RAM实验

实验目的

  1. 熟悉RAM的功能特性及用法。

实验原理

RAM(Random Access Memory),即随机存取存储器,通常是指可随机读写任一存储单元的半导体存储器。RAM又分为静态RAM(Static RAM)和动态RAM(Dynamic RAM),本实验针对静态RAM。

RAM芯片通常有下列引脚。

  • 地址(A):用于指定RAM中将要访问的存储单元的位置。地址位数决定了RAM芯片的地址范围,m位地址(Am-1~A0)的寻址范围为0~2m-1;例如,4位地址意味着RAM模块有16个单元,地址为0~15。

  • 数据输入(DI)和数据输出(DO):写入操作时数据通过DI引脚输入到RAM,读取操作时数据从RAM输出到DO引脚。DI和DO引脚的位数是相同的,决定了每次访问可以传输的数据位数;对于静态RAM,通常与字长一致,即n位的数据引脚Dn-1~D0意味着SRAM的字长为n。有些RAM芯片的数据输入和数据输出引脚是复合的。

  • 写使能(WE):控制是否允许写入操作。有效时允许数据写入,无效时禁止写入。

  • 输出使能(OE):控制是否允许数据输出。有效时允许数据从RAM输出,无效时数据输出引脚处于高阻态。

  • 芯片使能(CE或CS):用于控制RAM芯片的工作状态。有效时芯片被选中,可以进行读写;无效时芯片处于非激活状态,禁止芯片读写。如果用多个RAM芯片组成一个更大容量的存储器,该引脚起到关键作用。

  • 时钟引脚(CLK):同步型RAM芯片会有时钟引脚,其用法取决于芯片设计。

有效电平

上面WE、OE和CE引脚都提到了“有效”,但并未说明是高电平有效、还是低电平有效。对于物理RAM芯片引脚通常是低电平有效,但芯片内部逻辑一般是高电平有效。Digital仿真软件采用高电平有效。

实验任务

设计任务

设计RAM组件的验证电路。 RAM组件位于菜单项「组件 ➤ 存储器 ➤ RAM ➤ RAM(独立端口)」(Components ➤ Memory ➤ RAM ➤ RAM, separated Ports)。 RAM组件的属性设置为:数据位数:8;地址位数:4。 RAM组件端口名称与实验原理中常规RAM芯片引脚名称的对应如表 1所示。

表 1. 端口名称对照
实验原理的引脚名称 RAM组件端口名称 备注

A

A

DI

Din

DO

D

WE

str

RAM组件读写控制端口的名称可能有些令人费解。str、ld对应的单词分别是store和load,将来学习了控制器实验的指令系统之后,也许能够理解这样命名的原因。

OE

ld

CE/CS

-

本实验所用RAM组件无此端口。

CLK

C

RAM组件写入需时钟同步,但读出无需时钟。

将RAM组件的所有端口分别连接到输入、输出组件。注意端口C应连接时钟输入组件,连接地址、数据端口的输入、输出组件的数据位数应与地址、数据端口的数据位数一致。

验证任务

通过仿真向不同的RAM单元写入不同的数据然后读出验证。 熟悉RAM的功能、用法,记录仿真过程并保存数据。

思考

RAM组件的读写方法与双端口寄存器堆的读写方法有何异同?