实验三 内存储器部件实验
一、实验目的
1、学习和掌握ROM和RAM芯片的功能、读写原理和使用方法； 2、掌握存储器的字、位扩展技术和方法；
3、通过学习TEC-XP+计算机的存储器系统，深入理解计算机主存储器的功能和组成。 二、实验说明
TEC－XP+教学计算机存储器系统由ROM和RAM两个存储区组成。ROM存储区由2个EEPROM芯片58C65（8192×8位）组成，容量为8192×16位。RAM存储区由2个RAM芯片6116（2048×8位）组成，容量为2048×16位。TEC－XP+教学计算机中还预留了2个存储器芯片插座，可以插上相应存储器芯片进行存储器容量扩展的教学实验。
CPU MEMQ A15 A14 A13 A12 A11 A10 ∶ A0 +5V 74LS138 G1 Y0 G2A Y1 G2B Y2 Y3 C Y4 B Y5 A Y6 Y7 0000H～ 2000H～ 4000H～ 6000H～ 8000H～ A000H～ C000H～ E000H～ A12 A11 ?? A0 OE ROM D7 ?? D0 D15 ∶ D8 D7 ∶ D0 RD WR CS A12 A11 ?? A0 CS OE A10 ?? A0 OE ROM D7 ?? D0 RAM D7 ? D0 CS WR OE A10 ?? A0 RAM D7 ? D0 CS WR TEC-XP+教学计算机存储器系统组成结构图
三、实验内容
1、完成存储器容量扩展实验，为扩展存储器选择一个地址，注意读写和/OE等控制信号的正确状态； 2、用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58系列）存储特性的区别以及在读写上的差异；
3、用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确。
四、实验步骤
重要提示：
1）确保教学机处于断电状态；
2）检查FPGA板下方的标有“RAMH/CE”、“RAML/CE”、“ROMH/CE”和“ROML/CE”的四组跳线，确保均为左边两个针短接；
3）检查RAM（6116）上方标有“/WE”的跳线插针，确保左边两个针短接。 4）将运行控制开关置为“001100”，打开教学计算机的电源；
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5）进行联机操作，然后先一下按RESET键，再按一下START键。
1、RAM实验
RAM（6116）支持随机即时读写操作，可直接用A命令向存储器输入程序或用、E命令改变存储单元的内容。RAM中的内容在断电后会消失，重新启动后会发现存储单元的值发生了改变。
1）用E命令改变内存单元的值，并用D命令观察结果。 ① 在命令行提示符状态下输入： E 2020↙
屏幕显示： 2020 内存单元原值 按如下形式键入：
原值：2222（空格） 原值：3333（空格） 原值：4444（空格） 原值：5555 ② 在命令行提示符状态下输入： D 2020↙
观察屏幕显示的从2020内存单元开始的值。
③ 断电后重新启动教学实验机，用D命令观察内存单元2020-2023的值。
2）用A命令输入一段程序，执行并观察结果。 ①在命令行提示符状态下输入： A 2000↙
键入如下汇编程序：
2000：MVRD R0, AAAA 2002：MVRD R1, 5555 2004：AND R0, R1 2005：RET 2006↙
② 在命令行提示符状态下输入： U 2000↙
观察屏幕显示的内容。
③ 在命令行提示符状态下输入： T 2000↙
观察寄存器R0、R1的值。 T↙
观察寄存器R0、R1的值。 T↙
观察寄存器R0、R1的值。 ④ 在命令行提示符状态下输入： G 2000↙
⑤ 运行输入程序。在命令行提示符状态下输入： R↙
观察寄存器R0、R1的值。
⑥ 断电后重新启动教学实验机，用U命令观察内存单元2000开始的内容。
2、扩展EEPROM实验
1）关闭教学计算机的电源；
2）将2片扩展的EPROM芯片—HN 58C65分别插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的插座中。!警告：请注意芯片的插入方向，芯片与插座的半圆形缺口方向必须相同，否则可能导致芯片烧毁，并可能波及到与该芯片相连接的其它芯片；
3）将扩展芯片插座下方标有“PGM”、“/OE”和“/WE”三组跳线插座的左边两个插针短接（即“PGM”
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与“/MWR”连接，“/OE”与“/MRD”连接，“/WE”与“MACH”连接）；
4）将扩展芯片插座上方标有“EXTROMH /CS”和“EXTROML /CS”两个圆孔型插座用锁紧线连接，然后用另一条锁紧线连接到“MEMDC 74LS138”译码器上方标有“4000～5FFF”地址单元的小圆孔中；
5）打开教学计算机的电源开关，依次按RESET键和START键；
6）NH58C65是电可擦除的EEPROM，在本实验中可作为扩展的ROM： ① 用D命令观察地址从4000开始的内存单元的值；
② 断电后重新启动教学实验机，用D命令观察地址从4000开始的内存单元的值。
7）HN 58C65的读操作和普通的RAM相同，但其写操作的完成需要较长的时间，大约为1毫秒。因此，需要编写一延迟子程序，在对EEPROM进行写操作时，调用该子程序，以完成正确的读写。
① 用E命令向EEPROM写入数据 E 5000↙
屏幕显示： 5000 内存单元原值 按如下形式键入：
原值：2222（空格） 原值：3333（空格） 原值：4444（空格） 原值：5555↙ ② 用D命令观察地址从5000开始的内存单元的值；
③ 断电后重启动计算机，再用用D命令观察地址从5000开始的内存单元的值。
7）HN 58C65的读操作和普通的RAM相同，但其写操作的完成需要较长的时间，大约为1毫秒。因此，HN58C65存储器不能直接用A命令输入程序，单字的指令可能会写进去，但双字指令的低字会出错。
① 用D命令观察地址从5000开始的内存单元的值； ② 输入下面的程序 A 5000↙
（5000）MVRD R0，0010 MVRD R1，0020 ADD R0，R1 RET
③ 用D命令观察地址从5000开始的内存单元的值；
8）编写的程序需放到RAM（6116）中，写入HN58C65的内存单元时需调用延时子程序才能正确完成写入操作。下面的程序，在5000H-500FH单元中依次写入数据0000H、0001H、?000FH。
从2000H单元开始输入主程序： （2000）MVRD R0，0000
MVRD R2，0010 ；R2记录循环次数
MVRD R3，5000 ；R3的内容位16位内存
；地址
（2006）STRR [R3]，R0 ；将R0寄存器的内容放到R3给出的内存单元中 CALA 2200 ；调用程序地址为2200的延时子程序 INC R0 ；R0加1 INC R3 ；R3加1 DEC R2 ；R2减1
JRNZ 2006 ；R2不为0跳转到2006H RET
从2200H单元开始输入延时子程序： （2200）PUSH R3
MVRD R3，2000
3
（2203）DEC R3
JRNZ 2203 POP R3 RET
运行主程序，在命令提示符下输入：G 2000↙ 程序执行结束后，在命令提示符下输入：D 5000↙ 可看到从5000H开始的内存单元的值变为：
5000：0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 5008：0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F。
思考：
1）为何能用E命令直接写HN58C65的存储单元，而A命令则有时不正确？
2）修改延时子程序，将其延时改短，将延时子程序中R3的内容赋成00FF或0FFF等，再看运行结果。
五、实验要求
1、实验过程中，应认真进行实验操作，注意不能因为粗心造成短路等事故而损坏设备；
2、要仔细思考实验有关内容，不明白的问题通过实验理解清楚，力求达到教学实验的主要目的； 3、实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤和具体实验结果，遇到主要问题和分析与解决问题的思路。实验报告中，还应写出自己的学习心得和切身体会。
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