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

39 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

77228. Разработка приложения для платформы Google Аndroid 430.36 KB
  Цель курсовой работы – разработка приложения Underworld, многопользовательской игры, для платформы Google Android, предоставляющего удобный геймплей с использованием мощной функциональности, предоставляемой платформой.
77229. Параллельная реализация алгоритма ACO 69 KB
  В настоящее время биоинформатика также включает в себя теоретические методы и алгоритмы решения задач возникающих из анализа биологических данных.
77230. Интеграция мультимедиа решений с аппаратным ускорением для MID устройства 205 KB
  MID (mobile internet device) - это устройства, которые отвечают требованиям низкого энергопотребления, мобильности, а также предоставляющие обширные возможности для работы в сети. По сути MID - это компьютер по размеру не многим больше телефона...
77231. Создание среды разработки библиотек формул подсчета технико-экономических показателей теплоэлектростанций 443 KB
  В процессе создания новой системы для планирования расчёта и учёта технико-экономических показателей ТЭС возникла необходимость в модуле предоставляющем удобный пользовательский интерфейс и обладающим следующими возможностями: ввод перечня технико-экономических показателей ввод формул...
77232. Конечный мозг, его развитие, строение (отделы, полость, ее стенки, части, белое и серое вещество). Границы долей полушарий большого мозга. Артерии большого мозга 15.86 KB
  Границы долей полушарий большого мозга. Артерии большого мозга. Конечный мозг telencephlon является производным переднего мозгового пузыря и представлен двумя полушариями большого мозга hemispheri cerebrtes. Продольная щель мозга разделяет полушария между собой поперечная щель мозжечок от затылочных долей.
77233. Белое вещество полушарий большого мозга. Внутренняя капсула. Корково-ядерный пусть 16.34 KB
  Белое вещество полушарий большого мозга. Оно представлено многочисленными волокнами: Проекционные волокна представлены пучками афферентных и эфферентных волокон осуществляющих связи проекционных центров коры полушарий большого мозга с базальными ганглиями ядрами ствола головного мозга или ядрами спинного мозга. свода мозга fornix cerebri обеспечивают связь подкорковых центров обоняния c проекционным центром обоняния столбы свода тело свода спайка свода и бахромки гиппокампа Ассоциативные волокна соединяют различные участки коры в...
77234. Обонятельный мозг развивается из вентральной части конечного мозга и состоит из двух отделов: центрального и переферического 243.57 KB
  Рецептор переферические отростки биполярных клеток 1 нейроны в regio olfctori сллизистой полости носа. Центральные отростки биполярных клеток образуют nn. Аксоны митральных клеток проходят в составе обонятельного тракта и вблизи обонятельного треугольника распадаются на три пучка: Медиальный пучок Промежуточный пучок Латеральный пучок Через переднюю спайку мозга в обонятельный тракт противоположной стороны к митральным клеткам обонятельной луковицы. Образованы центральными отростками биполярных клеток расположенных в обонятельной области...
77235. Борозды и извилины лобной доли. Динамическая локализация функций в лобной доле 80.82 KB
  precentrlis inferiorчасто сливается с верхней в единую предцентральную борозду gyrus frontlis inferior Проекционные центры участки коры полушарий большого мозга представляющие собой корковую часть анлизатора имеющие непосредственную морфофункциональную связь через проводящие пути с подкорковыми центрами. Ассоциативные центры участки коры не имеющие непосредственной связи с подкорковыми центрами связанные временной двусторонней связью с проекционными центрами. Центры лобной доли.
77236. Борозды и извилины теменной и затылочной долей коры больший полушарий. Динамическая локализация функций 252.5 KB
  Теменная доля: Борозды: Постцентральная борозда Внутритеменная борозда Извилины: Постцентральная извилина Нижняя теменная долька состоит из надкраевой и угловой извилин Центры: Проекционный центр общей чувствительности g. postcentrlis Проекционный центр схемы тела s. intrprietlis Ассоциативный центр стереогнозии узнавания предметов на ощупь lobus prietlis superior Ассоциативный центр праксии целенаправленных отработанных движений g. suprmrginlis Ассоциативный центр лексии зрительный анализатор письменной...