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科 技 学 院 综合实验报告

( 2011-- 2012 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 存储器和I/O扩展实验 院 系： 信息工程系 班 级： 学 号： 学生姓名： 南方小羊 指导教师： 李梅 王晓霞 设计周数： 第十八周

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

1. 内存储器部件实验

（a） 熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编

程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。

（b） 理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案； （c） 了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系； （d） 了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作； （e） 加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。 2. I/O口扩展实验

学习串行口的正确设置和使用。

二、实验正文

1． 主存储器实验内容 1．1

实验的教学计算机的存储器部件设计（说明只读存储器的容量、随机读写器的容量，各选用了什么型号及规格的芯片、以及地址空间的分布）

在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态

存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区（ROM，存放监控程序等）和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验。

1．2

扩展8K字的存储空间，需要多少片58C65芯片，58C65芯片进行读写时的特殊要求

要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。 对58C65 ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平，使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM芯片的读出时间与读RAM芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM芯片执行写操作时，

需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM芯片的维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。为了防止对58C65 ROM芯片执行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来保证，或者确保读写命令信号（/WE）恒为高电平。 1．3

在实验中思考为何能用E命令直接写58C65芯片的存储单元，而A命令则有时不正确；

1．4

修改延时子程序，将其延时改短，可将延时子程序中R3的内容赋成00FF或0FFF等，再看运行结果。思考其原因。延时子程序中R3内容为多少时是可以对只读芯片正常写入的临界值，一旦低于该值，写入会出错？思考是否在所有计算机上临界值都一样？为什么？

2． IO扩展实验

2．1 COM2口在使用之前需要做什么，怎么实现

使用COM2口工作时，需要为COM2口提供正常工作所需要的控制信号和数据；另外，还需要为其分配数据口地址和控制口地址。本教学机，已将COM2口的C/D与地址总线的最低位相连，其片选信号未连接，只引出一个插孔，实验时，应该为扩展I/O选定一个地址，将该插孔与标有“I/O/CS”的7个孔中的一个相连。

2．2 查阅相关资料，简单给出8251芯片的工作原理

两种工作方式： 同步方式，异步方式。 同步方式下的格式

每个字符可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，并且内部能自动检测 同步字符 ，从而实现同步。除此之外， 8251A 也允许同步方式下增加奇 / 偶校验位进行校验。 异步方式下的格式

每个字符也可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，时钟频率为传输波特率的 1 、 16 或 64 倍 ，用 1 位作为奇 / 偶校验。 1 个启动位 。并能根据编程为每个数据增加 1 个、 1 ． 5 个或 2 个停止位 。可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。

提供出错检测 ：具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路

发送器 ：发送器由 发送缓冲器 和 发送控制电路 两部分 组成。

采用 异步方式 ，则由发送控制电路在其首尾加上 起始位和停止位 ，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线 TXD 逐位串行输出。

采用 同步方式 ，则在发送数据之前，发送器将自动送出 1 个或 2 个同步字符 ，然后才逐位串行输出数据。 接收器

接收器由 接收缓冲器 和 接收控制电路 两部分 组成。

接收移位寄存器从 RXD 引腿上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。 异步方式 ： 在 RXD 线上检测低电平 ，将检测到的低电平作为起始位， 8251A 开

始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出 RXRDY 信号 送 CPU ，表示已经收到一个可用的数据。

同步方式： 首先搜索同步字符。 8251A 监测 RXD 线，每当 RXD 线上出现一个

数据位时，接收下来并送入移位寄存器移位，与同步字符寄存器的内

容进行比较，如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。当两个寄存器的内容比较相等时， 8251A 的 SYNDET 升为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现。

采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。如果相同，则认为同步已经实现。

2．3 编写程序，完成下述功能：从COM1口接收数据，发送到与COM2口相连的PC

机上回显；给出正确程序

2．4 给出完成两台教学机的双向通讯功能的正确程序