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

43 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

22622. Вимірювання струмів та напруг у колах постійного струму 60 KB
  Для вимірювань у колах електричного струму користуються електровимірювальними приладами які промисловість випускає у великій кількості. Найчастіше вимірювання у колах постійного струму здійснюється за допомогою приладів магнітоелектричної системи. Магнітоелектричні прилади дозволяють отримати кут повного відхилення стрілки у межах 90 100 і можуть бути використані для вимірювань тільки постійного струму.
22623. Градуювання напівпровідникового датчика температури 81.5 KB
  При вимірюванні опору постійному струму натискати кнопку K можна тільки після підключення об'єкту вимірювання.Зняти залежність опору напівпровідникового датчика від температури та побудувати графік T = f R. Наприклад як фізичний принцип за яким можна побудувати термометр широко використовується залежність опору R від температури Т. Для реєстрації незначних змін опору супутніх незначним перепадам температур потрібна апаратура високої точності а це ускладнює але не виключає зовсім застосування металів як датчиків температури.
22624. Визначення моментів інерції твердого тіла 246.5 KB
  Визначення моментів інерції твердого тіла.Експериментальне визначення параметрів еліпсоїда інерції твердого тіла. 3 Запишемо це векторне рівняння у проекціях на вісі координат з початком у точці беручи до уваги що : 4 З метою спрощення зробимо наступні позначення у рівняннях 4: 5 Вирази позначені однаковими подвійними індексами відтворюють моменти інерції тіла відносно відповідних осей наприклад ОХ ОУ ОZ тобто ті моменти інерції...
22625. ГІРОСКОП 112.5 KB
  Вимірювання швидкості прецесії гіроскопа. Визначення моменту імпульсу та моменту інерції гіроскопа. Макетна установка для спостереження явища регулярної прецесії гіроскопа та виконання необхідних вимірювань. Головне припущення елементарної теорії гіроскопа полягає у тому що і при повільному русі осі обертання у будьякий момент часу момент імпульсу гіроскопа відносно його нерухомої точки вектор вважається направленим по осі гіроскопа у той же бік що й вектор кутової швидкості .
22626. Принципова схема лазера. Властивості лазерного випромінювання. Основні типи лазерів 47.5 KB
  Властивості лазерного випромінювання.Такий процес називається вимушеним індукованим випромінюванням. Для виходу випромінювання одне з дзеркал резонатора роблять напівпрозорим. Окрім підсилення хвилі активним середовищем є фактори що зменшують амплітуду хвилі фактори: коефіцієнт відбивання дзеркал r 1 виводимо частину випромінювання з системи дифракція розсіяння світла середовищем резонатора.
22627. Основні принципи голографії 47 KB
  Метод реєстрації фази хвилі та її відновлення називається голографією. Голограма – система перепонок розташованих на шляху світлової хвилі що несе в собі зашифровану фазову та амплітудну інформацію про предмет. Інтенсивність на фотопластинці : де амплітуда опорної хвилі амплітуда відбитої від предмета хвилі. Відтворення за допомогою голограми хвилі яка була розсіяна предметом і несла з собою інформацію про нього ґрунтується на фотометричних властивостях фотографічних матеріалів.
22628. Явище Доплера в оптиці і в акустиці 50.5 KB
  Акустичні хвилі розповсюджуються в середовищі газі всередині якого можуть рухатись джерело і приймаючий пристрійтак що потрібно розглядати не тільки їх рух відносно одинодного а й по відношенню до середовища. Швидкість хвилі в середовищі С=const не залежить від руху джерела. Отже хвилі що вийшли за час τ=t2t1 дійдуть до пристрію протягом часу Θ=Θ2Θ1=τ1V с. Вона рівна: у випадку віддалення від джерела у випадку наближення до джерела Так як швидкість хвилі в середовищі визначається властивостями хвилі тобто не залежить від руху...
22629. Закони збереження та фундаментальні властивості простору і часу 62.5 KB
  Однорідний простір всі точки еквівалентні: L не змінюється при перенесені на нескінченно малий 1 довільне → Рівняння Лагранжа просумуємо по і тоді тобто оскільки закон збереження імпульсу є наслідком варіаційного принципу і однорідності простору. Однорідність часу = закон збереження енергії для ізольованих систем а також для незамкнених систем якщо зовнішні умови не змінюються з часом. Ізотропність простору еквівалентність всіх напрямків: L не зміниться якщо систему повернути на нескінченно малий кут навколо довільної...
22630. Рух тіл в інерціальних та неінерціальних системах відліку. Сили інерції. Коріолісове прискорення 75.5 KB
  Система відліку в якій прискорення матеріальної точки цілком обумовлено лише взаємодією її з іншими тілами а вільна матеріальна точка яка не підлягає дії ніяких інших тіл рухається відносно такої системи прямолінійно і рівномірно називається інерціальною системою відліку ІСВ. Твердження про те що такі системи відліку існують складає зміст 1ого закону Ньютона. Принцип відносності Галілея говорить про те що закони механіки не змінюють свого вигляду при переході від однієї системи відліку до іншої яка рухається рівномірно і прямолінійно....