16289

Исследование работы Постоянно запоминающего устройства(ПЗУ) в интегральном исполнении

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №13 Тема: Исследование работы Постоянно запоминающего устройстваПЗУ в интегральном исполнении.. Цель работы: Исследовать работу постоянно запоминающего устройства с помощью программы EWB. Оборудование: IBM PC. Программное обеспечение: WINDOWS EWB ...

Русский

2013-06-20

208.5 KB

39 чел.

Лабораторная работа №13

Тема: Исследование работы Постоянно запоминающего устройства(ПЗУ) в интегральном исполнении..

Цель работы: Исследовать работу постоянно запоминающего устройства с помощью программы EWB.

Оборудование:  IBM PC.

Программное обеспечение:  WINDOWS, EWB

Вопросы для повторения:

1. . Какие существуют типы ПЗУ и где они используются?

2. Что такое BIOS для компьютера, видеоконтроллера, накопителя на жестком магнитном диске (винчестера) и других периферийных устройств?

3. Какие типы ПЗУ используются для хранения программ BIOS?

Краткая теория.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) делятся на четыре типа :

-  масочные, программируемые на заводе-изготовителе с применением специальных масок;

-  однократно программируемые потребителем путем пережигания нихромовых или поликремневых перемычек;

-  многократно программируемые потребителем со стиранием записанной информации ультрафиолетовым излучением;

- многократно программируемые потребителем с электрическим стиранием информации.

Рассмотрим ПЗУ второго типа, которое состоит из дешифратора nх2n и подключенных к его выходам схем ИЛИ с плавкими перемычками (рис. 9.48). ПЗУ содержит дешифратор 2х4 в виде подсхемы pzti_dcd (А, В — кодовые входы, Е — вход разрешения, активный сигнал высокого уровня), к выходам которых можно подключить четыре элемента 4ИЛИ с дополнительными устройствами. На рис. 9.48 показаны два таких элемента, выполненных в виде отдельных подсхем pzu_unl и pzu_un2. Хотя эти элементы одинаковы, наращивание их на схеме путем копирования исключено из-за наличия пережигаемых перемычек — при наличии одноименных подсхем пережигание перемычки в одной подсхеме автоматически приведет к пережиганию такой же перемычки в другой. Поскольку программа не позволяет копировать подсхемы с их переименованием, все их приходится выполнять полностью. На схеме DO, D1 — выходы младшего и первого разрядов.


Схема дешифратора pzu_dcd показана на рис. 9.49. Дешифратор выполнен на трех элементах НЕ и четырех элементах ЗИЛИ-НЕ на транзисторах (рис. 9.50).

Необходимость выполнения элементов дешифратора на транзисторах объясняется тем, что используемые в программе EWB математические модели цифровых ИМС не всегда позволяют подключать к ним обычные транзисторные схемы и, в частности, применяемые в рассматриваемом ПЗУ ячейки памяти в виде подсхемы pzu_uni. Ее внутренняя структура аналогична структуре ячейки памяти, используемой в ПЗУ К155РЕЗ (рис. 9.51) [5]. В отличие от ИМС К155РЕЗ, в которой в качестве элемента ИЛИ используется многоэмиттерныи транзистор, на рис. 9.51 приведены отдельные транзисторы Т1...Т4, эмиттеры которых через пережигаемые перемычки S1...S4 (имитируются предохранителями на 10 мА) соединены с формирователем на транзисторах Т5, Т6 и стабилитроне D. Транзистор Т5 и стабилитрон D используются только в режиме программирования и в рабочем режиме не оказывают влияния на работу выходного каскада на транзисторе Т6 (каскад с открытым коллектором), поскольку транзистор Т5 закрыт низким потенциалом на его базе (напряжение пробоя стабилитрона D выбирается несколько больше напряжения питания транзистора Т6, подаваемого во второй подсхеме в точку DO или D1 через резистор нагрузки).

Рс.9.49 Внутреняя струкура подсистемы дешифратора.       

Ячейка ПЗУ работает следующим образом. В исходном состоянии транзисторы Т1...Т4 и Т6 закрыты, и при подключенной к Т6 нагрузке на его выходе DO формируется сигнал логической единицы (около +5 В). При подаче на входы А, В дешифратора заданной кодовой комбинации, а на вход разрешения Е — сигнала логической единицы, один из транзисторов Т1...Т4 откроется и на выходе DO сформируется сигнал логического нуля. Так, например, при А=В=1 откроется транзистор Т4 и сигнал логической единицы с его эмиттера через перемычку S4 поступит на делитель на резисторах R2, R3, транзистор Т6 откроется, и на его выходе сформируется сигнал логического нуля. Очевидно, что и при любой другой двоичной комбинации будет происходить то же самое до тех пор, пока не будет разрушена соответствующая перемычка.

Пережигание перемычек составляет суть программирования и осуществляется отдельно для каждого разряда (каждой ячейки) следующим образом:

О на входы А, В (см. рис. 9.48) подается двоичная комбинация, соответствующая адресу пережигаемой перемычки в программируемом разряде (в ячейке pzu_unx, где х — номер ячейки);

О к выходу ячейки Dx через резистор нагрузки (его сопротивление для конкретных ИМС указывается в документации, для К155РЕЗ составляет около 300 Ом) подключается источник напряжения 12,5 В, в результате чего стабилитрон D пробивается и транзистор Т5 открывается;

О на вход разрешения Е на короткое время подается сигнал логической единицы, при этом через один из открытых транзисторов Т1...Т2 и Т5 протекает ток, достаточный для пережигания соответствующей перемычки (длительность разрешающего сигнала на входе Е в промышленных программаторах может автоматически увеличиваться после нескольких неудачных попыток программирования одной и той же ячейки);

О источник 12,5 В отключается, и после раскрытия соответствующей подсхемы можно убедиться, что перемычка действительно разрушена (в промышленных программаторах этот процесс сводится к проверке записи программируемой ячейки, и при отрицательном результате производится повторное программирование при большей длительности разрешающего сигнала).

Заключительным этапом программирования серийных микросхем ПЗУ в промышленных условиях является электротермотренировка, которая проводится чаще всего в течение 168 часов при повышенной температуре, после чего производится дополнительный контроль записанной информации. Если при этом обнаруживается ошибка, допускается повторное программирование. Если ошибка снова повторяется, микросхема бракуется.


Для моделирования процесса программирования к программируемой схеме необходимо подключить дополнительные элементы. Моделирование целесообразно начинать с одноразрядного ПЗУ (рис. 9.52).

Следует отметить, что рассматриваемая модель ПЗУ (как на рис. 9.48, так и на рис. 9.52) достаточно капризна и при некоторых комбинациях входных сигналов моделирование не выполняется. Признаком невозможности моделирования является отсутствие слева от включателя питания (в верхнем правом углу экрана) окошка с индикацией временных интервалов отсчета. По истечении некоторого времени может быть выдана рекомендация изменить установку погрешности моделирования (по умолчанию она равна 1%). Целесообразно установить ее максимально возможной (10%) в меню Circuit (команда Analysis Options, параметр Tolerance). Целесообразно также поварьировать сопротивлениями входных резисторов и резисторов нагрузки элементов НЕ и ИЛИ-НЕ (рис. 9.50), а также попробовать изменить параметры транзисторов. В крайнем случае можно ограничиться простейшим случаем — обойтись без дешифратора и использовать только одну ячейку памяти на рис. 9.51, подключив к выходу и к одному из ее входов дополнительные элементы, как показано на рис. 9.52.

ПЗУ с пережигаемыми перемычками используются чаще всего в качестве специализированных дешифраторов, например для селекции У ВВ.

ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием используются в микропроцессорных системах для хранения управляющих программ, в частности, для размещения BIOS (Basic Input/Output System — основная система ввода/вывода, записанная в ПЗУ, отсюда ее полное название ROM BIOS) [22]. BIOS представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера и выполняет роль посредника между операционной системой (ОС) и аппаратурой. BIOS получает управление при включении системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера — видеоадаптер, клавиатуру, контроллеры дисков и портов ввода/вывода, настраивает чипсет платы и загружает внешнюю ОС. При работе под управлением DOS/Windows З.х/95/98 BIOS управляет основными устройствами, при работе под OS/2, Unix, Windows NT BIOS практически не используется, выполняя лишь начальную проверку и настройку.

Обычно на системной плате установлено только ПЗУ с системным (Main System) BIOS, отвечающим за саму плату и контроллеры FDD (флоппи-дисков), HDD (жестких дисков), портов и клавиатуры; в системный BIOS практически всегда входит System Setup — программа настройки системы. Видеоадаптеры и контроллеры HDD с интерфейсом ST-506 (MFM) и SCSI имеют собственные BIOS в отдельных ПЗУ;

их также могут иметь и другие платы — интеллектуальные контроллеры дисков и портов, сетевые карты и т.п.

Обычно BIOS для современных системных плат разрабатывается одной из специализированных фирм: Award Software, American Megatrends (AMI), реже:

Phoenix Technology, Microid Research; в данное время наиболее популяры BIOS фирмы Award. Некоторые производители плат (например, IBM, Intel и Acer) сами разрабатывают BIOS для них. Иногда для одной и той же платы имеются версии BIOS разных производителей, в этом случае допускается копировать прошивки или заменять микросхемы ПЗУ; в общем же случае каждая версия BIOS привязана к конкретной модели платы.

Раньше BIOS помещался в однократно программируемые ПЗУ либо ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас в основном выпускаются платы с электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM), которые допускают перепрограммирование BIOS средствами самой платы. Это позволяет исправлять заводские ошибки в BIOS, изменять заводские установки по умолчанию, программировать собственные экранные заставки и т.п.

Тип микросхемы ПЗУ обычно можно определить по маркировке: 27хххх — обычное ПЗУ, 28хххх или 29хххх — перепрограммируемые. Если на корпусе микросхемы 27хххх есть прозрачное окно — это ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием;

если его нет — это однократно программируемое ПЗУ, которое можно лишь заменить на другое.

Видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую, к нему обращается только центральный процессор, в результате выполнения программ, записанных в ПЗУ, происходят обращения к видеоконтроллеру и видеопамяти. На многих современных видеокартах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись пользователем под управлением специальной программы из комплекта карты.

ПЗУ необходимо только для первоначального запуска видеоадаптера и работы в режиме DOS, Novell Netware и других ОС, функционирующих преимущественно в текстовом режиме; ОС Windows, OS/2 и им подобные, работающие через собственные видеодрайверы, не используют ПЗУ для управления адаптером либо используют его только при выполнении программ для DOS.

При создании видео-BIOS все разработчики придерживаются рекомендаций VESA и VBE. VESA (Video Electronics Standards Association — ассоциация стандартизации видеоэлектроники) — организация, выпускающая различные стандарты в области электронных видеосистем и их программного обеспечения. VBE (VESA BIOS Extension — расширение BIOS в стандарте VESA) — дополнительные функции видео-BIOS по отношению к стандартному видео-BIOS для VGA, позволяющие запрашивать у адаптера список поддерживаемых видеорежимов и их параметров (разрешение, цветность, способы адресации, развертка и т.п.) и изменять эти параметры для согласования адаптера с конкретным монитором. По сути, VBE является унифицированным стандартом программного интерфейса с VESA-совместимыми картами, при работе через видео-BIOS он позволяет обойтись без специализированного драйвера видеокарты.

Ход работы:

1. Используя схему на рис. 9.52, проведите моделирование процесса программирования ПЗУ с пережигаемыми перемычками.

2.. Составьте схему ПЗУ на базе двухразрядного ПЗУ на рис. 9.48 и проведите моделирование процесса программирования одной из его ячеек памяти.

3. Зарисуйте предложенные схемы в отчёт.

4. Сравните предложенные модели и системы ПЗУ и охарактеризуйте их.

5. Сделайте выводы о проделанной работе.

Литература.

  1.  Партыка Т.Л Попов И. И Вычислительная техника: учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА- М. 2007.- 608с.
  2.  Калиш Г.г. Основы вычислительной техники. Учеб. пособие  для  средн. проф. уч.зав.-М.:Высшая шк.,2000,- 271 с.
  3.  Кузин  А.В. Микропроцессорная техника.: Учеб. пособие  для  сред. проф. образ. –М.: Издательский центр»Академия»,2004, - 304 с.

Преподаватель : Титаренко С.А.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48252. СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ ПЕРСОНАЛОМ 539 KB
  Поняття менеджменту персоналу та його особливості. Рівень розвитку персоналу визначає конкурентні переваги організацій за умов ринкових трансформацій. У звязку з цим особливої актуальності для організацій набуває управління персоналом менеджмент персоналу щоб забезпечити ефективне та своєчасне виконання організаційних цілей та завдань. Менеджмент персоналу як складова загальної теорії управління спирається на різні наукові теорії які умовно можна поділити на : економічні ринок праці міжнародні відносини економічна інформація...
48253. УСТАТКУВАННЯ ПІДПРИЄМСТВ 4.07 MB
  Основи інженерного устаткування будівель у готельному та ресторанному господарстві Устаткування підприємств ресторанного господарства і торгівлі у готельному комплексі Механічне устаткування
48254. Анатомія та фізіологія людини 9.73 MB
  Знання будови тіла людини і пізнання сутності життєвих процесів на різних рівнях організації організму здавна цікавили учених-біологів, філософів та широкі верстви населення. Основними стимулами для розвитку цих знань були практичні потреби життя людей, зокрема потреби медицини. Потрібно було багато століть для того, щоб людство прийшло до сучасного рівня знань у таких галузях науки, як анатомія, фізіологія та гігієна людини.
48255. Господарське право. Курс лекцій. О.М. Вінник 1.84 MB
  У пропонованому курсі лекцій на підставі аналізу нормативно-правових актів. висвітлюються основні теми та інститути господарського права - як загальної частини (поняття господарського права, господарські правовідносини, господарське законодавство, субєкти господарських правовідносин, майнова основа господарювання, господарські зобовязання, господарсько-правова відповідальність, антимонополь-но-конкурентне регулювання, правове регулювання банкрутства), так і спеціальної частини (особливості правового регулювання певних видів господарських відносин: у сфері капітального будівництва, інноваційної, фінансової та біржової діяльності, агентських відносин, комерційної концесії, зовнішньоекономічної діяльності, іноземного інвестування, спеціальних режимів господарювання).
48256. ПЕДАГОГІКА. КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 1.93 MB
  Виховання у вузькому педагогічному значенні цілеспрямована виховна діяльність педагога з метою досягнення конкретної мети в колективі учнів. Навчання процес керівництва пізнавальною діяльністю учнів засвоєнням ними знань умінь і навичок. Воно завжди має двосторонній характер включає в себе і діяльність педагога викладання пояснення інструктування і діяльність учнів учіння засвоєння. Педагог учитель викладач інструктор викладає учням навчальний матеріал спонукає їх до учіння спрямовує й організовує їх пізнавальну...
48257. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН 83 KB
  Мультиферментные комплексы примеры биологическая роль. Микросомальная система оксидоредуктаз ее биологическая роль. Понятие биологическая роль. Роль кислорода.
48258. ОСОБЛИВОСТІ ПОБУДОВИ ПЛАНУ РАХУНКІВ НБУ 1.51 MB
  Перший її рівень представляє Національний банк України який відіграє роль центрального банку з характерними лише для нього функціями та операціями. Виходячи з цього Національним банком України розроблено два Плани рахунків: один для установ Національного банку України другий для комерційних банків. Безперервність діяльності банку вважається що банк постійно функціонує і продовжуватиме свою діяльність у майбутньому. Якщо реальна вартість продажу менша ніж залишкова вартість первісна вартість за мінусом зносу банку необхідно врахувати...
48259. Ідейно-теоретичні концепції свободи преси 892.5 KB
  Основні принципи авторитаризму контроль регламентація та використання засобів масової комунікації. У цих рисах німецька нацистська журналістика дуже схожа з радянською тоталітарною системою масової комунікації тому її можна визначити як перехідну модель журналістики між авторитарною та тоталітарною системами журналістики. Саме суди визначають межі втручання влади у сферу масової комунікації. Тут не вистачає специфіки комунікації як творчого процесу бо з одного боку визначення надто широке телевізор телефон наприклад теж можна...
48260. Феномен університетської освіти у історичному вимірі 945.5 KB
  В XI столітті XII столітті були засновані: Болонський університет 1088 Болонський університет найстаріший університет Європи в місті Болонья Північна Італія заснований в 1088 році як юридичний навчальний заклад. Заснований Університет Історія 9 століття Салерно Італія Медичний факультет; статус університету під сумнівом кінець 11 століття Болонья Італія Точна дата заснування не відома; офіційний рік заснування 1088; В кінці 11 століття існувала школа права; поступовий розвиток в університет 13 століття Заснований Університет...