基本运算器静态随机存储器实验报告
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）。
静态存储器 实验报告
静态存储器实验报告静态存储器实验报告引言：静态存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM）是一种常见的存储器类型，具有快速读写速度和稳定性等优点。
在本次实验中，我们将对SRAM 进行测试和分析，以评估其性能和可靠性。
实验目的：1. 了解静态存储器的基本原理和工作方式；2. 测试SRAM的读写速度和稳定性；3. 分析SRAM的性能特点和应用范围。
实验步骤：1. 准备工作：搭建SRAM测试平台，包括电源、控制电路和数据输入输出接口等；2. 读写速度测试：通过控制电路发送读写指令，并记录SRAM的读写时间；3. 稳定性测试：连续进行大量的读写操作，并观察SRAM的稳定性表现；4. 性能分析：根据测试结果，分析SRAM的读写速度、稳定性和功耗等性能指标。
实验结果：1. 读写速度：经过多次测试，我们得出了SRAM的平均读写速度为XX ns。
这一速度相对较快，适用于对存储器响应速度要求较高的应用场景。
2. 稳定性：在连续读写测试中，SRAM表现出了较好的稳定性，未出现数据丢失或错误的情况。
这证明了SRAM在数据存储和传输过程中的可靠性。
3. 功耗：SRAM在读写操作时会消耗一定的功耗，但相对于动态存储器（DRAM）而言，SRAM的功耗较低。
这使得SRAM在低功耗要求的电子设备中具有一定的优势。
讨论与分析：1. SRAM的优点：相对于动态存储器，SRAM具有读写速度快、稳定性高和功耗低等优点。
这使得SRAM在高性能计算机、嵌入式系统和高速缓存等领域得到广泛应用。
2. SRAM的缺点：与之相对应的是，SRAM的成本较高。
由于SRAM采用了更复杂的电路结构，导致其制造成本较高。
这使得SRAM在大容量存储器领域的应用受到一定的限制。
3. SRAM的应用范围：由于SRAM的快速读写速度和稳定性，它在高性能计算领域得到了广泛应用。
同时，由于SRAM的低功耗特性，它也适用于移动设备、物联网和嵌入式系统等低功耗要求的场景。
计算机组成原理实验之静态随机存储器实验
图1 存储器实验原理图1静态随机存储器实验一．实验目的掌握静态随机存储器RAM 工作特性及数据的读写方法。
二．实验设备1．TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一台。
2．PC 微机（或示波器）一台。
三．实验原理实验所用的半导体静态存储器电路原理如图所示，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AD0～AD7与地址线相连，显示地址线内容。
数据开关经一个三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。
实验四图2 静态随机存储器实验接线图2 因地址寄存器为8位，所以接入6116的地址为A7～A0，而高三位A8～A10接地，所以其实际容量为256字节。
6116有三个控制线：CE （片选线）、OE （读线）、WE （写线）。
当片选有效（CE=0）时，OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操作。
本实验中将OE 常接地，在此情况下，当CE=0、WE=0时进行读操作，CE=0、WE=1时进行写操作，其写时间与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。
四．实验步骤(1) 形成时钟脉冲信号T3。
具体接线方法和操作步骤如下：① 接通电源，用示波器接入方波信号源的输出插孔H23，调节电位器W1及W2 ，使H23端输出实验所期望的频率及占空比的方波。
② 将时序电路模块（STATE UNIT ）单元中的ф和信号源单元（SIGNAL UNIT ）中的H23排针相连。
③在时序电路模块中有两个二进制开关“STOP ”和“STEP ”。
将“STOP ”开关置为“RUN ”状态、“STEP ”开关置为“EXEC ”状态时，按动微动开关START ，则TS3端即输出为连续的方波信号，此时调节电位器W1，用示波器观察，使T3输出实验要 求的脉冲信号。
静态随机存储器实验报告 计算机组成原理
1．接线：MBUSB连US2；
EXJ1连BUS3；
跳线器J22的T3连TS3；
跳线器J16的SP连H23。
2．跳线器SWB、CE、WE、LDAR拨在左边（手动位置）。
3．接通电源。
四、实验结论和体会
1．通过本次实验，我掌握了静态随机存储器RAM工作特性，还掌握了数据的读写方法。
2．本次实验按照老师的要求，我选取了如下三组数：
1)0100 0100
0011 0011
2)1000 1000
1110 1110
3)110数据依次存入到相应地址中，并成功读取了写入地址单元的内容，内容与写入的一致。
3．本次实验还让我学到了团队合作的重要性，线路是我和搭档两个人接的，我们两个人很好的合作，最后，成功地完成了实验，本次实验，我受益匪浅。
《计算机组成与结构》课程实验报告
实验名称
静态随机存储器实验
实验序号
3
实验日期
2013.3.29
姓名
院系
计算机
班级
学号
专业
计算机科学与技术
指导教师
成绩
一、实验目的及要求
1．掌握静态随机存储器RAM工作特性及；
2．掌握数据的读写方法。
三、实验内容
1．形成时钟脉冲信号T3。在时序电路模块中有两个二进制开关“运行控制”和“运行方式”。将“运行控制”开关置为“运行”状态、“运行方式”开关置为“单步”状态，每按动“启动运行”开关，则T3输出一个正单脉冲，其脉冲宽度与连续方式相同。
2．给存储器的00地址单元中写入数据11。SWB=1；KD0~KD7=00000000；SWB=0；CE=1；SWB=0；CE=1；LDAR=1；T3启动运行；SWB=1；KD0~KD7=00010001；SWB=0；LDAR=0；SWB=0；CE=0；WE=1；LDAR=0；T3启动运行；
北科大计组原理实验报告_静态随机存储器
北京科技大学计算机与通信工程学院实验报告实验名称：静态随机存储器学生姓名：专业：计算机科学与技术班级：学号：指导教师：实验成绩：实验地点：机电楼301实验时间：2015 年 6 月 1 日一、实验目的与实验要求1、实验目的（1）掌握微程序控制器的组成原理；（2）掌握微程序的编制、写入方法；（3）观察并掌握微程序的运行过程；（4）掌握静态随机存储器的基本结构；（5）掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。
2、实验要求（1）验证性实验：微程序控制器实验（2）用QuartusⅡ软件编写一个静态随机存储器二、实验设备（环境）及要求实验箱，Window 8，QuartusⅡ软件三、实验内容与步骤1、实验1（1）实验原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。
它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示成为微命令。
这样就可以用一个由多条微指令组成的序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。
微程序存储在一种专用的存储器中，成为控制存储器，微程序控制器原理框图如图3.25所示。
本实验所用的微程序控制器单元主要有编程部分和核心微控器组成，如图3.26所示。
本实验中的微指令字长共24位，控制位顺序如表3.8所示。
本实验安排了四条机器指令，分别为ADD（0000 0000）、IN（0010 0000）、OUT（0011 0000）和HLT（0101 0000），括号中为各指令的二进制代码，指令格式如表3.9所示，其中高4位为操作码。
实验中的4条机器指令由CON单元的二进制开关手动给出，其余单元的控制信号均由微程序控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，见图3.27所示。
将全部微程序按微指令格式变成二进制微代码，可得到表3.10的二进制代码表。
静态随机存储器实验报告
静态随机存储器实验报告1. 背景静态随机存储器(SRAM)是一种用于存储数据的半导体器件。
与动态随机存储器(DRAM)相比，SRAM速度更快、功耗更低，但成本更高。
SRAM通常用于高速缓存、寄存器文件和数据延迟线等需要快速访问的应用。
本实验旨在通过设计和实现一个简单的SRAM电路来深入了解SRAM的工作原理和性能特点。
2. 设计和分析2.1 SRAM基本结构SRAM由存储单元组成，每个存储单元通常由一个存储电容和一个存储转换器(存储反转MOSFET)组成。
存储电容用于存储数据位，存储转换器用于读取和写入数据。
存储单元按照空间布局进行编址，每个存储单元都有一个唯一的地址。
地址线和控制线用于选择要读取或写入的存储单元。
SRAM还包括写入电路、读取电路和时钟控制电路等。
2.2 SRAM工作原理在SRAM中，数据是以二进制形式存储。
写入操作通过将所需的位值写入存储电容来完成。
读取操作通过将控制信号应用到存储单元和读取电路上来完成。
读取操作的过程如下： 1. 选择要读取的存储单元，将其地址输入到地址线上； 2. 控制信号使存储单元的存储转换器进入放大模式，将存储电容中的电荷放大到可观测的输出电压； 3. 读取电路将放大后的信号恢复到合适的电平，供外部电路使用。
写入操作的过程如下： 1. 选择要写入的存储单元，将其地址输入到地址线上； 2. 控制信号使存储单元的存储转换器进入写入模式； 3. 将数据位的值输入到写入电路； 4. 控制信号触发写入电路将输入的值写入存储电容。
2.3 SRAM性能指标SRAM的性能指标主要包括存储体积、访问速度、功耗和稳定性。
存储体积是指存储单元和控制电路的总体积，通常以平方毫米(㎡)为单位衡量。
访问速度是指读写操作的平均时间。
它受到电路延迟、线材电容和电阻等因素的影响。
功耗是指SRAM在正常操作期间消耗的总功率，通常以毫瓦(mW)为单位衡量。
功耗由静态功耗和动态功耗组成，其中静态功耗是在存储器处于静止状态时消耗的功率，动态功耗是在读取和写入操作期间消耗的功率。
静态随机存储器实验实验报告
静态随机存储器实验实验报告摘要：本实验通过对静态随机存储器(SRAM)的实验研究，详细介绍了SRAM的工作原理、性能指标、应用领域以及实验过程和结果。
实验使用了仿真软件，搭建了SRAM电路，通过对不同读写操作的观察和分析，验证了SRAM的可靠性和高速性。
一、引言静态随机存储器(SRAM)是一种常用的存储器类型，被广泛应用于计算机系统和其他电子设备中。
它具有存储速度快、数据可随机访问、易于控制等优点，适用于高速缓存、寄存器堆以及其他要求高速读写和保持稳定状态的场景。
本实验旨在通过设计和搭建SRAM电路，深入理解SRAM的工作原理和性能指标，并通过实验验证SRAM的可靠性和高速性。
二、实验设备和原理1. 实验设备本实验使用了以下实验设备和工具：- 电脑- 仿真软件- SRAM电路模块2. SRAM原理SRAM是由静态触发器构成的存储器，它的存储单元是由一对交叉耦合的反相放大器构成。
每个存储单元由6个晶体管组成，分别是两个传输门、两个控制门和两个负反馈门。
传输门被用于读写操作，控制门用于对传输门的控制，负反馈门用于保持数据的稳定状态。
SRAM的读操作是通过将存储单元的控制门输入高电平，将读取数据恢复到输出端。
写操作是通过将数据线连接到存储单元的传输门，将写入数据传输到存储单元。
三、实验过程和结果1. 设计电路根据SRAM的原理和电路结构，我们设计了一个8位的SRAM 电路。
电路中包括8个存储单元和相应的读写控制线。
2. 搭建电路通过仿真软件，我们将SRAM电路搭建起来，连接好各个线路和电源。
确保电路连接正确无误。
3. 进行实验使用仿真软件中提供的读写操作指令，分别进行读操作和写操作。
观察每个存储单元的输出情况，并记录数据稳定的时间。
4. 分析实验结果根据实验结果，我们可以得出以下结论：- SRAM的读操作速度较快，可以满足高速读取的需求。
- SRAM的写操作也较快，但需要保证写入数据的稳定性和正确性。
静态随机存储器实验实验报告
静态随机存储器实验实验报告一、实验目的本次静态随机存储器实验的目的在于深入了解静态随机存储器（SRAM）的工作原理、存储结构和读写操作，通过实际操作和数据观测，掌握 SRAM 的性能特点和应用方法，并培养对数字电路和存储技术的实践能力和问题解决能力。
二、实验原理静态随机存储器（SRAM）是一种随机存取存储器，它使用触发器来存储数据。
每个存储单元由六个晶体管组成，能够保持数据的状态，只要电源不断电，数据就不会丢失。
SRAM 的读写操作是通过地址线选择存储单元，然后通过数据线进行数据的读取或写入。
读操作时，被选中单元的数据通过数据线输出；写操作时，数据通过数据线输入到被选中的单元。
三、实验设备与材料1、数字电路实验箱2、静态随机存储器芯片（如 6116 等）3、示波器4、逻辑分析仪5、导线若干四、实验步骤1、连接实验电路将静态随机存储器芯片插入实验箱的相应插槽。
按照实验原理图，使用导线连接芯片的地址线、数据线、控制线与实验箱上的控制信号源和数据输入输出端口。
2、设置控制信号通过实验箱上的开关或旋钮，设置地址线的输入值，以选择要操作的存储单元。
设置读写控制信号，确定是进行读操作还是写操作。
3、进行写操作当读写控制信号为写时，通过数据输入端口输入要写入的数据。
观察实验箱上的相关指示灯或示波器，确认数据成功写入存储单元。
4、进行读操作将读写控制信号切换为读。
从数据输出端口读取存储单元中的数据，并与之前写入的数据进行对比，验证读取结果的正确性。
5、改变地址，重复读写操作更改地址线的值，选择不同的存储单元进行读写操作。
记录每次读写操作的数据，分析存储单元的地址与数据之间的对应关系。
6、使用逻辑分析仪观测信号将逻辑分析仪连接到实验电路的相关信号线上，如地址线、数据线和控制信号线。
运行逻辑分析仪，捕获读写操作过程中的信号波形，分析信号的时序和逻辑关系。
五、实验数据与结果1、记录了不同地址下写入和读取的数据，如下表所示：｜地址｜写入数据｜读取数据｜｜｜｜｜｜ 0000 ｜ 0101 ｜ 0101 ｜｜ 0001 ｜ 1010 ｜ 1010 ｜｜ 0010 ｜ 1100 ｜ 1100 ｜｜ 0011 ｜ 0011 ｜ 0011 ｜｜｜｜｜2、通过逻辑分析仪观测到的读写控制信号、地址信号和数据信号的波形图，清晰地展示了读写操作的时序关系。
静态随机存储器实验报告
静态随机存储器实验报告一、实验目的本次实验旨在通过搭建静态随机存储器电路，了解其基本原理和操作流程，并掌握静态随机存储器的读写操作。
二、实验原理1. 静态随机存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM）是一种使用触发器作为存储单元的半导体存储器。
与动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory，简称DRAM）相比，SRAM 具有更快的读写速度和更低的功耗。
2. SRAM通常由若干个存储单元组成，每个存储单元包含一个触发器和一个选择开关。
选择开关用于控制读写操作。
3. 在SRAM中，读操作和写操作都需要先将地址信号送入地址译码器中进行译码，然后将译码结果送入选择开关中。
对于读操作，选择开关将对应地址处的数据输出到数据总线上；对于写操作，则将数据输入到对应地址处。
1. 按照电路图搭建SRAM电路，并连接上电源和示波器。
2. 将地址信号输入到地址译码器中，并将译码结果送入选择开关中。
3. 进行读操作：将读使能信号输入到选择开关中，并观察示波器上的输出波形。
可以看到，对应地址处的数据被输出到了数据总线上。
4. 进行写操作：将写使能信号输入到选择开关中，并将需要写入的数据输入到对应地址处。
再次进行读操作，可以看到读出的数据已经被更新为新写入的数据。
四、实验结果与分析1. 实验中，我们成功搭建了SRAM电路，并进行了读写操作。
2. 通过观察示波器上的波形，可以看到SRAM具有快速响应和稳定性好等特点。
3. 实验结果表明，SRAM在存储器中具有重要作用，在计算机系统中得到广泛应用。
通过本次实验，我们深入了解了SRAM的基本原理和操作流程，并掌握了其读写操作方法。
同时，也加深了对存储器在计算机系统中的重要性认识。
基本运算器静态随机存储器实验报告
(4)用输入开关向暂存器A置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20数据开关，形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。
表1-2-1 SRAM 6116功能表
功能
1
0
0
0
X
1
0
0
X
0
1
0
不选择
读
写
写
存储器数据线接至数据总线，数据总线上接有8个LED灯显示D7…D0的内容。地址线接至地址总线，地址总线上接有8个LED灯显示A7…A0的内容，
地址由地址锁存器（74LS273，位于PC&AR单元）给出。数据开关（位于IN单元）经一个三
(6)改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，然后按表1-1-1置S3、S2、S1、S0和Cn的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、S0为0010，运算器作逻辑与运算，置S3、S2、S1、S0为1001，运算器作加法运算。如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果（软件使用说明请看附录一），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图，如图1-1-6所示。进行上面的手动操作，每按动一次TS按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单周期】”，其作用相当于将时序单元的状态开关置为‘单步’档后按动了一次TS按钮，数据通路图也会反映当前运算器所做的操作。
计算机组成与系统结构实验报告1
评语: 课中检查完成的题号及题数：课后完成的题号与题数：成绩: 自评成绩: 95实验报告日期：2015.11.2实验名称：基于Verilog语言的运算器和存储器设计与实现班级：10011303 学号：2013302534 姓名：杨添文一、实验目的：1、了解运算器的组成结构。
2、掌握运算器的工作原理。
3、掌握静态随机存储器RAM 工作特性及数据的读写方法。
二、实验内容：1、基本运算器实验。
2、静态随机存储器实验。
三、项目要求及分析：1、基本运算器实验：要求：验证和实现运算器的数据运算功能。
这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外,还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力,即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。
分析：（1）运算器原理图如下图所示运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A 和暂存器B，三个部件同时接受来自A 和B 的数据，各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU 的输出。
如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU 零标志。
（2）ALU 和外围电路的连接如下图所示：（图中的小方框代表排针座）（3）运算器的逻辑功能表如表所示：运算类型S3S2S1S0 功能逻辑运算0 0 0 0 F=A （直通）0 0 0 1 F=B （直通）0 0 1 0 F=AB （FZ）0 0 1 1 F=A+B （FZ）0 1 0 0 F=/A （FZ）移位运算0 1 0 1 F=A逻辑右移B（取低3位）位（FZ）0 1 1 0 F=A逻辑左移B（取低3位）位（FZ）0 1 1 1 F=A算术右移B（取低3位）位（FZ）1 0 0 0 F=A循环右移B（取低3位）位（FZ）算术运算1 0 0 1 F=A加B （FC，FZ）1 0 1 0 F=A加B加Cn （FC，FZ）1 0 1 1 F=A减B （FC，FZ）1 1 0 0 F=A减1 （FC，FZ）1 10 1 F=A加1 （FC，FZ）1 1 1 0 （保留）1 1 1 1 （保留）2、静态随机存储器实验：要求：实现静态随机存储器的读写操作，通过软件中的数据通路图来观测实验结果。
静态随机存储器实验报告
一、实验目的1. 理解静态随机存储器（RAM）的基本原理和组成结构。
2. 掌握静态随机存储器的读写操作方法。
3. 熟悉静态随机存储器在实际应用中的功能。
二、实验原理静态随机存储器（RAM）是一种易失性存储器，它可以在正常电源供电的情况下保持数据。
RAM具有读、写速度快，功耗低，体积小等优点，广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域。
静态随机存储器主要由存储单元、地址译码器、读/写控制逻辑、数据输入/输出电路等部分组成。
存储单元是RAM的基本存储单元，通常由一个触发器组成，用于存储一个二进制位的数据。
地址译码器将地址信号转换为对应的存储单元地址，读/写控制逻辑根据控制信号完成数据的读写操作。
三、实验器材1. 静态随机存储器（RAM）芯片：6116（2Kx8bit）2. 逻辑分析仪3. 信号发生器4. 信号源5. 接线板6. 电路测试仪器四、实验内容1. 静态随机存储器芯片的引脚功能说明6116芯片的引脚功能如下：（1）A0-A10：地址线，用于选择存储单元；（2）D0-D7：数据线，用于数据的输入/输出；（3）CS：片选线，低电平有效；（4）OE：输出使能，低电平有效；（5）WE：写使能，低电平有效。
2. 静态随机存储器的读写操作（1）写操作：首先将地址信号输入到地址线A0-A10，然后将要写入的数据通过数据线D0-D7输入，将CS、OE、WE线置为低电平，即可完成写操作。
（2）读操作：首先将地址信号输入到地址线A0-A10，然后将CS、OE、WE线置为低电平，即可完成读操作。
3. 实验步骤（1）搭建实验电路：根据实验原理图，将6116芯片、逻辑分析仪、信号发生器等设备连接到实验板上。
（2）设置地址信号：通过信号发生器生成地址信号，并将其输入到6116芯片的地址线A0-A10。
（3）设置读写控制信号：将CS、OE、WE线置为低电平，表示进行读写操作。
（4）观察逻辑分析仪的波形：在逻辑分析仪上观察数据线的波形，分析读写操作的正确性。
计算机组成与系统结构实验报告1
评语: 课中检查完成的题号及题数：课后完成的题号与题数：成绩:自评成绩:95实验报告日期：2015.11.2实验名称：基于Verilog语言的运算器和存储器设计与实现班级：10011303学号：2013302534姓名：杨添文一、实验目的：1、了解运算器的组成结构。
2、掌握运算器的工作原理。
3、掌握静态随机存储器RAM 工作特性及数据的读写方法。
二、实验内容：1、基本运算器实验。
2、静态随机存储器实验。
三、项目要求及分析：1、基本运算器实验：要求：验证和实现运算器的数据运算功能。
这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外,还包括能进行“逻辑判断”的逻辑处理能力,即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。
分析：（1）运算器原理图如下图所示运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A 和暂存器B，三个部件同时接受来自A 和B 的数据，各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU 的输出。
如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU 零标志。
（2）ALU 和外围电路的连接如下图所示：（图中的小方框代表排针座）（3）运算器的逻辑功能表如表所示：运算类型S3S2S1S0功能逻辑运算0 0 0 0F=A （直通）0 0 0 1F=B （直通）0 0 1 0F=AB （FZ）0 0 1 1F=A+B （FZ）0 1 0 0F=/A （FZ）移位运算0 1 0 1F=A逻辑右移B（取低3位）位（FZ）0 1 1 0F=A逻辑左移B（取低3位）位（FZ）0 1 1 1F=A算术右移B（取低3位）位（FZ）1 0 0 0F=A循环右移B（取低3位）位（FZ）算术运算1 0 0 1F=A加B （FC，FZ）1 0 1 0F=A加B加Cn （FC，FZ）1 0 1 1F=A减B （FC，FZ）1 1 0 0F=A减1 （FC，FZ）1 10 1F=A加1 （FC，FZ）1 1 1 0（保留）1 1 1 1（保留）2、静态随机存储器实验：要求：实现静态随机存储器的读写操作，通过软件中的数据通路图来观测实验结果。
静态存储器-实验报告
静态存储器-实验报告引言静态存储器是计算机中的一种存储器件，广泛应用于微型计算机、工控系统、控制器等领域中。
与动态存储器不同，静态存储器是由一系列逻辑门电路组成的，不需要周期性地进行刷新操作。
本实验主要介绍静态存储器的基本原理以及应用，并通过实验验证静态存储器的功能。
一、实验目的1. 掌握静态存储器的组成原理和基本功能。
2. 熟悉静态存储器的应用场景和使用方法。
3. 通过实验验证静态存储器的功能和性能。
二、实验原理静态存储器是由许多逻辑门组成的，逻辑门分为三种类型：与门、或门、反相器。
其中与门和或门分别用于输入/输出数据的选择和判断，反相器用于数据存储和输出。
将这些逻辑门组合在一起，形成了静态存储器的核心电路结构，如图1所示。
图1 静态存储器电路结构图静态存储器的基本功能是将输入的二进制数据通过逻辑电路存储，以便随时读取。
当CPU需要访问某个存储单元中的数据时，静态存储器将该单元中的数据输出给CPU，完成读取操作。
另外，通过特定的电路设计，静态存储器还可以实现数据的随机访问和写入操作等功能。
三、实验设备2. 电路板3. 电源4. 信号源5. 示波器四、实验步骤1. 将静态存储器模块插入电路板中。
2. 将电路板与电源和信号源连接。
3. 将信号源输出线连接到静态存储器的输入端，将示波器接到静态存储器的输出端。
4. 设置信号源的输出并观察静态存储器的输出波形。
6. 将示波器的观察时间延长，并调整信号源的输出幅度和频率，观察静态存储器在不同输入信号下的工作状态。
五、实验结果分析通过实验可以看出，静态存储器能够很好地记录输入信号的历史，并在需要时将数据输出。
同时，静态存储器对于不同频率和幅度的输入信号均有良好的适应性。
这说明静态存储器具有很好的稳定性和可靠性，并且适用于多种实际应用场景。
六、实验结论通过本次实验，我们成功掌握了静态存储器的组成原理及基本功能，并通过实验验证了其良好的性能和应用效果。
静态存储器作为计算机存储器中的一种重要组成部分，在现代计算机系统中得到广泛使用，在各个领域都有着广泛的应用前景。
静态随机存储器实验报告
静态随机存储器实验报告静态随机存储器实验报告引言：静态随机存储器（Static Random Access Memory, SRAM）是一种常见的存储器类型，广泛应用于计算机系统中。
本实验旨在通过对SRAM的实验研究，深入了解其工作原理、特性以及性能表现。
一、实验目的本实验的目的是通过实践操作，学习SRAM的基本原理和操作方法，掌握其读写操作的过程和时序，并了解SRAM的性能指标。
二、实验器材和方法实验器材：1. SRAM芯片2. 逻辑分析仪3. 示波器4. 示教板实验方法：1. 连接SRAM芯片和逻辑分析仪，建立实验电路。
2. 在示波器上观察SRAM的读写时序，并记录相关数据。
3. 使用示教板进行SRAM的读写操作，观察并记录操作结果。
三、实验结果与分析1. SRAM的读操作通过示波器观察SRAM的读操作时序，可以发现读取数据的过程包括地址输入、读使能信号的激活以及数据输出等步骤。
读操作的时序图显示了这些步骤的顺序和时机。
根据实验数据，我们可以计算出SRAM的读取速度和稳定性。
2. SRAM的写操作写操作是将数据写入SRAM芯片中的过程。
通过示波器观察SRAM的写操作时序，可以发现写操作包括地址输入、写使能信号的激活以及数据输入等步骤。
写操作的时序图显示了这些步骤的顺序和时机。
根据实验数据，我们可以计算出SRAM的写入速度和稳定性。
3. SRAM的性能指标通过对实验数据的分析，我们可以得出SRAM的性能指标，如读写速度、稳定性和可靠性等。
这些指标对于评估SRAM芯片的质量和适用范围非常重要。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了静态随机存储器的工作原理和操作方法。
通过观察和分析实验数据，我们对SRAM的性能指标有了更清晰的认识。
实验过程中，我们学习了使用逻辑分析仪和示波器等工具，提高了实验操作和数据分析的能力。
通过这次实验，我们不仅对SRAM有了更深入的了解，还培养了实验思维和动手能力。
在今后的学习和研究中，这些能力将对我们的科研工作有着重要的帮助。
厦门理工计算机组成原理静态随机存储器
计算机组成原理课程实验报告学生姓名：学生班级：学生学号：指导教师：郭迪实验地点：精工1号楼硬件技术基础实验室实验日期：2017年9 月28 日实验成绩：Ⅰ【实验名称】静态随机存储器Ⅱ【实验目的】掌握静态随机存储器 RAM 工作特性及数据的读写方法。
Ⅲ【实验要求】⒈按实验内容要求将实验结果（图或表）粘贴到“实验结果”栏；⒉简要回答实验内容提问的问题，填写到“实验结果”栏；⒊当堂完成全部实验内容，遵照书写格式，保存实验报告，按规定上交。
Ⅳ【实验接线图】图1 静态随机存储器实验连线图Ⅴ【实验内容】1.关闭实验箱电源，连接实验电路，并检查无误。
2.将时序与操作台单元的开关KK2置为“单步”档，开关KK1、KK3置为“运行”档。
3.将CON 单元的IOR 开关置为1（使IN 单元无输出），打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。
4.实验箱与PC联机操作，通过软件中的数据通路图观测实验结果。
打开软件，选择联机软件的“【实验】—【存储器实验】”，打开存储器实验的数据通路图。
5.给存储器的00H、01H、02H、03H、04H 地址单元中分别写入数据11H、12H、13H、14H、15H。
【其中，将存储器的01H地址单元写入12H的数据通路图和03H 地址单元写入14H的数据通路图贴到实验结果栏】由于数据和地址由同一个数据开关给出，因此数据和地址要分时写入。
写存储器的流程如图2 所示（以向00 地址单元写入11H为例）：图2 写存储器流程图6.依次读出第00、01、02、03、04 号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。
【其中，将读出01H地址单元内容的数据通路图和读出03H地址单元内容的数据通路图贴到实验结果栏，并分析上述单元内容是否与前面写入的一致。
读存储器的流程如图3 所示（以从00 地址单元读出11H 为例）：图3 读存储器流程图注意：每个地址单元的写入和读出各保存以下4张电脑截图：A. 地址打入AR(写数据)； B. 数据写入MEM；C. 地址打入AR(读数据)；D. 读出MEM数据。
储存原理实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景随着计算机技术的飞速发展，存储器作为计算机系统的重要组成部分，其性能直接影响着计算机系统的整体性能。
为了深入了解存储器的原理及其在实际应用中的表现，我们进行了储存原理实验。
二、实验目的1. 理解存储器的基本概念、分类、组成及工作原理；2. 掌握存储器的读写操作过程；3. 了解不同类型存储器的优缺点；4. 分析存储器性能的影响因素。
三、实验内容1. 静态随机存储器（SRAM）实验（1）实验目的：掌握SRAM的读写操作过程，了解其优缺点。
（2）实验内容：通过实验，观察SRAM的读写过程，记录读写时序，分析读写速度。
（3）实验结果：SRAM读写速度快，但价格较高，功耗较大。
2. 动态随机存储器（DRAM）实验（1）实验目的：掌握DRAM的读写操作过程，了解其优缺点。
（2）实验内容：通过实验，观察DRAM的读写过程，记录读写时序，分析读写速度。
（3）实验结果：DRAM读写速度较SRAM慢，但价格低，功耗小。
3. 只读存储器（ROM）实验（1）实验目的：掌握ROM的读写操作过程，了解其优缺点。
（2）实验内容：通过实验，观察ROM的读写过程，记录读写时序，分析读写速度。
（3）实验结果：ROM只能读，不能写，读写速度较慢。
4. 固态硬盘（SSD）实验（1）实验目的：掌握SSD的读写操作过程，了解其优缺点。
（2）实验内容：通过实验，观察SSD的读写过程，记录读写时序，分析读写速度。
（3）实验结果：SSD读写速度快，功耗低，寿命长。
四、实验分析1. 不同类型存储器的读写速度：SRAM > SSD > DRAM > ROM。
其中，SRAM读写速度最快，但价格高、功耗大；ROM读写速度最慢，但成本较低。
2. 存储器性能的影响因素：存储器容量、读写速度、功耗、成本、可靠性等。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的存储器。
3. 存储器发展趋势：随着计算机技术的不断发展，存储器性能不断提高，功耗不断降低，成本不断降低。
静态随机存取存贮器实验
实验名称
静态随机存取存贮器实验
实验日期
2016/9/30
学生姓名
李白
学号
10000
班级
实验目的
了解静态随机存取存储器的工作原理；掌握读写存贮器的方法。
实验内容
通过对M_nI/O、nRD、nWR等开关的控制，逻辑上为片选信号，读信号，写信号
将IN单元输入的数据存储到选择存储器MEN相应的存储单元中，后又通过地址再从选择存储器MEN中读取写入的数据。
3读取数据
通过in单元给出地址，并紧张in单元输出数据
使M_nIO = 1，nRD = 0, nWR = 1
在T2、T3信号有效时，6116向数据总线输出数据
实验结果
分析
思考
1、存储数据时候，先写到MAR,再写入存储器。
2、在进行存储器实验的时候，不仅明确该存储器物理逻辑，更要看真实的引脚设计。比如61161选中CE不选中OE WE即为不选中6116。
电路图：
实验过程及
结果记录
写数据：
1、传入数据的存储地址：
照连线图连接实验仪
使nWR = 1，nRD = 1，IN单元的nCS=0、nRD=0（即为禁止对存贮器读写），将IN单元中的地址数据输出
MAR单元的nMAROE = 0,允许MAR中锁存的地址数据输出到地址总线上；wMAR = 0，允许写MAR，按CON单元的STEP键一次，依次发出T1、T2、T3信号，在T3的下降沿，IN单元给出的地址数据锁存到MAR中。
实验仪器及元件
STAR COP2018实验仪一套、PC机一台。
实验
原理及电
路图
实验原理：
静态随机存取存储器使用某种触发器来储存每一位内存信息，存储单元使用的触发器是由引线将4-6个晶体管连接而成，但无须刷新。
静态随机储存实验报告
一、实验目的1. 掌握静态随机存储器（RAM）的工作原理和特性。
2. 熟悉静态RAM的读写操作方法。
3. 了解静态RAM在计算机系统中的应用。
二、实验原理静态随机存储器（RAM）是一种易失性存储器，它可以在断电后保持数据。
与动态RAM（DRAM）相比，静态RAM具有读写速度快、功耗低等优点。
本实验使用的静态RAM芯片为6116，其容量为2K×8位。
三、实验设备1. 实验箱2. PC机3. 6116静态RAM芯片4. 时序单元5. 读写控制逻辑电路6. 数据总线7. 地址总线8. LED灯四、实验内容1. 连接电路根据实验原理图，将6116静态RAM芯片、时序单元、读写控制逻辑电路、数据总线和地址总线连接起来。
确保所有连接正确无误。
2. 初始化在实验开始前，将6116静态RAM芯片的所有地址线、数据线和控制线初始化为高阻态。
3. 写操作（1）设置片选信号（CS）为低电平，表示选中6116静态RAM芯片。
（2）设置写使能信号（WE）为低电平，表示进行写操作。
（3）设置地址线，指定要写入数据的存储单元地址。
（4）设置数据线，将要写入的数据写入指定存储单元。
（5）等待时序单元产生的写脉冲信号（T3）完成数据写入。
4. 读操作（1）设置片选信号（CS）为低电平，表示选中6116静态RAM芯片。
（2）设置读使能信号（OE）为低电平，表示进行读操作。
（3）设置地址线，指定要读取数据的存储单元地址。
（4）等待时序单元产生的读脉冲信号（T2）完成数据读取。
（5）读取数据线上的数据，即可得到指定存储单元的数据。
5. 验证通过LED灯显示数据总线上的数据，验证读写操作是否成功。
五、实验步骤1. 按照实验原理图连接电路。
2. 初始化电路。
3. 执行写操作，将数据写入指定存储单元。
4. 执行读操作，读取指定存储单元的数据。
5. 观察LED灯显示的数据，验证读写操作是否成功。
六、实验结果与分析1. 实验过程中，通过LED灯显示的数据验证了写操作和读操作的成功执行。
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图1-1-2交叉开关桶形移位器原理图
运算器单元由以下部分构成：一片CPLD实现的ALU，四片74LS245构成的保护电路。ALU的输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上，CPU内总线和数据总线已连通，数据总线指示灯和数据总线相连，用来显示数据总线的内容（实验系统中所有的LED显示灯均为正逻辑，亮为‘1’，灭为‘0’），ALU的数据输入以排针形式引出B7’…B0’，另外还有进位标志FC和零标志FZ指示灯。图1-1-1中有三部分不在CPLD中实现，而是在外围电路中实现，这三部分为图中的‘显示A’、‘显示B’和ALU的输出控制‘三态控制245’，请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘ ’，表示这两根排针之间是连通的。图中除T2和CLR，其余信号均来自于ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2都连接至MC单元的T1、T2，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。T2由时序单元的TS2提供（时序单元的介绍见附录二），其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T2为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。
结 论
（结 果）
根据实验步骤，一步一步操作，在DR1=65，DR2=A7的条件下，改变运算器的设置，使得运算器输出结果，并记录下来。
运算器显示结果和手算结果一直，说明整个实验非常成功。
小结
通过本次实验了解运算器的组成结构（即输入逻辑、输出逻辑、算术逻辑单元），掌握运算器的工作原理（主要是加法器）。知道运算器的输出跟数据总线相连，同时两个输入端通过两个锁存器也与数据总线相连。
学号：姓名：专业：班级：
课程名称
计算机组成原理
实验课时
4
实验项目
基本运算器实验
实验时间
2015-11-2
实验目的
1．了解运算器的组成结构。
2．掌握运算器的工作原理。
实验环境
PC机一台，TD-CM3+实验系统一套。排线若干
实验内容（算法、程序、步骤和方法）
1.实验原理：
运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD(MAXII EPM240)中。
由于存储器（MEM）最终是要挂接到CPU上，所以其还需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM的读写，实验中的读写控制逻辑如图1-2-2所示，由于T2的参与，可以保证MEM的写脉宽与T2一致，T2由时序单元的TS2给出。IOM用来选择是对I/O还是对MEM进行读写操作，RD=1时为读，WR=1时为写。
重复上述操作，并完成表1-1-2。然后改变A、B的值，验证FC、FZ的锁存功能。
表1-1-2运算结果表
运算类型
A
B
S3S2S1S0
结果
逻辑运算
65
A7
0 0 0 0
F=（ 65 ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
65
A7
0 0 0 1
F=（ A7 ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
65
A7
0 0 1 0
暂存器A和暂存器B的数据能在LED灯上实时显示，原理如图1-1-3所示（以A0为例，其它相同）。进位标志FC、零标志FZ和数据总线D7…D0的显示原理也是如此。
图1-1-3 A0显示原理图
运算器的逻辑功能表如表1-1-1所示，其中S3 S2 S1 S0为4位控制信号，Cn为来自低位的进位信号，FC为向高位的进位标志，FZ为运算器零标志，表中功能栏内的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。
F8
1F
1 0 1 0（Cn=1）
F=（ 1C ） FC=（ 1 ） FZ（ 0 ）
F8
1F
1 0 1 1
F=（ DD ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
F8
1F
1 1 0 0
F=（ FB ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
F8
1F
1 1 0 1
F=（ FD ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
1 1 1 0
（保留）
1 1 1 1
（保留）
运算结果表
（接上）
实验内容（算法、程序、步骤和方法）
2.实验步骤：
(1)按图1-1-5连接实验电路，并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明（其它实验相同）。
图1-1-5实验接线图
(2)将时序单元的状态开关置为‘单步’档（时序单元的介绍见附录二）,MEM单元的编程开关置为‘运行’档。
(1)对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2)对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3)对于未连接的输出位，算术右移使用符号扩展而不是0填充。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
0 1 1 1
F=A算术右移B（取低3位）位 （FZ）
1 0 0 0
F=A循环右移B（取低3位）位 （FZ）
算术运算
1 0 0 1
F=A加B （FC，FZ）
1 0 1 0
F=A加B加Cn （FC，FZ）
1 0 1 1
F=A减B （FC，FZ）
1 1 0 0
F=A减1 （FC，FZ）
1 10 1
F=A加1 （FC，FZ）
(3)打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。然后按动CON单元的CLR按钮，将运算器的A、B和FC、FZ清零。
(4)用输入开关向暂存器A置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20数据开关，形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。
态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。地址寄存器为8位，接入6116的地址A7…A0，6116的高三位地址A10…A8接地，所以其实际容量为256字节。
实验箱中所有单元的T1、T2都连接至MC单元的T1、T2，CLR都连接至CON单元的CLR
按钮。实验时T2由时序单元给出，其余信号由CON单元的二进制开关模拟给出，其中IOM应
图1-2-5写存储器流程图
(5)依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。同写操作类似，也要先给出地址，然后进行读，地址的给出和前面一样，而在进行读操作时，应先关闭IN单元的输出（IOR=1），然后使存储器处于读状态（WR=0，RD=1，IOM=0），此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容。读存储器的流程如图1-2-6所示（以从00地址单元读出11H为例）：
表1-1-1运算器逻辑功能表
运算类型
S3S2S1S0
功能
逻辑运算
0 0 0 0
F=A （直通）
0 0 0 1
F=B （直通）
0 0 1 0
F=AB （FZ）
0 0 1 1
F=A+B （FZ）
0 1 0 0
F=/A （FZ）
移位运算
0 1 0 1
F=A逻辑右移B（取低3位）位 （FZ）
0 1 1 0
F=A逻辑左移B（取低3位）位 （FZ）
(3)将CON单元的IOR开关置为1（使IN单元无输出），打开电源开关，如果听到有‘嘀’
报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。
(4)给存储器的00H、01H、02H、03H、04H地址单元中分别写入数据11H、12H、13H、
14H、15H。由前面的存储器实验原理图（图1-2-3）可以看出，由于数据和地址由同一个数据开关给出，因此数据和地址要分时写入，先写地址，具体操作步骤为：先关掉存储器的读写（WR=0，RD=0），然后利用数据开关设定地址，输出地址到数据总线（IOR=0），最后打开地址寄存器门控信号（LDAR=1），按动TS产生T2脉冲，即将地址打入到AR中。再写数据，具体操作步骤为：先关掉存储器的读写（WR=0，RD=0）和地址寄存器门控信号（LDAR=0），然后利用数据开关给出要写入的数据，输出数据到数据总线（IOR=0），最后使存储器处于写状态（WR=1，RD=0，IOM=0），按动TS产生T2脉冲，即将数据打入到存储器中。写存储器的流程如图1-2-5所示（以向00地址单元写入11H为例）：
AA
55பைடு நூலகம்
0 1 1 1
F=（ FD ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
AA
55
1 0 0 0
F=（ 55 ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
算术运算
F8
1F
1 0 0 1
F=（ 17 ） FC=（ 1 ） FZ（ 0 ）
F8
1F
1 0 1 0（Cn=0）
F=（ 1B ） FC=（ 1 ） FZ（ 0 ）
F=（ 25 ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）
65
A7
0 0 1 1
F=（ E7 ） FC=（ 0 ） FZ（ 0 ）