计算机组成原理-实验三 存储器实验（详细、系统）
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须知
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实验要求
基本要求
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理解计算机存储子系统
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使用功能等效电路设计并验证静态随机访问存储器芯片
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设计并验证计算机内存的组成与功能（含ROM和RAM）
扩展要求
-
分别用IO内存统一和独立编址增加4K的IO地址(扩展)
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实现CPU接口DR寄存器(扩展)
思考问题
思考计算机系统IO和存储的工作效率怎样最大化
实验步骤
一、理论分析
基本要求：由于实验用验证静态随机访问存储器芯片，所以选用6116来作为存储器芯片，我们用74LS373来充当MAR以及MDR，以此来设计实验。
扩展要求：由于要实现IO内存的统一编址和独立编址，要求为4K,独立编址：采用两个芯片，6116充当主存单元，6264充当IO地址。统一编址：采用一个6264充当主存芯片，将主存和IO进行统一编址。其中6116的功能表：
| /CE | /OE | /WE | 方式 | D0-D7 |
|---|---|---|---|---|
| H | X | X | 未选中 | 高阻 |
| L | L | H | 读 | Dout |
| L | H | L | 写 | Din |
| L | L | L | 写 | Din |
二、实现方法
- 基本要求
由于实验用验证静态随机访问存储器芯片，其实本质上就是模拟在主存中存储数据的过程，而在主存中存储数据分为两大步：1.选中对应地址的主存单元。2.将数据写入主存中。
现在将这两步细分，首先给出地址，地址通过高低电平给出，打开74LS245的开关，将地址运送到总线上，此时，由编号为U3的74LS373来充当MAR（也就是地址寄存器，保存地址用的），我们将总线的地址写入到MAR中，然后让其读出到模拟主存的6116的地址端。此时已经完成了第一大步，选中对应地址的主存单元。然后我们还是通过高低电平给出想要的存储的数据，打开74LS245，将要保存的数据放到总线上，然后打开编号为U5的74LS245的开关，让保存的数据从总线上通过U5到达模拟主存的6116的数据端，此时我们使用6116的写入功能，就可以将要保存的数据保存在之前选中的地址单元中 了。
由于扩展要求实现MDR（存储数据的寄存器）的功能，所以我们用U6来充当MDR，只需将6116的读出的数据保存在MDR中，并输出即可。
- 扩展要求：
独立编址：
将主存和IO分开进行编址，核心为编制位数不同，用6116的8位地址作为主存地址，范围为0000 0000-1111 1111，用6264的12位地址作为4K的IO地址，范围为0000 0000 0000-1111 1111 1111，其中IO开关做片选信号，高电平时，代表输入的地址为12位，打开U474Ls245(使得后四位地址也能输入到总线上)，关闭主存6116，选中6264；低电平时，代表输入的地址为8位，关闭U474LS245（使得只能有8位地址输入到总线上），选中6116。
统一编址：
将主存和IO设备进行统一编址，总共用到了13位地址线，其中IO的存储地址范围为：0
0000 0000 0000-0 1111 1111 1111，而，主存的存储范围为：1 0000 0000 0000-1 1111 1111 1111
三、实验结果分析
我们在低位为0000 0110的主存单元内写入一个英文字母W，W的ASCII为0101 0111。
1. MAR写入地址：
2. 给6116对应地址写入W的ASCII值（0101 0111）
3. 读出6116的数据（W的ASCII）并写入到MDR中：
4. 读出MDR中存储的数据W的ASCII：
独立编址，给出地址1111 0110，位数为8位，为主存地址，选中6116的主存单元：
独立编址，给出地址1111 0000 0110，位数为12位，为IO端口地址，选中6264的IO端口地址： 统一编址，选中地址为0 0000 0000 0110的IO端口地址：
统一编址，选中地址为1 0000 0000 0110 的主存地址：
四、思考问题
可以用高速缓冲机制，多体交叉，多通道技术来提高效率。
五、问题及解决办法
问题：如何在proteus里面寻找SRAM、DRAM、ROM等存储器原件。
解决办法：
1. 在选中元器件中，选中Memory ICs，查看其子类别。
2.子类中含有ROM、SRAM、DRAM等。
3.其中的元器件不一定都能用，标识为：Schematic Model表示能够使用，标识为No Simulator Model则表示不能使用(别问为啥要写这个，问就是博主拿了一个不能用的测试了半天，报错了，半天还不知道哪里错了〒▽〒)。
六、结论
通过此次学习，我了解了6管SRAM的结构的同时，也了解的计算机内部存储器的工作过程，学会了如何在元器件库中寻找ROM、DRAM、SRAM等元器件，使用6116来模拟主存进行存储数据，了解了IO的独立编址和统一编址，并了解了如何提高IO和存储器的工作效率。
后话
- 首先给大家说一下，博主经常在线，如果有什么问题或者想法，可以在下方评论，我会积极反馈的。
- 其次还是要请大家能够多多指出问题，我也会在评论区等候大家！
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