24213

Исследование оперативного запоминающего устройства

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Матрица состоит из 16 ячеек памяти mem_i схема которой приведена на рис. Каждая ячейка памяти адресуется по входам XY путём выбора дешифраторами адресных линий по строкам Ах0Ах3 и по столбцам Ау0Ау3 см. При этом в выбранной ячейке памяти срабатывает двухвходовой элемент И U1 подготавливая цепи чтениязаписи информации на входных D10D13 или выходных DO0DO3 разрядных шинах. При записи в ячейку памяти см.

Русский

2013-08-09

354.5 KB

38 чел.

Лабораторная работа № 14

Исследование оперативного запоминающего устройства

  Цель работы: Закрепить теоретические знания об различных классах оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ), их функциональном назначении и принципе работы.

  Используемое оборудование и средства: персональный компьютер, программа Electronics Workbench.

  Работа выполняется студентами за два часа аудиторных занятий

Краткие теоретические сведения.

   Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) являются неотъемлемой  частью микропроцессорных систем различного назначения. ОЗУ делятся на два класса: статические и динамические. В статических ОЗУ запоминание информации производится на триггерах, а в динамических - на конденсаторах емкостью порядка 0,5 пФ.

   Длительность хранения информации в статических  ОЗУ не ограничена, тогда как в динамических она ограничена временем саморазряда  конденсатора, что требует специальных средств регенерации и дополнительных затрат времени на этот процесс.

Рис. 14.1. Матрица 16-битного ОЗУ.

  Конструктивно любое ОЗУ состоит из двух блоков - матрицы запоминающих элементов и дешифратора адреса. По технологическим соображениям матрица чаще всего имеет двухкоординатную дешифрацию адреса - по строкам и столбцам. На рис.1 показана матрица 16-битного статического ОЗУ. Матрица состоит из 16 ячеек памяти mem_i, схема которой приведена на рис.2. Каждая ячейка памяти адресуется по входам X,Y путём выбора дешифраторами адресных линий по строкам Ах0…Ах3 и по столбцам Ау0…Ау3 (см.рис.1)  и подачи по выбранным линиям сигнала логической единицы. При этом в выбранной ячейке памяти срабатывает двухвходовой элемент И (U1), подготавливая цепи чтения-записи информации на входных D10…D13 или выходных DO0DO3 разрядных шинах. Разрешающим сигналом для выдачи адреса является CS (chip select - выбор кристалла), который подаётся на вход разрешения счётчика адреса (Addr_cnt) или такой же вход дешифраторов, подключённых к выходам счётчика.

     При записи в ячейку памяти (см. рис.2) на соответствующей разрядной шине устанавливается 1 или 0, на входе WR/RD устанавливается сигнал 1 и после стробирования счётчика или дешифратора адреса сигналом CS срабатывают элементы 2И U1, U2.   Положительный перепад сигнала с элемента   U2 поступает на тактовый вход D-триггера U4, в результате чего в нём записывается 1 или 0 в зависимости от уровня  сигнала на его D-входе.

Рис. 14.2. Схема ячейки памяти mem_i.

Рис. 14.3. Лицевая панель генератора слова с установками для схемы на рис. 2.

    При чтении из ячейки памяти на входе WR/RD устанавливается 0, при этом срабатывают элементы U1, U3,U5 и на вход РАЗРЕШЕНИЕ ВЫХОДА буферного элемента U6 поступает разрешающий сигнал, в результате чего сигнал с Q-выхода D-триггера передаётся на разрядную шину DO0…DO3. Для проверки функционирования ячейки памяти используется генератор слова рис. 3.

    В микропроцессорных системах в качестве ОЗУ чаще всего используются динамические ОЗУ с запоминающим конденсатором, которые отличаются большим многообразием. Примером динамической памяти является FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM –динамическая память с быстрым страничным доступом), активно используется в последнее время. Память со страничным доступом отличается от обычной динамической памяти тем , что после выбора строки матрицы и удержания сигнала RAS допускает многократную установку адреса столбца , стробируемого сигналом CAS , а также быструю регенерацию по схеме « CAS прежде RAS» . Первое позволяет ускорить блочные передачи, когда весь блок данных или его часть находятся внутри одной строки матрицы, называемой в этой системе страницей , а второе – снизить затраты времени на регенерацию памяти.

   Кроме основного ОЗУ, устройством памяти снабжается и устройство отображения информации - видеодисплейная система. Такая память называется видеопамятью и располагается на плате видеоадаптера.

    Видеопамять служит для хранения изображения. От её объёма зависит максимально возможное разрешение видеокарты – А*В*С, где А- количество точек по горизонтали, В – по вертикали, С – количество возможных цветов каждой точки. Например, для разрешения

640*480*16 достаточно иметь видео память 256Кбайт, для 800*600*256 – 512 КБ, для 1024*768*65536 (другое обозначение- 1024*768*64к) –2Мбайт и т.д. Поскольку для хранения цветов отводится целое число разрядов, количество цветов всегда является целой степенью 2(16 цветов- 4 разряда, 256 – 8 разрядов, 64к – 16 и т.д.).

    В видеоадаптерах используются, например, FPM DRAM(Fast Page Mode Dynamic RAM – динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом)—основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах.

   Микросхемы памяти имеют четыре основные характеристики – тип, объём, структуру и  время доступа. Тип обозначает статическую или динамическую память, объём показывает общую ёмкость памяти, а структура—количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Например, 28/32-выводные DIP- микросхемы SRAM имеют 8-разрядную структуру (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128 k*8), кэш объёмом 256 Кбайт состоит из восьми микросхем 32 k*8 или четырёх микросхем 64 k*8.

  Время доступа характеризует скорость работы микросхемы и обычно указывается в наносекундах после тире в конце наименования. На более медленных микросхемах  могут указываться только первые цифры ( -7 вместо –70, -15 вместо –150), на  более быстрых статических “ -15” или ”20” обозначает реальное время доступа к ячейке. Часто на микросхемах указывается минимальное из всех возможных  времен доступа, например, распространена маркировка 50 EDO DRAM вместо 70, или 45 – вместо 60, хотя такой цикл достижим только в блочном режиме, а в одиночном режиме микросхема по-прежнему имеет время доступа 700 или 60 нс. Аналогичная ситуация имеет место в маркировке PB SRAM: 6 вместо 12, и 7 вместо 15. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа в блочном режиме (10 или12 нс.).

  ИМС памяти реализуются в корпусах следующих типов.

DIP (Dual In line Package – корпус с двумя рядами выводов) – классические микросхемы, применявшиеся в блоках основной памяти IBM PC/XT  и ранних  PC/AT, сейчас применяются в блоках кэш-памяти.

SIP (Single In line Package – корпус с одним рядом выводов) – микросхема с одним рядом выводов, устанавливаемая вертикально.

Задание на подготовку к работе.

1. Изучить запоминающие устройства на транзисторах.

2. Изучить запоминающие устройства на функциональных приборах.

3. Изучить порядок выполнения работы и подготовить необходимые схемы и таблицы.

Контрольные вопросы.

  1.  Какие типы памяти существуют?
  2.  Где в современных компьютерах используется память статического типа?
  3.  Чем отличается динамическая память от статической?
  4.  Какие типы динамической памяти используется в современных компьютерах?
  5.  Что такое видеопамять и как она связана с характеристиками отображаемой на дисплее информации?
  6.  Какие типы памяти используются в качестве видеопамяти?
  7.  Какое конструктивное оформление имеют микросхемы памяти?

Порядок выполнения работы.

1. Исследование ячейки оперативного запоминающего устройства.

  Соберите схему, изображенную на рис. 2.

Изобразите какими должны быть входные и выходные сигналы на элементах И1И6 при записи, хранении и считывании информации.

Установите на генераторе слова комбинацию цифр, обеспечивающих запись в ячейку памяти И4 двоичной единицы.

Просмотрите с помощью осциллографа и зарисуйте сигналы на входах и выходах элементов И1И6.

Установите на генераторе слова комбинацию цифр, обеспечивающих хранение в ячейке памяти И4 двоичной единицы.

Просмотрите с помощью осциллографа и зарисуйте сигналы на входах и выходах элементов И1И6.

Установите на генераторе слова комбинацию цифр, обеспечивающих считывание двоичной единицы с ячейки памяти И4.

Просмотрите с помощью осциллографа и зарисуйте сигналы на входах и выходах элементов И1И6.

Сравните экспериментально полученные диаграммы с теоретическими.

Содержание отчета.

1. Наименование и цель лабораторной работы.

2. Наименование каждого пункта  работы, схемы, результаты расчетов и измерений.

3. Выводы по результатам исследований.     


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61210. Г.С. Сковорода. «Сад Божественних пісень», «Всякому городу нрав і права», «De Libertate» 113 KB
  Охарактеризувати збірку його поетичних творів пісень; розкрити ідейнохудожній зміст програмових віршів митця; розвивати увагу пам’ять спостережливість уміння глибоко мислити надавати власну оцінку відповідний коментар...
61212. Структура ІС. Апаратна та програмна складові ІС 133.5 KB
  Учитель: С поняттям €œсистема ви багаторазово зустрічалися як в навчальних предметах так й в повсякденному житті: Сонячна система; періодична система хімічних елементів...
61213. Основні етапи розв’язання прикладної задачі з використанням комп’ютера. Поняття інформаційної моделі. Побудова моделі 264.5 KB
  Навчальні цілі: визначити поняття інформаційної моделі реального обєкта; розвинути вміння описувати інформаційні моделі шляхом виділення суттєвих (відповідно до мети моделювання) властивостей обєктів...
61216. Інформатика – наука ХХ століття. Поняття інформації і повідомлення. Інформація та інформаційні процеси. Носії інформації. Кодування. Інформаційні процеси 154 KB
  Мета: засвоєння та узагальнення окремих фактів до формування в учнів понять категорій систем на ocнoві життєвого досвіду загальні основи термінології предмету Інформатика спеціалізаціі технологія властивості...