МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ”ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Графічно-розрахункова робота
з курсу “Архітектура комп’ютерів”
на тему:
“РОЗРОБКА БЛОКУ ОЗП або ПЗП для ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ”
Виконав:
студент групи КН
Перевірив:
Львів – 2007
Зміст
Завдання до графічно-розрахункової роботи………..……….…............. 2
Вступ………………….……………………………………..……..……........... 3
Вибір і обгрунтування типу мікросхеми пам’яті……………………......... 4
Виділення адресного простору для блоку пам’яті………………………. 7
Опис визначення кількості мікросхем пам’яті в блоці…………………... 9
Синтез схеми дешифратора адрес для блоку пам’яті…………………. 9
Аналіз результатів та висновки…………………………………….………. 11
Список використаної літератури…….……...……………………….……... 12
Додаток (принципова електрична схема блоку пам’яті)………………… 13
Завдання до графічно-розрахункової роботи
Розробити блок статичного ОЗП для обчислювальної системи об’ємом пам’яті 1 Кбайт використовуючи мікросхеми організації 256х1.
Постановка задачі
Розробити блок пам’яті статичного ОЗП об’ємом 1 Кбайт на основі мікросхем з організацією 256х1, обравши тип мікросхеми пам’яті, область адресного простору, синтезувавши дешифратор адрес та принципову електричну схему.
Вступ
Пристрої зберігання інформації займають значне місце в структурі сучасних цифрових обчислювальних систем. Особливу роль при цьому виконують напівпровідникові запам’ятовуючі пристрої, призначені для побудови внутрішньої пам'яті ЕОМ. До пристроїв даного класу відносяться оперативні запам’ятовуючі пристрої ( ОЗП ), постійні запам’ятовуючі пристрої ( ПЗП ), програмовані постійні запам’ятовуючі пристрої ( ППЗП ), і репрограмовані постійні запам’ятовуючі пристрої ( ПРПЗП).
Напівпровідникові ОЗП забезпечують запис, зберігання і зчитування інформації, що поступає з центрального процесора або пристроїв зовнішньої пам'яті ЕОМ. Вони характеризуються високою швидкодією, проте при відключенні живлення інформація, записана в 0ЗП даних типів, стирається.
П3У призначені для тривалого зберігання інформації багатократного використовування ( константи, таблиці даних, стандартні програми і т.д. ). Запис інформації в ПЗП виробляється в процесі їх виготовлення. ПЗП функціонують тільки в режимі зчитування і зберігає інформацію при відключенні живлення.
У відмінності від ПЗП програмовані ПЗП дозволяють користувачу виробляти одноразовий запис ( програмування ) інформації за кожною адресою. Основним режимом роботи ППЗУ також є режим прочитування інформації.
Досліджувані в справжній роботі РПЗП зберігають інформацію при відключенні джерел живлення, а також допускають можливість її багатократного перезапису електричними сигналами безпосередньо самим користувачем, що має принципове значення при відладці тих або інших систем. На відміну від ОЗП швидкодія цих пристроїв в режимі запису інформації значно нижче, ніж в режимі зчитування інформації. У зв'язку з цим можна вважати, що основним режимом роботи РПЗП є режим зчитування інформації.
1. Вибір і обґрунтування типу мікросхеми пам’яті
Згідно варіанту завдання необхідно обрати мікросхему статичної пам’яті виду ОЗП з організацією 256х1. Під ці характеристики підпадає мікросхема К561РУ2А виготовлена на основі КМОН технології.
Дана мікросхема має наступні характеристики:
Інформаційна ємність - 256 біт
Організація - 256 слів х 1 розряд
Напруга живлення - 6 В ± 12 В
Діапазон температур - (-45)…+850С
Вихід - три стани
Сумісність по виходу і входу - з КМОН-схемами
Тип корпусу - пластмасовий, 2106.16-2
Час вибірки адреси - не більше 970 нс
EMBED Visio.Drawing.6
(Рис. 1) К561РУ2А
Призначення виводів мікросхеми К561РУ2А
Таблиця істинності мікросхеми К561РУ2А
Часові діаграми роботи мікросхеми
а – режим запису; б – режим зчитування.
(Рис. 2) а)режим запису б) режим зчитування.
2. Виділення адресного простору для блоку пам’яті
Для адресного простору мікропроцесорної системи КР580ВМ80 організовано 64К адрес пам’яті (216), що визначається 16-ти розрядною шиною адрес.
Мікропроцесор КР580ВМ80 може здійснювати синхронний і асинхронний обмін інформацією за даними адресами з пам’яттю (ПЗП, ОЗП) та зовнішніми пристроями. При обробці інформації МП зчитує коди команд з ПЗП, а дані зчитує чи записує в ОЗП або виконує обмін інформації з пам’яттю та регістрами РЗК.
Згідно завдання мені необхідно виділити адресний простір під сегмент пам’яті об’єктом 1 К. Організація ОЗП відбувається на основі мікросхем організації 256х1, що зумовлює внутрішній поділ адресного простору проектуємого ОЗП на підзони .
Приймемо за початкову адресу нашого ОЗП значення Aп=100Н. В такому випадку кінцева адреса сегменту пам’яті буде мати значення Aк=4FFH. На рис. 3 відображено детальний опис адресації адресного простору проектуємого ОЗП.
SHAPE \* MERGEFORMAT
ПЗП
ОЗП-1
ОЗП-2
ОЗП-3
ОЗП- 4
0000H
0100H
01FFH
0200H
02FFH
0300H
03FFH
0400H
FFFFH
04FFH
(Рис.3) Адресний простір для блоку пам’яті
3. Опис визначення кількості мікросхем пам’яті в блоці
При розробці блоку пам’яті об’ємом 1 Кбайт за допомогою мікросхем організації 256х1 необхідно розрахувати їх кількість.
Пам'ять : 2048 x 8 N=2048 n=8
Мікросхема : 256 х 1 Ni=256 ni=1
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Отже, для реалізації заданого блоку пам’яті необхідно використати 32 мікросхем К561РУ2А.
Оскільки ми маємо k>1 та L>1, то це означає, що побудова блоку пам’яті буде виконуватись як по нарощуванню розрядності, так і по нарощенню об’єму.
4. Синтез схеми дешифратора адрес для блоку пам’яті
Для адресного розподілу окремих мікросхем необхідно застосувати адресний дешифратор, число виходів якого рівне L, а число входів визначається за заданим об’ємом та виділеним простором адрес для блоку пам’яті.
Об’єм пам’яті 1K. Організація мікросхеми 256 х 1
1K=1024=400H
Таблиця адрес пам’яті
Ап = 0000 0001 0000 0000 = 0100H
Ак = 0000 0100 1111 1111 = 04FFH
EMBED Equation.3
Логічна структура дешифратора
EMBED Visio.Drawing.6
(Рис.4) Комбінаційна схема адресного дешифратора
Аналіз результатів та висновки
В даній графічно-розрахункової роботі розроблено принципову електричну схему блоку статичного оперативного запам’ятовуючого пристрою. Організація цього типу мікросхем 256х1. Розроблений пристрій має об’єм пам’яті 1 Кбайт. Пам'ять організована на основі мікросхем КМОН технології серії КМ561РУ2А.
Також розроблено дешифратор, який є селектором певних мікросхем пам’яті згідно вхідної адреси.
Список використаної літератури
Баранов В.В. и др. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. -М.: Радио и связь, 1987.
С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов, Микропроцессоры и микро-ЄВМ в системах автоматического управления: Справочник.-Л.: Машиностроение, 1987.
Б.А. Калабеков Цифровые устройства и многопроцессорные системы: Учебн.пособие .-М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-336с.
Якубовский С.В. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. -М.: Радио и связь. 1985.