Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Комп'ютерні науки
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Предмет:
Комп'ютери та мікропроцесорні системи
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти та науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
ЗАПАМ'ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1
з курсу “Комп'ютери та мікропроцесорні системи”
для студентів базової вищої освіти за
напрямком 97.08.04 “Комп'ютерні науки”
Затверджено
на засіданні кафедри АСУ
Протокол № 6-99/2000
від 6 квітня 2000 р.
Львів – 2008
Запам’ятовуючі пристрої. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1 з курсу “Комп'ютери та мікропроцесорні системи” для студентів базової вищої освіти за напрямком 97. 08. 04 “Комп’ютерні науки” Львів, НУ “Львівська політехніка”, 2000р.
Укладачі: Ткаченко Р. О., доц., к.т.н.
Цмоць І. Г., доц., к.т.н.
Струк Є. С., доц., к.т.н.
Батюк А. Є., доц., к.т.н.
Відповідальний за випуск: Дронюк І. М., доц., к.ф.-м.н.
Рецензент: Різник В.В., проф., д.т.н. Тема: Інтегральні мікросхеми запам’ятовуючих пристроїв.
Мета: Освоїти принципи побудови і дослідити режими роботи, функціональні можливості та електричні характеристики мікросхем оперативних і постійних запам'ятооуючих пристроїв.
Загальні відомості
Оперативні запам’товуючі пристрої (ОЗП) призначені для зберігання змінної інформації і можуть працювати в режимах запису, зчитування і зберігання інформації.
Постійні ЗП (ПЗП) містять іформацію, котра не може змінюватися в процесі роботи вузла, в який входить ПЗП. Таку інформацію складають стандартні програми і підпрограми (наприклад BIOS персонального комп’ютера), табличні дані, коди фізичних констант і постійних коефіцієнтів (наприклад функція
SIN-COS), спеціалізовані перетворювачі кодів (наприклад перетворювач з двійкового коду в двійково-десятковий і навпаки).
Мікросхема ЗП є функціонально закінчений пристрій, який дозволяє створювати блоки пам’яті з великою інформаційною ємністю за допомогою безпосереднього нарощування розрядності та кількості слів.
Класифікація напівпровідникових ЗП
Всі ЗП можна поділити наступним чином:
за режимом занесення інформації:
оперативні;
постійні;
за режимом роботи:
статичні;
динамічні,
за принципом вибірки інформації:
пристрої з довільною вибіркою;
пристрої з послідовної вибіркою;
за технологією виготовлення:
біполярні;
уніполярні, (див. рис. 1)
ПЗП крім цього поділяються за режимом занесення інформації на електрично програмовані, масочного типу та не програмовані.
1.2. Структурна схема ЗП
Типова структурна схема ОЗП містить матрицю накопичувача (масив елементів пам’яті), дешифратора рядків і стовпців, пристрою запису, пристрою читання і пристрою управління (рис.2).Вхідні інформаційні сигнали поступають на пристрій запису, за допомогою якого відбувається запис інформації в елементі пам’яті матриці накопичувача. Вихідні сигнали DQ зчитуються з ЗП через пристрій зчитування. Керуючі сигнали CS, WR/RD і інші поступають на пристрій керування, котрий виробляє сигнали управління згідно з вибраним режимом роботи ЗП (запис, зчитування, зберігання інформації). Адреса вибраної комірки поступає на дешифратор рядків і стовпців матриці, (див. рис. 2) ЗП, які допускають звернення за адресою до будь-якого елементу пам’яті в довільному порядку, називаються пристроями з довільною вибіркою. Розрядність коду адресу m і інформаційне слово визначають інформаційну ємність мікросхеми. Тобто при m=10 і розмірі слова - 8 біт, число елементів пам’яті в накопичувачі рівне 2m×8=1024 . В цьому випадку говорять про інформаційну ємність ЗП: рівну 1 К байт або 8 К біт.
Для вводу і виводу інформації служать входи і виходи мікросхеми, котрі можуть бути суміщені двохнаправленою буферною схемою. Організація матриці накопнчувача може бути однорозрядною або багаторозрядною. Кількість розрядів, а також кількість входів визначається кількістю біт, котрі можуть бути одночасно записані із пам’ять (наприклад 8). Для керування режимом роботи мікросхеми необхідні сигнали WR/RD (“Запис - читання”) і СS (“Вибір кристалу”), значення логічної “1” сигналу WR/RD визначає режим запису біта або слова інформації в комірку, а логічний “0” - режим читання. Дозволяючий рівень логічного “0” на вході CS активізує пристрій запису або пристрій читання в залежності від вибраного режиму
Рис. 2 Типова структурна схема ОЗП
роботи мікросхеми. При описі роботи конкретної мікросхеми пам’яті в довідниковій літературі використовуються часові діаграми, за якими визначаються моменти подачі того чи іншого управляючого сигналу для правильної роботи мікросхеми в вибраному режимі роботи.
В мікросхемах статичних, ОЗП в якості елемента пам’яті використовуються статичні тригери. Як відомо, статичний тригер при наявності напруги живлення може зберігати свій стан безмежно довго. Число станів, в яких може знаходитися тригер рівне 2, що дозволяє використовувати його для зберігання двійкової інформації.
В мікросхемах динамічних ОЗП елементи пам’яті виконують на базі електричних конденсаторів, сформованих на напівпровідниковому кристалі. Такі елементи пам’яті вимагають періодичного відновлення електричного заряду конденсатора (регенерації пам’яті), наявність або відсутність якого визначає стан комірки пам’яті. Динамічні ОЗП відрізняються від статичних ОЗП більшою інформаційною ємністю, що обумовлено меншим числом компонентів на один елемент. Однак, динамічні ОЗП складніші у використанні, оскільки потребують додаткової організації регенерації пам'яті, і відповідно складнішої схемної реалізації.
Мікросхеми ПЗП побудовані також за принципом матричної структури накопичувача. Запис інформації в ПЗП, тобто його програмування, здійснюється методом формування в накопичувачі перемичок (транзисторів, діодів) в місцях перетину рядів і стовпців матриці через шаблон на кінцевій стадії виготовлення мікросхеми. Такі мікросхеми називаються шаблонними. Другий метод програмування ПЗП побудований на перепалюванні легкоплавких перемичок згідно з колом програмування. В вихідному стані така мікросхема містить перемички у всіх вузлах матриці і програмується користувачем один раз за допомогою пристрою програматора.
Один з варіантів реалізації ПЗП орієнтований на програмування заданих логічних функцій. Такі ПЗП називаються програмованими логічними матрицями (ПЛМ).
Існує різновидність мікросхем ПЗП, котра допускає багаторазове перепрограмування (репрограмування). Стирання інформації в такого типу ПЗП відбувається за допомогою ультрафіолетового світла або електричного сигналу – мікросхеми РПЗП.
Для зберігання невеликих об’ємів інформації широко використовують регістри. За принципом побудови розрізняють регістри зберігання і регістри зсуву. Число тригерів визначає розрядність регістра. Регістр зсуву побудований на послідовно з’єднаних тригерах двоступінчатої структури. Інформація в такий регістр може бути записана порозрядно, послідовно. Широка номенклатура регістрових ЗП містить в собі паралельні, послідовні, магазинні по типу FIFO і LIFO, стекові структури. Оскільки дешифрація адреси запису і адреси зчитування відбувається двома незалежними вузлами з автономними адресними входами WA і RA, регістрова пам’ять може одночасно записувати число в один з регістрів і читати число з іншого регістра. Мікросхеми регістрової пам’яті легко нарощуються по розрядності і допускають нарощення по числу регістрів (тобто за об’ємом інформації).
Опис мікросхеми К155РУ2
К155РУ2 — швидкісне ОЗП ємністю 64 біт з організацією 16×4, статичного типу з довільним доступом. Дані в ОЗП можна записувати і зчитувати, при зчитуванні інформація в ОЗП не знищується.
Комірки пам’яті організовані в матрицю RAM, котра містить 16 рядків в 4-х стовпцях, що відповідає логічній організації 16 слів по 4 біт. Мікросхема містить адресний дешифратор DC, котрий приймає 4-розрядний адресний код A1-A4 і вибирає за допомогою одного з 16 виходів потрібне 4-розрядне слово. Чотири буферних входи даних D1 - D4 забезпечені входом дозволу запису WE. Кожен вихід даних D1-D4 має організацію по типу “відкритий колектор”, що спрощує об’єднання декількох мікросхем ОЗП РУ2 в більшу за об’ємом матрицю. Дані на виходах інверсні по відношенню до даних, записаних в пам’ять. Для зчитування даних з ОЗП після фіксації адреси на вхід WE подається рівень логічної 1, а на вхід CS - рівень логічного 0 (див. таблицю станів-рис. 3б). Для запису сигналів необхідно виставити рівень логічного 0 на входах WE, CS. Адресний код на даний момент повинен бути вже зафіксований на входах А1- А4. Необхідно врахувати, що в режимі зчитування вибрані комірки пам’яті доступні для прийому даних, тому логічні сигнали на шинах треба зафіксувати перед переключенням рівнів управління з низького до високого стану на входах WE і CS. Мікросхема К155РУ2 споживає 100 мА. Струм логічного рівня 0 на виходах не перевищує 24 мА.
Рис. 3 а) внутрішня блок – схема К155РУ2
Режими роботи
Вхід
Вихід
Запис
Н
Н
Н
Н
Н
В
В
Н
Читання
Н
В
Х
Зберігання
В
В
Н
Н
Н
В
В
Н
Третій стан
В
В
Х
В
Рис. 3 б) Таблиця станів ОЗП
1.4. Опис мікросхеми К541РУ2
К541РУ2 — швидкодіючий ОЗП ємністю 4 Кбіт з організацією 1024х4, статичного типу з довільним доступом. Дані в ОЗП можна записувати і зчитувати, при зчитуванні інформація в ОЗП не знищується.
Комірки пам'яті організовані в матрицю RАМ, котра містить 1024 рядків і 4 стовпці, що відповідає логічній організації 1024 слова по 4- біти. Мікросхема містить адресний дешифратор DC, котрий приймає 10-розряднии адресний код А0-А9. Кожен вихід даних D0-D3 може знаходитись в трьох стабільних станах (логічний “0” логічна “1”, R → ∞), що спрощує об’єднання декількох мікросхем ОЗП РУ2 в більшу за об’ємом матрицю. Для зчитування даних з ОЗП після фіксації адреси на вхід W/R подається рівень логічної 1, а на вхід СS - рівень логічного 0. Для запису сигналів необхідно виставити рівень логічного 0 на входах W/R, CS. Адресний код на даний момент повинен бути вже зафіксований на входах А0-АЗ.
2. Порядок виконання роботи
2.1. Дослід 1 (КІ55РУ2)
2.1.1 Вивчити роботу мікросхеми К155РУ2.
2.1.2 Зібрати на макеті схему дослідження ОЗП типу К155РУ2.
2.1.3 Згідно з заданим в таблиці і варіантом вирахувати вагові
коефіцієнти періодичної функції.
Рис. 4 Схема досліду № 1
Таблиця № 1
№ Варіанту
1
2
3
Схематичний вигляд функції
2.1.4 Записати в ОЗП вирахувані вагові коефіцієнти функції, використовуючи покроковий режим зміни коду адресного лічильника.
2.1.5 Зчитати записані значення з довільної комірки.
2.1.6 Зробити відповідні висновки.
2.2. Дослід 2 (К541РУ2)
2.2.1 Вивчити роботу мікросхеми К541РУ2.
2.2.2 Зібрати на макеті схему дослідження (див. рис. 5).
2.2.3 Записати в пам’ять дані згідно варіанту (варіанти завдань наведені в таблиці № 2).
2.2.4 Зчитати дані з пам’яті, порівняти їх із значеннями, введеними в пункті 2.2.3.
2.2.5 Зробити відповідні висновки.
Таблиця № 2
№ Варіанту
1
2
3
4
Завдання
Перевірити схему на закорочення
Перевірити схему на розрив
Зберегти послідовність зростаючих чисел
Зберегти послідовність спадаючих чисел
Рис. 5 Схема досліду № 2
3. Контрольні запитання
Які області застосування ОЗП і ПЗП ?
Типи ОЗП і ПЗП ?
Що таке ПЛМ ?
Чим відрізняються регістрові ЗП від оперативних ЗП ?
4. Оформлення звіту
Мета та тема роботи.
Теоретична частина.
Таблиця вирахуваних вагових коефіцієнтів заданої функції.
Робочі електричні схеми проведених дослідів.
Аналіз отриманих результатів та висновки.
5. Література
В. Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 1987; - 352с.: ил.
И. С. Питемкин. Функциональные узлы цифровой автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320с.: ил.
О. Н. Лебедев. Микросхемы памяти и их применение. М-: Радио и связь, 1990. - 160с.: ил.
ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1
з курсу “Комп'ютери та мікропроцесорні системи”
для студентів базової вищої освіти за
напрямком 97.08.04 “Комп'ютерні науки”
Укладачі: Ткаченко Р. О., доц., к.т.н.
Цмоць І. Г., доц., к.т.н.
Струк Є. С., доц., к.т.н.
Батюк А. Є., доц., к.т.н.
Редагування здійснене у видавництві
Національного університету “Львівська політехніка”
Редактор Губарєва О. М.
Комп’ютерне верстання та тиражування
Здійснене на кафедрі АСУ
Комп’ютерна верстка Болонко А. С.
Формат 60×84 1/16. Папір офсетний. Умовн. друк. арк. 1
Умовн. фарбо-вібр. 0,7
Тираж 20 прим.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора