计组实验报告-3存储器和IO扩展实验

综合实验报告

( 2010 -- 2011年度第一学期)

名称：计算机组成原理综合实验题目：存储器和I/O扩展实验

院系：计算机系

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：一周

成绩：

日期年月

一、目的与要求

实验目的：

（1）熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。

（2）理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案；

（3）了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系；

（4）了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作；

（5）加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用；

（6）学习串行口的正确设置和使用。

实验要求：

（1）实验之前认真预习，明确实验目的和具体内容，设计好扩展8K字存储器容量的线路图，标明数据线和控制信号的连接关系，做好实验之前的必要准备；

（2）想好实验步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想想怎么样有意识的提高教学实验的真正效果；

（3）在教学实验过程中，要爱护教学实验设备和用到的辅助仪表，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识的提高自己的创新思维能力；

（4）实验之后认真写出实验报告，总结自己再实验过程中的收获，善于总结和发现问题。

二、实验正文

1．主存储器实验内容

1．1实验的教学计算机的存储器部件设计（说明只读存储器的容量、随机读写器的容量，各选用了什么型号及规格的芯片、以及地址空间的分布）答:ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验

1．2扩展8K字的存储空间，需要多少片58C65芯片，58C65芯片进行读写时的特殊要求

答:第一，要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。第二，当存储器选用58C65 ROM芯片时，它属于电可擦出的EPROM器件，可以通过专用的编程器软件和设备向芯片的写入相应的内容，这是正常的操作方式。也可以通过写内存的指令向芯片的指定单元写入16位的数据，只是每一次的这种写操作需要占用长得多写入时间，例如几百个微秒，可以通过运行完成等待功能的子程序来加以保证。对58C65 ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平，使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM芯片的读出时间与读RAM 芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM芯片的维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。为了防止对58C65 ROM芯片执行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来

保证，或者确保读写命令信号（/WE）恒为高电平。

1．3在实验中思考为何能用E命令直接写58C65芯片的存储单元，而A命令则有时不正确；

1．4修改延时子程序，将其延时改短，可将延时子程序中R3的内容赋成00FF 或0FFF等，再看运行结果。思考其原因。延时子程序中R3内容为多少时

是可以对只读芯片正常写入的临界值，一旦低于该值，写入会出错？思考

是否在所有计算机上临界值都一样？为什么？

2．IO扩展实验

2．1COM2口在使用之前需要做什么，怎么实现

答：使用COM2口工作时，需要为COM2口提供正常工作所需要的控制信号和数据；另外，还需要为其分配数据口地址和控制口地址。本教学机，已将COM2口的C/D与地址总线的最低位相连，其片选信号未连接，只引出一个插孔，实验时，应该为扩展I/O选定一个地址，将该插孔与标有“I/O/CS”的7个孔中的一个相连。

2．2查阅相关资料，简单给出8251芯片的工作原理

答：8251是一个可编程的通用串行通信接口芯片。8251编程时，CPU发来的控制命令有：通信方式选择命令和工作命令，8251向CPU送去个状态字命令。每次对8251复位后（即按一次RESET按键），都需要对其进行初始化，然后再进行正常的数据传输；复位后，只能对其进行一次初始化，多次初始化将导致串口工作不正常。

（1）、系统中的8251芯片

系统装有一片8251芯片，并和标准RS-232C接口连接好，如下图所示。

该电路用来完成同PC微机的联机以及串行监控操作的实现，其端口地址为：

数据口：C0H 控制口：C1H

（2）、实验单元中的8251

这片8251芯片用于各种串行口实验，连线见下图，其端口地址为：

数据口：80H 控制口：81H

2．3编写程序，完成下述功能：从COM1口接收数据，发送到与COM2口相连的PC机上回显；给出正确程序

2．4给出完成两台教学机的双向通讯功能的正确程序

三、综合实验总结

1．实验难点

2．心得体会