将被淘汰。
（2）LRU算法：淘汰最近最少使用的页面。
（3）LRU时钟算法：结合LRU算法和FIFO算法的优点，通过一个时钟指针实现页面置换。
四、实验步骤1. 编写程序实现虚拟存储器的基本功能，包括分页式存储管理、页表管理、页面置换算法等。
2. 编写测试程序，模拟进程在虚拟存储器中的运行过程，观察不同页面置换算法的效果。
3. 分析实验结果，比较不同页面置换算法的性能差异。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过模拟实验，验证了虚拟存储器的基本功能，包括分页式存储管理、页表管理、页面置换算法等。
实验结果显示，不同页面置换算法对系统性能的影响较大。
2. 实验分析（1）FIFO算法：实现简单，但可能导致频繁的页面置换，影响系统性能。
（2）LRU算法：性能较好，但实现复杂，需要额外的硬件支持。
（3）LRU时钟算法：结合LRU算法和FIFO算法的优点，在性能和实现复杂度之间取得平衡。
计算机组成原理实验
1. 采用 Cache-Memory 存储层次。 2. 地址长度为 16 位，数据寄存器长度 16 位，存储字长是 8 位，采用小端存储模式。 3. Cache 采用二路组相联，Cache 大小为 1KB，每个字块 4 个字，字长为 2B。 4. 能根据有效地址读 Cache 和内存，把数据读入数据寄存器中；能根据有效地址把
1、 运算器由 ALU，状态寄存器，通用寄存器组成。 2、 ALU 能够进行加、减、乘、除等四则运算，与、或、非、异或等逻辑运算以及移
位求补等操作。其中乘除法要实现原码 1 位乘、补码 1 位乘（Booth）、原码加减 交替除法、补码加减交替除法 4 种算法。选作原码/补码 2 位乘算法。 3、 通用寄存器组用于保存参加运算的操作数和运算结果。 4、 状态寄存器用于记录算术、逻辑运算的结果状态。程序设计中，这些状态通常用 作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。一般均设置如下几种状 态位：零标志位（Z），负标志位（N），溢出标志位（v），仅为或借位标志（C）。 【输入】从 ins_input.txt 读入。每行有一个操作码和两个操作数，用空格分开，操作数用原 码表示。 e.g. Add 0.110111 1.101110 Sub 0.100111 0.101011 Mul 1.101110 0.110111 【输出】将运算过程和结果输入到 output.txt 例如： ori_onebit_times [x]ori=1.101110 [y]ori=0.110111 x*=0.101110 y*=0.110111 0.000000 110111 + 0.101110 -------------------------------0.101110 0.010111 0 11011 + 0.101110 -------------------------------1.000101 0 0.100010 10 1101 + 0.101110 -------------------------------1.010000 10 0.101000 010 110 0.010100 0010 11 + 0.101110 -------------------------------1.000010 0010 0.100001 00010 1 + 0.101110 --------------------------------
计算机组成原理存储器实验报告
系：计算机系专业：计算机科学与技术年级：2007级
姓名：学号：实验课程：计算机组成原理
实验室号：__实验设备号：1实验时间：2009年5月11日
指导教师签字：成绩：
实验二存储器实验
Байду номын сангаас1．实验目的和要求
1.掌握静态随机存储器RAM工作特性。
2.掌握静态随机存储器RAM的数据读写方法。
2．按图3-2连接实验线路，仔细检查无误后接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）
图3-2存储器实验接线图
3．从右端口给存储器的00、01、02、03、04地址单元中分别写入数据11、22、33、44、55，具体操作步骤如下：（以向00号单元写入11为例）
4．从左端口依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容，在数据总线单元的指示灯上进行显示，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。具体操作步骤如下：（以从00号单元读出11数据为例）
其中地址寄存器AR的值在地址总线单元的指示灯上显示，双端口RAM相应单元的值从左端口读出，在数据单元的指示灯上显示。
2．实验原理
实验所用的半导体双端口静态存储器电路原理如图2-1所示，实验中的双端口静态存储器的左端口和右端口，它们分别具有各自独立的地址线（A0-A9）、数据线（I/O0-I/O7）和控制线（R/W,CE,OE,BUSY）。它的结构参考附录1中的7130结构图。在实验系统的大多数实验中，该芯片仅使用了右端口的数据线、地址线、控制线，使用方法与通用的单端口静态存储器相同；在做与流水相关的实验中同时用到了它的左、右端口。本节实验中左、右端口数据线接至数据总线，左、右端口地址由地址锁存器（74LS273）给出。地址灯LI01—LI08与地址总线相连，显示地址内容。输入单元的数据开关经一三态门（74LS245）连至数据总线，分别给出地址和数据。
计算机存储系统实验报告
一、实验目的1. 理解计算机存储系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机存储系统的性能测试方法；3. 熟悉常用存储设备的使用和配置；4. 分析存储系统的性能瓶颈，提出优化方案。
二、实验环境1. 硬件环境：- 计算机：一台配置较高的PC机；- 存储设备：硬盘、固态硬盘、U盘等；- 测试软件：CrystalDiskMark、AS SSD Benchmark等。
2. 软件环境：- 操作系统：Windows 10；- 驱动程序：存储设备的官方驱动程序。
三、实验内容1. 存储系统组成及原理（1）存储系统的组成计算机存储系统由以下几部分组成：1）存储器：包括硬盘、固态硬盘、U盘等；2）接口：连接存储器和主机的接口，如SATA、USB等；3）控制器：负责管理存储设备的数据传输和存储；4）主机：包括CPU、内存等，负责数据的处理和存储。
（2）存储系统原理存储系统通过将数据写入存储介质（如硬盘、固态硬盘）上，实现数据的持久化存储。
当需要读取数据时，存储系统通过读取存储介质上的数据，将其传输到主机进行处理。
2. 存储系统性能测试（1）测试软件介绍1）CrystalDiskMark：一款用于测试硬盘读写速度的软件；2）AS SSD Benchmark：一款用于测试固态硬盘性能的软件。
（2）测试方法1）硬盘测试：将硬盘连接到计算机，使用CrystalDiskMark进行读写速度测试；2）固态硬盘测试：将固态硬盘连接到计算机，使用AS SSD Benchmark进行读写速度测试。
3. 存储系统优化（1）硬盘优化1）定期进行磁盘碎片整理；2）合理分区，提高磁盘利用率；3）使用SSD缓存，提高读写速度。
（2）固态硬盘优化1）选择合适的固件版本；2）关闭固态硬盘的电源管理功能；3）开启固态硬盘的S.M.A.R.T.功能。
四、实验结果与分析1. 硬盘测试结果通过CrystalDiskMark对硬盘进行测试，得到以下结果：- 读取速度：200MB/s；- 写入速度：150MB/s。
实验二存储器系统设计实验
计算机组成原理实验实验报告实验人：学号：日期：2010-4-28 院（系）：专业（班级）：08软件工程（数字媒体）实验题目：存储器系统设计实验一. 实验目的1. 了解存储器的组成结构、原理和读写控制方法；2. 了解主存储器工作过程中各信号的时序关系；3. 了解挂总路线的逻辑器件的特性；4. 了解和掌握总线传送的逻辑实现方法。
实验原理1. 基本操作：读写操作读操作是从指定的存储单元读取信息的过程；元的过程。
写操作是将信息写入存储器指定的存储单2. 读写操作过程对存储器进行读写操作过程：对于如下的原理结构图，做写操作时，写入存储器的数据有两种来源：一种来自数据输入端，另一种来自存储器的输出。
而存储器地址只来自地址输入端，因此，对数据和地址的操作应根据实际情况进行，写存储器时，通过控制总线发出相应的写控制信号，数据就会保存在相应存储单元中；做读操作时，先由地址输入端输入地址并保存于地址寄存器（AR ）中，然后通过地址总线将地址送往存储器地址端口，同时通过控制总线发出相应的读控制信号，数据就会输出到数据总线上。
3. 总线传送计算机的工作过程，实际上也就是信息的传送和信息处理过程，而信息的传送在计算机里面频度极高，采用总线传送必不可少，它可减少传输线路、节省器件、提高传送能力和可靠性。
总线传送器件中大量使用的是三态门。
三态门（ST 门）主要用在应用于多个门输出共享数据总线，为避免多个门输出同时占用数据总线，这些门的使能信号（EN）中只允许有一个为有效电平（如低电平），由于三态门的输出是推拉式的低阻输出，且不需接上拉（负载）电阻，所以开关速度比OC门快，常用三态门作为输出缓冲器。
其中74LS244 是专用做挂总线用的三态门器件之一。
4. 原理结构图实验电路中，地址和数据采用各自总线传送计算机组成原理实验5. LPM_RAM_D介Q绍LPM_RAM_DQ 是一个参数化RAM （存储器），有独立的数据输入和输出端口。
存储器设计实验报告
实验一：存储器设计一、实验目的:1、掌握随机存储器RAM 的工作特性及使用方法；的工作特性及使用方法；2、掌握半导体存储器存储和读写数据的工作原理。
、掌握半导体存储器存储和读写数据的工作原理。
二、实验电路及其原理：二、实验电路及其原理：1．实验电路图．实验电路图2、设计原理、设计原理存储器就是选择RAM 地址，并对其操作存入数据，在需要时对其读取，并把数据输出到数据总线。
实验思路大致为：并把数据输出到数据总线。
实验思路大致为： ①第一个74273用来接收数据存放在RAM 里的地址，即A0A0……7。
当CPMAR 有效时数据进入芯片。
有效时数据进入芯片。
②当WE=1,RD=0时，RAM 进行写操作，接收存储在74273里的数传到地址端口，同时接收从B0B0……7输入的数据传到数据端口，把数据写到相应RAM 里。
③当WE=0。
RD=1时，RAM 进行读操作，把对应存储单元的数据传到第二个74273，通过74273传到74244芯片输出。
芯片输出。
三、实验步骤三、实验步骤1、根据实验原理在maxplus 下连接电路图，对其进行编译。
下连接电路图，对其进行编译。
2、根据实验原理设计各个输入端的波形图，对其进行仿真模拟获得输出数据，仿真波形如下图。
仿真波形如下图。
四、仿真图四、仿真图说明：RAM 在WRE=1时才工作，为方便起见WRE 置为1；74244在RAM_BUS=0时工作，为方便起见RAM_BUS 置为0。
因CPMOR 为一个周期变换一次，为了不浪费存储空间，A0为两倍的周期变换，A1为四周期变换，以此类推。
存储的数据从11H 起依次增加。
起依次增加。
五、实验总结五、实验总结通过本次实验熟练掌握MAX+PLUS 软件，并运用该软件设计存储器，了解了存储器的结构设计和工作原理，并在理解的基础上自己设计了一个简单的存储器。
在之后的波形仿真图模拟时，发现自己不能很好控制各个芯片的片选信号，不知道如何使各个芯片在合适的时间工作，在经过仔细分析后，设置了上图的波形图，保证每个存储单元都可以存到数，保证每个存储单元都可以存到数，没有刚开始的浪费现象，没有刚开始的浪费现象，没有刚开始的浪费现象，数据在各个数数据在各个数据线之间的传输也正常，存储器的数据输出为两个周期输出一次（这是因为WR 、RD 为一个周期变换一次，在两个周期后才会读有效）。
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实验报告
实验人：学号：日期：2010-4-28 院（系）：专业（班级）：08软件工程（数字媒体）
实验题目：存储器系统设计实验
一. 实验目的
1.了解存储器的组成结构、原理和读写控制方法；
2.了解主存储器工作过程中各信号的时序关系；
3.了解挂总路线的逻辑器件的特性；
4.了解和掌握总线传送的逻辑实现方法。
二. 实验原理
1.基本操作：读写操作
读操作是从指定的存储单元读取信息的过程；写操作是将信息写入存储器指定的存储单
元的过程。
2.读写操作过程
对存储器进行读写操作过程：对于如下的原理结构图，做写操作时，写入存储器的数据
有两种来源：一种来自数据输入端，另一种来自存储器的输出。
而存储器地址只来自地址输
入端，因此，对数据和地址的操作应根据实际情况进行，写存储器时，通过控制总线发出相
应的写控制信号，数据就会保存在相应存储单元中；做读操作时，先由地址输入端输入地址
并保存于地址寄存器（AR）中，然后通过地址总线将地址送往存储器地址端口，同时通过
控制总线发出相应的读控制信号，数据就会输出到数据总线上。
3.总线传送
计算机的工作过程，实际上也就是信息的传送和信息处理过程，而信息的传送在计算机
里面频度极高，采用总线传送必不可少，它可减少传输线路、节省器件、提高传送能力和可
靠性。
总线传送器件中大量使用的是三态门。
三态门（ST门）主要用在应用于多个门输出
共享数据总线，为避免多个门输出同时占用数据总线，这些门的使能信号（EN）中只允许有
一个为有效电平（如低电平），由于三态门的输出是推拉式的低阻输出，且不需接上拉（负载）电阻，所以开关速度比OC门快，常用三态门作为输出缓冲器。
其中74LS244是专用做
挂总线用的三态门器件之一。
4.原理结构图
实验电路中，地址和数据采用各自总线传送。
5.LPM_RAM_DQ介绍
LPM_RAM_DQ是一个参数化RAM（存储器），有独立的数据输入和输出端口。
操作控制端（WE）功能
写1将数据写入RAM
读0读出RAM中数据
此外，相关参数为：（可参看实验教材P120页附录一相关说明）LPM_WIDTH=8、LPM_WIDTHAD=8、LPM_NUMWORDS=256、
LPM_INDATA="UNREGISTERED"、
LPM_OUTDATA="UNREGISTERED"（REGISTERED表示非寄存方式）、
INCLOCK="Unused"、OUTCLOCK="Unused"、WE="Used"、
LPM_ADDRESS_CONTROL=" UNREGISTERED "。
三. 实验内容
设计一个存储容量为256 X 8位可读写的存储器。
规定：
♦接收地址的控制信号： CP-AR；
♦输入的数据信号：IN-DATA；输入的地址信号：IN-ADDR；
♦读/写RAM信号：RW
♦输入/出数据缓冲器门控信号：G-INDATA，G-OUTDATA；
♦数据寄存器时钟信号：CP-INDATA，CP-OUTDATA；
♦数据总线：DB（DATA BUS）；地址总线：AB（ADDRESS BUS）。
四. 实验器材
1.电脑一台
2.MAX+PLU II 电路设计软件一套
3.LPM_RAM_DQ X 1 ：参数化RAM
4.74273 X3：八D触发器（数据寄存器2个、地址寄存器1个）
5.74244 X2：八三态门（数据缓冲器2个）
五. 实验分析与设计
1.由原理结构图,可以得到如下的逻辑电路连接: (数据总线DB输出采用双向输出器
件bidir)。
2.测试内容：将数据82H、86H分别写入08H、68H单元中，再将其读出，并将读出的68H
单元内容写入81H单元中，然后将81H单元内容读出。
3.读写操作控制:
♦写操作：将数据82H写入08H存储单元。
首先由地址总线给出地址信号并保存于地址寄存器（AR）中，存储单元被选中：输入地址(08H),向地址寄存器发出接
收地址的控制信号(CP-AR=1)，将08H保存在地址寄存器中; 接着输入数据
IN-DATA(82H)并向数据寄存器发出时钟脉冲(上升沿触发) , 将数据82H保存
于数据寄存器（DR）中，此时向存储器RAM发出写信号(RW=1)，同时让
CP-OUTDATA=0,G-OUTDATA=1(将输出门关闭),此时数据(82H)已写入存储单元
08H中,运行发现得到预期结果。
用同样的方法将86H写入68H存储单元。
（注意
读操作的时候要将输出门关闭，即使G-OUTDATA=1;否则输出有不确定值。
）♦读操作：将82H(86H)从存储单元08H(68H)读出。
首先由地址总线给出地址信号08H（68H）并保存于地址寄存器（AR）中，存储单元被选中：输入08H（68H），
并向地址寄存器发出接收地址的控制信号(CP-AR=1)，08H（68H）存储单元被
选中；接着向存储器RAM发出读信号(RW=0),关闭输入门G-INDATA和CP-INDATA
（即G-INDATA=1，CP-INDATA=0），此时发出数据寄存时钟信号（CP-OUTDATA=1
（上升沿触发））和输出数据缓冲器门控信号（G-OUTDATA=0），将输出门打
开，运行得到输出结果82H(86H)。
用同样的方法可以读出68H中的存储数据86H。
读、写操作：86H读出后，总线上数据保持为86H，此时输入并选中存储单元81H，发出时钟脉冲CP-INDATA，将数据总线DB上的数据86H保存于数据寄存器（DR）
中，此时向RAM发出写信号，即可把数据86H写入81H存储单元中，再向RAM发出
读信号，打开数据输出门，即可将81H上的数据读出来。
（注意读操作的时候
要将输出门关闭，即使G-OUTDATA=1。
）
4.实验得到如下的波形图：
5.实验结果分析：运行得到预期的结果。
六. 实验心得
1.本次实验加深了对MAX PLUS II软件的运用和理解，该存储器的逻辑设计比较简单，
较之实验一的四位ALU算术逻辑单元设计，本次只是按照实验原理结构图，选用相
应的器件并一一相连即可。
逻辑电路图的连接需要注意的是数据总线的输出需要使
用双向输出器件（bidir），否则对电路进行时序编译（仿真）时将出现错误，此
外对每个数据的输入\出端都要有相应的命名。
2.本次实验的难点在测试方面。
由于一开始对读写信号和时序控制不是很娴熟，所以
在波形的调试上花了比较多的时间。
实验中，在数据总线的输出上出现了没有预期
的数据00，后经老师的指点知道了它的来源（当G-OUTDATA门打开时数据寄存器的
默认值00输出到了总线）。
还有在读写时间间隔RW的控制上也有改进，当写入数据
时，只要发出一个脉冲即可，而读的时候时间相应长一些，因为读的时候保持在读
状态。
还有总线门不能同时打开，否则将出现意想不到的数据（如上面提到的00）。