存储器扩展仿真实验报告

一、实验目的
1. 理解存储器扩展的基本原理和方法。

2. 掌握位扩展和字扩展的技巧。

3. 利用仿真软件实现存储器扩展，并验证其功能。

二、实验环境
1. 仿真软件：Logisim
2. 硬件设备：电脑
三、实验原理
1. 存储器扩展的基本原理
存储器扩展是指将多个存储器芯片组合在一起，以实现更大的存储容量或更高的数据位宽。

存储器扩展主要有两种方式：位扩展和字扩展。

（1）位扩展：当存储芯片的数据位小于CPU对数据位的要求时，可以通过位扩展
方式解决。

位扩展时，将所有存储芯片的地址线、读写控制线并联后与CPU的地址线和读写控制线连接，各存储芯片的数据总线汇聚成更高位宽的数据总线与CPU的数据总线相连。

（2）字扩展：当存储芯片的存储容量不能满足CPU对存储容量的要求时，可以通
过字扩展方式来扩展存储器。

字扩展时，将所有存储芯片的数据总线、读写控制线各自并联后与CPU数据总线、读写控制线相连，各存储芯片的片选信号由CPU高位多余的地址线译码产生。

2. 存储器扩展的方法
（1）位扩展：选择合适的存储芯片，将多个存储芯片的数据总线并联，连接到
CPU的数据总线上。

（2）字扩展：选择合适的存储芯片，将多个存储芯片的数据总线、读写控制线分
别并联，连接到CPU的数据总线和读写控制线上。

同时，使用译码器产生片选信号，连接到各个存储芯片的片选端。

四、实验步骤
1. 创建一个新的Logisim项目。

2. 在项目中添加以下模块：
（1）存储芯片模块：选择合适的存储芯片，如RAM或ROM。

（2）译码器模块：根据存储芯片的数量和地址线的位数，选择合适的译码器。

（3）数据总线模块：根据位扩展或字扩展的要求，设置数据总线的位数。

（4）地址线模块：根据存储芯片的数量和地址线的位数，设置地址线的位数。

3. 连接各个模块：
（1）将存储芯片的数据总线连接到数据总线模块。

（2）将存储芯片的地址线连接到地址线模块。

（3）将译码器的输出连接到各个存储芯片的片选端。

（4）将存储芯片的读写控制线连接到CPU的读写控制线上。

4. 编写测试代码，验证存储器扩展的功能。

五、实验结果与分析
1. 实验结果
通过仿真软件Logisim，成功实现了存储器扩展。

在位扩展和字扩展的情况下，均
能正常读写数据。

2. 结果分析
（1）位扩展实验：通过位扩展，成功将单个存储芯片的数据位扩展到更高的位宽。

实验结果表明，位扩展可以实现更高的数据传输速率。

（2）字扩展实验：通过字扩展，成功将单个存储芯片的存储容量扩展到更大的容量。

实验结果表明，字扩展可以实现更大的存储空间。

六、实验总结
本次实验通过对存储器扩展原理的学习和仿真实践，掌握了位扩展和字扩展的技巧。

利用Logisim仿真软件，成功实现了存储器扩展，并验证了其功能。

实验结果表明，存储器扩展可以有效提高存储器的容量和数据位宽，满足实际应用需求。

在实验过程中，需要注意以下几点：
1. 选择合适的存储芯片，以满足位扩展或字扩展的要求。

2. 合理设置数据总线和地址线的位数，确保存储器扩展的正常工作。

3. 仔细连接各个模块，确保信号的正确传递。

4. 编写测试代码，验证存储器扩展的功能。

通过本次实验，加深了对存储器扩展原理的理解，提高了实际操作能力。

在今后的学习和工作中，可以进一步研究存储器扩展技术，为计算机系统的优化设计提供有力支持。