Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

Министерство образования Республики Башкортостан

УФИМСКИЙ  КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И БЕЗОПАСНОСТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ И контрольнЫХ ЗАДАНИЙ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

ПО МДК «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ»

Специальность 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы»

Уфа 2015 г.

Порядок выполнения отчета по лабораторной (практической) работе

1. Ознакомиться с теоретическим материалом по практической работе.

2. Записать краткий конспект теоретической части.

3. Выполнить предложенное задание согласно варианту по списку группы.

4. Продемонстрировать результаты выполнения предложенных заданий преподавателю.

5. Записать код программы в отчет.

6. Ответить на контрольные вопросы.

7. Записать выводы о проделанной работе.

Практическая работа №1

«Организация блоков памяти»

Цель работы: Научиться исследовать режимы работы ОЗУ статического типа. Научиться строить программируемые логические матрицы

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь:

- строить программируемые логические матрицы;

- исследовать режимы работы ОЗУ статического типа.

знать:

- организацию блоков памяти;

- архитектуру микропроцессора;

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

Основные характеристики БИС ОЗУ.БИС ОЗУ являются основным видом оперативной памяти микро-ЭВМ. В настоящее время известно более 200 типов БИС ОЗУ. Несмотря на разнообразие типов БИС ОЗУ, все они имеют сходную структуру и включают собственно накопитель информации, состоящий из запоминающих элементов, схемы записи и чтения информации. Таким образом, БИС ОЗУ представляют собой законченные ЗУ различной информационной емкости, позволяющие производить операции записи и считывания при подключении к ним минимального количества внешних электронных схем.

Следует отметить, что все микросхемы ОЗУ, разработанные в последние годы, содержат кроме матрицы-накопителя также схемы управления (дешифраторы, входные и выходные формирователи), что позволяет существенно сократить общее число ИС, необходимых для построения.

Организация оперативных ЗУ на БИС. Основное внимание уделяется особенностям организации ЗУПВ на базе кристаллов с динамическими и статическими ЗЭ.

Организация оперативной памяти на основе динамических ЗЭ приведена на рисунке 1. Каждая колонка ЗЭ имеет отдельный усилитель регенерации (УР).

Рисунок 1- Оперативная память на основе динамических ЗЭ

При каждом обращении к ЗУ происходит автоматическая регенерация информации во всех ЗЭ соответствующей строки. Для полной регенерации памяти необходимо регенерировать n строк, поскольку все элементы в строке регенерируются одновременно.

Представленная на рисунке 1 конфигурация ОЗУ является типичной для МОП БИС с организацией 1024 х 1. 10-разрядный адресный код А0-А9 поступает на дешифраторы выборки строки (ДшВС) и колонок (ДшВК), которые совместно выбирают нужный ЗЭ.

Для упрощения использования динамических ЗУ в системах большого объема используются специальные интерфейсные схемы с трактом регенерации, подключаемые между центральным процессором и ОЗУ.

Одна из возможных организаций БИС ОЗУ с ЗЭ статического типа приведена на рисунке 2. БИС имеет 8-разрядный адресный вход А0-А7 и подключается к 8-разрядной двунаправленной шине данных Д0-Д7. Для чтения информации из ОЗУ на вход  подается сигнал разрешения выдачи =0.

При записи запрещается выдача информации из матрицы ЗЭ на шину данных ( =1), данные, подлежащие записи, подаются на вход БИС, и поступает сигнал записи информации  =0. В обоих режимах (записи и чтения) адресные сигналы подаются до поступления сигналов  и .

Рисунок 2 - Оперативная память на основе статических ЗЭ

При построении систем памяти наибольшее распространение получили БИС ЗУ с конфигурацией nх1 (n=256, 512, 1024, 2048, 4096). Хотя БИС ЗУ с другой конфигурацией и выпускаются, однако, используются они достаточно редко. Память микро – ЭВМ обычно имеет разрядность, равную или кратную разрядности МП. Поэтому для 8-разрядного МП необходима память с длиной слова 8 бит. 8-разрядную память используют также 4-разрядные МП и секционные с микропрограммным управлением.

Необходимая длина слова памяти достигается параллельным включением m БИС памяти, где m- длина слова в битах (обычно m=8, 12, 24, 32, 64). В 8-разрядном МП для построения памяти с организацией n х 8 необходимо включить параллельно 8 БИС памяти с организацией nх1. Совокупность 8 одноразрядных линий данных всех 8 БИС ЗУ образует 8-разрядную шину данных системы памяти. Линии адреса и чтения – записи всех БИС включаются параллельно для одновременного обращения ко всем БИС ЗУ.

Часто разрядность шины адреса микро – ЭВМ в 2 раза больше разрядности ее шины данных. Так, в 8-разрядной микро – ЭВМ применение 16- разрядного адреса обеспечивает адресацию 65536 байтов памяти. Два байта адреса называют младшим и старшим байтами адреса. Возможно и другое разделение адресного кода. Младшие разряды адреса А0-А7 называют адресом слова (байта), а старшие разряды А8-А15 называют адресом страницы. Таким образом, можно адресовать 256 страниц по 256 слов (байтов) в каждой.

Организация ОЗУ емкостью 256*8 бит на основе двух БИС ОЗУ емкостью 256*4 бит показана на рисунке 3. Каждая БИС может иметь один или несколько входов выборки кристалла ВК, а также раздельные или общие выводы для записи и чтения информации.

Рисунок 3 -ОЗУ емкостью 256*8 бит на основе двух БИС ОЗУ емкостью 256*4 бит

Рисунок 4 -Организация памяти емкостью 2048 байт на основе БИС ЗУ с организацией 256 х 1 бит

Рисунок 5 - Организация памяти емкостью 2048 байт на основе БИС ЗУ с организацией 1024х 1 бит

Два способа организации памяти емкостью 2048 байт на основе БИС ЗУ с организацией 256х 1 и 1024х 1 бит представлены на рисунках 4 и 5 соответственно.. Указаны только адресные цепи ЗУПВ. Сигналы с вывода дешифратора (Дш) страницы (рис.4) или триггера Т (рис.5) подаются на входы РВ разрешения выборки БИС ЗУ. Адресные линии А0-А7 (рис. 4) или А0-А9 (рис. 5) служат для адресации ячеек памяти внутри выбранных БИС ЗУ.

Постоянные полупроводниковые ЗУ. Основными требованиями, предъявляемыми к ПЗУ, является не разрушаемость хранимой информации и энергозависимость, т. е. способность сохранять информацию при отключении источника питания.

В настоящее время применяются следующие виды ПЗУ: программируемые маской на предприятии-изготовителе; программируемые пользователем на специальных установках; перепрограммируемые ПЗУ.

Первые два вида ПЗУ допускают только однократное программирование, третий вид ПЗУ позволяет электрически изменять хранимую информацию многократно.

ПЗУ, программируемые масками, программируются их изготовителем, который по подготовленной пользователем информации делает необходимые фотошаблоны, с помощью которых заносит эту информацию в процессе производства на кристалл ПЗУ – этот способ программирования является самым дешевым и предназначен для крупносерийного производства ПЗУ.

ПЗУ, программируемые пользователем, являются более универсальными и, следовательно, более дорогостоящими приборами. Они представляют собой матрицы биполярных приборов, связи которых с адресными и разрядными шинами разрушаются при занесении на специальных программирующих устройствах соответствующих кодовых комбинаций. Эти устройства вырабатывают напряжения, необходимые и достаточные для пережигания плавких перемычек в выбранных ЗЭ ПЗУ.

В перепрограммируемых ПЗУ, т. е. ПЗУ с изменяемым содержимым, на затворах матрицы МОП-транзисторов длительное время могут храниться заряды, образующие заданный код. Все перепрограммируемые ПЗУ представляют собой МОП-приборы.

Пример:

На базе программируемой логической матрицы могут быть организованы конъюнктивная матрица, реализующая функции И, и дизъюнктивная матрица, реализующая функции ИЛИ.