静态随机存储器实验
实验目的
(1) 掌握静态随机存储器 RAM 工作特性及数据的读写方法。 (2) 基于信号时序图,了解读写静态随机存储器的原理。
实验设备
PC 机一台,TDX-CMX 实验系统一套。
实验原理
实验所用的静态存储器由一片 6116(2K×8bit)构成(位于 MEM 单元),如图 2-1-1 所示。 6116 有三个控制线:CS(片选线)、OE(读线)、WE(写线),其功能如表 2-1-1 所示,当片选有效(CS=0)时,OE=0 时进行读操作,WE=0 时进行写操作,本实验将 CS 常接地。


实验原理图如图 2-1-2 所示,存储器数据线接至 CPU 内总线,内总线上接有 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,内嵌于 ABI 单元)给出。数据开关(位于 CON 单元的 SD17..SD10)经一个三态门(74LS245)连至 CPU 内总线,分时给出地址和数据。地址寄存器为 8 位,接入存储器的地址 A7…A0,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时序都连接至时序与操作台单元,CLR 都连接至 CON 单元的 CLR 按钮。实验时 T3 由时序单元给出,其余信号由 CON 单元的对应二进制开关模拟给出,其中 RD、 WR 低有效,SW_B 低有效,LDAR 高有效。
实验步骤
本实验支持两种方式运行:本机运行(不需电脑)和联机运行(需要电脑)。其中联机运行方式既支持数据通路图的观测,也支持信号时序图的观测。
本文只介绍本机运行
本机运行
(1) 关闭实验系统电源,把时序与操作台单元的“MODE”用短路块短接,使系统工作在四节拍模式,JP2 用短路块将 1、2 短接,按图 2-1-3 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。 (2) 将时序与操作台单元的开关 KK1、KK3 置为运行档、开关 KK2 置为‘单拍’档 (3)将 CON 单元的 K7 开关(SW_B)置为 1(使 SD17..SD10 开关组无输出),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 地址单元中分别写入数据 11H、12H。由前面的存储器实验原理图(图 2-1-2)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:按动 2 次时序单元的 ST 按钮,产生 T1、T2 节拍后,先关掉存储器的读写(WR=1, RD=1),开关 SD17..SD10 输出地址 00H(SD17..SD10=0000 0000B,K7=0),然后打开地址寄存器门控信号(LDAR=1),按动 1 次 ST 产生 T3 脉冲,即将地址 00H 打入到 AR 中,按动 1 次 ST 产生 T4 脉冲,第 1 个机器周期结束。
再写数据: 按动 2 次时序单元的 ST 按钮,产生 T1、T2 节拍后,先关掉地址寄存器门控信号(LDAR=0),数据开关输出要写入的数据 11H(SD17..SD10=0001 0001B),打开三态门(K7=0),然后使存储器处于写状态(WR=0,RD=1),按动 1 次 ST 产生 T3 脉冲,即将数据11H 打入到存储器 00H 地址中,按动 1 次 ST 产生 T4 脉冲,第 2 个机器周期结束。
重复上述操作,向 01H 地址单元中写入数据 12H。写存储器的流程如图 2-1-4 所示(以向00 地址单元写入 11H 为例):
(5) 读出 00H 地址单元中的内容,观察单元中的内容是否与前面写入的一致。
先写地址:按动 2 次时序单元的 ST 按钮,产生 T1、T2 节拍后,先关掉存储器的读写(WR=1, RD=1),开关 SD17..SD10 输出地址 00H(SD17..SD10=0000 0000B,K7=0),然后打开地址寄存器门控信号(LDAR=1),按动 1 次 ST 产生 T3 脉冲,即将地址 00H 打入到 AR 中,按动 1 次 ST 产生 T4 脉冲,一个机器周期结束。
再读数据: 按动 2 次时序单元的 ST 按钮,产生 T1、T2 节拍后,先关掉地址寄存器门控信号(LDAR=0),关闭开关 SD17..SD10 输出(SW_B=1),然后使存储器处于读状态(WR=1, RD=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。按动 2 次 ST 产生 T3、 T4 脉冲,一个机器周期结束。
读存储器的流程如图 2-1-5 所示(以从 00 地址单元读出 11H 为例):

注意事项
- 数据线要检查两端信号顺序是否对齐;
- IN单元IN_B、RD即为三态门的两个输入信号,或非门连接。当RD=IN_B=0时,三态门控制端为0,允许数据输出 *当三态门打开时,输入端的数据就可以送到输出端,而三态门关闭时,输入端的数据就无法到达输出端
- 针脚悬空表示高电平(实验有的针脚悬空表示低电平?)
- 一个针脚输入信号的就接在CON单元的 一开关 —— 一针脚状态 上