存储器应用实验

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来自加法器的输出S，因此只能通过加法运算产生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，所以只能用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 2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 3绿线所示。

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。

数据信息传递路径如图 4绿线所示。

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。

从前面寄存器数据写入RAM已经知道，写入RAM的数据只能来自于寄存器堆，也就是说，需要写入RAM的数据必须事先存放于某一寄存器中。

如图 5所示。 要写入寄存器的常数通过Imm输入引脚送入。 Imm送到了加法器的B输入端，所以要将Imm送到寄存器堆的写端口，首先要经过加法器的运算。 在前面寄存器堆实验中已经设计R0寄存器的值恒为0，可以用加法器将Imm加上R0寄存器值，就能够将Imm传送到加法器的输出端S。即

从加法器的输出S到寄存器堆的写端口WD，还要经过一个多路选择器，S与多路器的输入通道0连接。 当WDs=0时，多路器选择通道0，将S传递到WD。即

Imm给出的常数到达WD端口后，根据寄存器堆实验中学过方法，可将常数存入寄存器堆中的某个寄存器。

在ROM实验中已经学习了用ROM设计七段显示译码电路，图 1用于将WD显示在数码管上。

按照图 1绘制电路图。 其中ROM充当了七段译码器，其容量为16×8位，需初始化其数据为七段译码。 RAM容量为16×4位；寄存器堆为4×4位，其中R0恒为0；加法器组件的数据位数为4位。

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。