存储器数据通路实验

在运算器数据通路实验中已经熟悉了ALU运算的信息加工、传递路径，图 1的不同之处在于写入寄存器堆的数据除了来自ALU的运算结果，还可以来自存储器读出的数据，因此增加了一个2选1多路器进行选择。

信息加工、传递路径如图 2所示。在运算器数据通路实验中已经知道，ALU的运算数可以是两个寄存器的值，也可以是一个寄存器和立即数Imm，由Ys控制的多路器进行选择，图 2的蓝色路径表示了这两种选择。

要对RAM读或写，必须要指定读写的RAM单元地址。 从图 1可知，RAM的地址A来自ALU的输出F，通常使用加法运算产生RAM地址。而加法的运算数据分别来自寄存器堆的RD1和立即数Imm，所以需要用RD1加上立即数来指定RAM的地址。从寄存器堆实验可知，RD1即RA1指定的寄存器的值。即

式中，R[n]表示编号为n的寄存器的值。

生成地址的信息路径如图 3红线所示。

特别地，如果RA1=0，即RD1为R0寄存器的值；根据寄存器堆实验的设计，R0寄存器的值恒为0，则

同理，如果外部输入Imm=0，则

要将数据写入RAM，不仅要提供RAM地址，还需提供要写入的数据。 RAM的数据输入DI来自寄存器堆的读端口2，所以只能将某一寄存器的值写入RAM的存储单元。即

数据信息传递路径如图 4绿色通路所示。

准备好地址和数据后，便可使用RAM实验中学习的方法写入存储器。

从RAM读出的数据通过DO端口输出，要将DO数据传送到寄存器堆的写端口WD，中间还经过了一个多路选择器，DO与多路器的输入通道1连接。 WDs是该多路器的选择信号，同时它也是RAM的输出使能控制信号。当WDs=1时，允许RAM输出数据，同时多路器选择通道1，将DO传递到WD。即

式中，RAM[A]表示以A为地址的RAM单元内容。

信息传递路径如图 5绿色通路所示。

从RAM读出的数据到达WD端口后，根据寄存器堆实验中学过方法，可将数据写入寄存器堆中的某个寄存器。

用Digital仿真软件按照图 1绘制电路图。

依次完成以下验证任务，分析实验数据，判断结果的正确性。 若结果与预期不符，尝试分析故障现象并排除故障，提升分析问题与解决问题的能力。 最后保存仿真过程数据文件。