西安交通大学计算机组成原理实验报告.docx

【计算机组成原理实验报告】 本实验报告主要涵盖了计算机组成原理中的存储器访问与实现的相关知识。存储器在计算机系统中扮演着至关重要的角色，它负责存储程序和数据，供CPU快速访问。根据不同的特性和用途，存储器可以分为多种类型。 1. **存储器分类** - **随机存储器（Random Access Memory, RAM）**：存储器中的任何存储单元都可以随机存取，包括两种主要类型：只读存储器（Read-Only Memory, ROM）和随机读写存储器（Random Access Write Memory, RAM）。 - **只读存储器（ROM）**：内容固定且无法修改，常见的ROM有EPROM（可擦除可编程ROM）和EEPROM（电可擦除可编程ROM），以及现今广泛应用的闪存（FLASH），如U盘。 - **随机读写存储器（RAM）**：包括双极型存储器和MOS存储器两类，其中MOS存储器又分为静态随机存储器（Static RAM, SRAM）和动态随机存储器（Dynamic RAM, DRAM）。 - **静态随机存储器（SRAM）**：使用双稳态触发器保存信息，信息在不断电的情况下不会丢失。SRAM速度快但集成度较低，功耗大，常用于高速缓存。 - **动态随机存储器（DRAM）**：使用MOS管电容存储信息，需要定期刷新以保持信息，集成度高，功耗低，适合构建大容量内存。 2. **实验要求与设计** - **16位存储器地址寄存器（MAR）**：在reset信号低电平时清零，时钟上升沿加1，地址循环回零。 - **标志寄存器（flag）**：在reset信号低电平时复位为0，当地址寄存器达到0x000f时，下一个时钟上升沿翻转标志位。 - **存储器存数功能**：在flag为0时，向存储器的0单元开始连续写入16个16位数，每次单脉冲按钮操作写入一次。 - **存储器读数功能**：在flag为1时，从存储器0单元开始读取16个数，读出的数据暂存在16位信号R[15..0]中。 3. **实验平台设置** - **时钟（clk）**：连接实验台的时钟信号，单脉冲。 - **复位（reset）**：连接实验台的CPU复位信号。 - **存储器地址总线（A[15..0]）**：对应实验台的指示灯A到A15。 - **存储器数据总线（D[15..0]）**：对应数据指示灯D到D15。 - **读写信号（FWR）**：对应实验台的FWR信号，控制读写操作。 - **实验环境**：实验台设置为FPGA-CPU附加外部RAM运行模式，REGSEL=0，CLKSEL=1，FDSE=0，以模拟FPGA-CPU对存储器的存取操作。 通过这个实验，学生将深入理解存储器的工作原理，掌握不同类型的存储器特性，以及如何设计控制电路来实现存储器的读写操作。同时，实验还强调了存储器操作的顺序和条件，有助于提升实际问题解决能力。