主存储器扩展实验
班级：12计科1班 姓名：郑波 学号：2012329600147
一、实验目的
1、深入理解计算机内存储器的功能、组成知识
2、深入地学懂静态存储器芯片的读写原理和用他们组成教学计算机存储器系统的方法（即字、位扩展技术），控制其运行的方式
二、实验仪器
TEC-2机一台、PC机一台、内存扩展板一块、导线若干
三、简要原理
主存储器是计算机硬件系统中的五大功能部件之一，用于存放正在运行中的程序和相关数据。它的读写速度和存储容量，对计算机系统的运行性能有至关重要的影响，经常成为影响系统运行性能的瓶颈。
存储容量通常用构成存储器的字节(8bits)数或字数表述，一个存储字通常由2，4，8个字节组成。
主存储器通过地址总线、数据总线、控制总线与计算机的CPU和外围设备连接在一起，如图所示。
主存储器可以由只读存储区(ROM)和读写存储区(RAM)两部分组成，是分别采用ROM和RAM存储器芯片实现的。
ROM存储区用来储存内容固定不变的程序和数据，例如操作系统的内核部分，系统刚加电时运行的硬件诊断程序等。
RAM存储区用来储存一些用作运算的数据和用户的程序
控制总线----用于指明总线的工作周期类型和本次入／出完成的时刻。
总线的工作周期可以包括主存储器读周期，主存储器写周期，I／O设备读周期，I／O设备写周期，即区分要用哪个部件(主存或I／O设备)和操作的性质(读或写)；还有直接存储器访问(DMA)总线周期等。若在计算机系统中使用了不同读写速度的主存储器，在CPU发出该写主存储器的命令后，它不能知晓读写操作完成的时刻，这是由被读写的存储器(或外围设备)本身的运行速度决定的，此时可以让主存储器本身提供读写完成的回答信号(Ready)，CPU通过检测该信号来得知本次读写完成的时刻；若为读操作，有了该回答信号后，CPU就可以接收已读出的数据，这被称为CPU和主存储器按异步方式运行。
数据总线----用于在计算机各功能部件之间传送数据，数据总线的位数(总线的宽度)与总线时钟频率的乘积，正比于该总线所支持的最高数据吞吐(输入／输出)能力
主存储器的容量：是以字或字节为单位来 表示主存储器单元的总数。
常用的单位有：K=210，M=220 ，G=230
常用的半导体存储器芯片有多字一位片和多字多位片（4位、8位、16位），因此，假如有1M位容量的芯片可以组成：
（1）1M×位=220
（2）256K ×4位=28·210·22
（3）128K ×8位= 27·210·23
存储器的容量扩展
由于生产的存储器的芯片的容量有限，它在字数或字长方面与实际存储器的要求都有很大差距，例如：用一组十六位数来表示一串数据，如果手上只有芯片2K ×8位的，因此显然无法满足，只有将几个芯片连接起来进行扩展来加大存储器的容量。
1：字扩展
空间分配如下：
A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 存储单元
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0001H
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFFH
214=210·24=16K
TEC—2机主存的地址选择来自地址总线AB15—0，地址总线的信号是由地址寄存器AR的输出提供的，而AR只接收运算器的输出。
主存储器的入／出数据与外部数据总线DB15—0接通。外部总线又通过双向三态门电路(LS245)与CPU内部总线IB15—0连接；在／MIO与／WE两位微码的控制下，使内外部总线处于逻辑上断开、内向外传送或外向内传送数据的3种状态之一。
内存芯片的片选信号由一片3—8译码器芯片LS138给出(DC3)，通过地址的第11、 12、13三位给出8个译码信号，选择最大16KW的地址。AB10—0用于选择每片2K内的每一个内存单元。
请注意，形成内存芯片片选信号还用到了／MERQ信号（存储器请求信号），即仅在有内存读写请求时才能去选内存，以与外设入／出(用／IOEQ表示)请求相区别。外设接口与内存合用同一的外部数据总线和地址总线。
主存ROM区的读是用相应的ROM片选信号完成的，而RAM区的读写除了用到相应的片选信号，还用读／写控制信号区分读还是写操作，／MMW为低是写，为高是读。
DC3的8个译码信号中空着未用的／MCS3一／MCS7可用于内存扩展实验中的片选信号。
根据扩展的容量以及地址范围，对AB15-AB0，/MERQ进行全译码，产生存储器片选信号，也可直接利用已有的/MCS，进行扩展。
四、实验步骤及数据
单步命令实验
（一） 从8000H开始的内存单元开始实验
>E8000
8000 0000:0000 FFFF:111 0000:1111 FFFF:2222 0000:3333
8005 FFFF:4444 0000:5555 FFFF:6666 0000:7777 FFFF:8888
800A 0000:9999
>D8000
8000 0000 0111 1111 2222 3333 4444 5555 6666 ......""33DDUUff
8008 7777 8888 9999 FFFF 8000 FFFF 0000 7FFF ww..............
8010 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FBFF 0040 FFFF ..........√..@..
8018 0000 FFFF 0000 FFFF 0010 FFFF 0000 FFFF ................
8020 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8028 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8030 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 BFFF 0000 FFFF ..........┐.....
8038 0000 FFFF 0000 FFFF 0200 FFFF 0000 FFFF ................
8040 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8048 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8050 0000 FFFF 0000 FFFF 4000 FFFF 0000 FFFF ........@.......
8058 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8060 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8068 0080 FFFF 9000 FFFF 0000 FFFF 2000 FFFF ............ ...
8070 0000 BFFF 4000 FFFF 0000 FFFF 1000 FFFF ..┐.@...........
（二）从8800H开始的内存单元实验
>E8800
8800 0000:0000 FFFF:1111 0000:2222 7FFF:3333 0000:4444
8805 FFFF:5555 0000:6666 FFFF:7777 0800:8008 FFFF:8888
880A 0000:9999
>D8800
8800 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 ....""33DDUUffww
8808 8008 8888 9999 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8810 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8818 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8820 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8828 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8830 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FEFF 0000 FFFF ..........■.....
8838 0000 FFFF 0800 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8840 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8848 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8850 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 7FFF ................
8858 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8860 0800 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8868 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8870 0000 FFFF 0000 FFFF 0100 FFFF 0000 FFFF ................
连续程序实验
（一）从8000H开始的内存单元实验
>A800
0800: MOV R0,8000
0802: MOV R1,0000
0804: MOV R2,800
0806: MOV [R0],R1
0807: INC R0
0808: INC R1
0809: DEC R2
080A: JP NZ,806
080C: RET
080D:
>G800
>D8000
8000 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 ................
8008 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F ................
8010 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0017 ................
8018 0018 0019 001A 001B 001C 001D 001E 001F ................
8020 0020 0021 0022 0023 0024 0025 0026 0027 . .!.".#.$.%.&.'
8028 0028 0029 002A 002B 002C 002D 002E 002F .(.).*.+.,.-.../
8030 0030 0031 0032 0033 0034 0035 0036 0037 .0.1.2.3.4.5.6.7
8038 0038 0039 003A 003B 003C 003D 003E 003F .8.9.:.;.<.=.>.?
8040 0040 0041 0042 0043 0044 0045 0046 0047 .@.A.B.C.D.E.F.G
8048 0048 0049 004A 004B 004C 004D 004E 004F .H.I.J.K.L.M.N.O
8050 0050 0051 0052 0053 0054 0055 0056 0057 .P.Q.R.S.T.U.V.W
8058 0058 0059 005A 005B 005C 005D 005E 005F .X.Y.Z.[.\.].^._
8060 0060 0061 0062 0063 0064 0065 0066 0067 .`.a.b.c.d.e.f.g
8068 0068 0069 006A 006B 006C 006D 006E 006F .h.i.j.k.l.m.n.o
8070 0070 0071 0072 0073 0074 0075 0076 0077 .p.q.r.s.t.u.v.w
>D87FA
87FA 07FA 07FB 07FC 07FD 07FE 07FF 0000 1111 .·.√.?.².■......
8802 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9999 ""33DDUUffww....
880A 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 DFFF 0000 FFFB ..........?....√
8812 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
881A 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8822 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
882A 0000 FFFF 8000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8832 0000 FFFF 0000 FFFF 0008 FFFF 0000 FFFF ................
883A 0000 FFFF 0002 FFFF 0000 FFFF 0800 FFFF ................
8842 0000 FFFF 2000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF .... ...........
884A 8000 FFFB 8000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ...√............
8852 0000 FFFF 0000 FFFD 0000 FFFF 0000 FFFF .......²........
885A 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
8862 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
886A 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF 0000 FFFF ................
>
（二）从8800H开始的内存单元实验
>A800
0800: MOV R0,8800
0802: MOV R1,0000
0804: MOV R2,800
0806: MOV [R0],R1
0807: INC R0
0808: INC R1
0809: DEC R2
080A: JP NZ,806
080C: RET
080D:
>G800
>D8800
8800 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 ................
8808 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F ................
8810 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0017 ................
8818 0018 0019 001A 001B 001C 001D 001E 001F ................
8820 0020 0021 0022 0023 0024 0025 0026 0027 . .!.".#.$.%.&.'
8828 0028 0029 002A 002B 002C 002D 002E 002F .(.).*.+.,.-.../
8830 0030 0031 0032 0033 0034 0035 0036 0037 .0.1.2.3.4.5.6.7
8838 0038 0039 003A 003B 003C 003D 003E 003F .8.9.:.;.<.=.>.?
8840 0040 0041 0042 0043 0044 0045 0046 0047 .@.A.B.C.D.E.F.G
8848 0048 0049 004A 004B 004C 004D 004E 004F .H.I.J.K.L.M.N.O
8850 0050 0051 0052 0053 0054 0055 0056 0057 .P.Q.R.S.T.U.V.W
8858 0058 0059 005A 005B 005C 005D 005E 005F .X.Y.Z.[.\.].^._
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8870 0070 0071 0072 0073 0074 0075 0076 0077 .p.q.r.s.t.u.v.w
>D89FF
89FF 01FF 0200 0201 0202 0203 0204 0205 0206 ................
8A07 0207 0208 0209 020A 020B 020C 020D 020E ................
8A0F 020F 0210 0211 0212 0213 0214 0215 0216 ................
8A17 0217 0218 0219 021A 021B 021C 021D 021E ................
8A1F 021F 0220 0221 0222 0223 0224 0225 0226 ... .!.".#.$.%.&
8A27 0227 0228 0229 022A 022B 022C 022D 022E .'.(.).*.+.,.-..
8A2F 022F 0230 0231 0232 0233 0234 0235 0236 ./.0.1.2.3.4.5.6
8A37 0237 0238 0239 023A 023B 023C 023D 023E .7.8.9.:.;.<.=.>
8A3F 023F 0240 0241 0242 0243 0244 0245 0246 .?.@.A.B.C.D.E.F
8A47 0247 0248 0249 024A 024B 024C 024D 024E .G.H.I.J.K.L.M.N
8A4F 024F 0250 0251 0252 0253 0254 0255 0256 .O.P.Q.R.S.T.U.V
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8A5F 025F 0260 0261 0262 0263 0264 0265 0266 ._.`.a.b.c.d.e.f
8A67 0267 0268 0269 026A 026B 026C 026D 026E .g.h.i.j.k.l.m.n
8A6F 026F 0270 0271 0272 0273 0274 0275 0276 .o.p.q.r.s.t.u.v
>D8FFA
8FFA 07FA 07FB 07FC 07FD 07FE 07FF FFFF FFFF .·.√.?.².■......
9002 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
900A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9012 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
901A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9022 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
902A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9032 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
903A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9042 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
904A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9052 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
905A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
9062 FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
906A FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF ................
五、心得
通过这次实验，我懂得了计算机的内存储器的功能还有组成知识。并且了解了静态存储器芯片的读写原理，收益颇多。