Задание 2 - Устройства памяти. Типы и характеристика устройств памяти

Изучить типы запоминающих устройств, особенности их применения и функционирования.

Представить краткий обзор запоминающих устройств и особенности их применения.

Разработать:

а) масочное диодное ПЗУ;

б) программируемое диодное ПЗУ.

Требования к обоим типам ПЗУ: емкость памяти - 64 бита; длина слова - 1 байт;

• оба типа ПЗУ должны содержать один и тот же фрагмент программы;

• Заданный фрагмент программы должен размещаться в адресном пространстве øØh–ø7/h при d-чётном,

и в адресном пространстве

08h-0Fh при D-нечётном.

Описать особенности функционирования разработанных ПЗУ.

(В данном задании символ D означает день рождения студента, а М – номер месяца рождения).

Таблица 2.1 – Фрагмент программы

Адрес	Содержимое фрагмента программы
ØØh (Ø8h) Ø1h (Ø9h) Ø2h (ØАh) Ø3h (ØВh) Ø4h (ØСh) Ø5h (ØDh) Ø6h (ØEh) Ø7h (ØFh)	5D+2M D+M 2D+4M D 4D+M M 2D+M 3D+2M

При выполнении задания рекомендуется использовать указанные в пособии литературные источники. Краткую информацию по изучаемой теме можно получить непосредственно в самом методическом пособии. Здесь же приведены примеры выполнения аналогичных заданий.

Типы и характеристика устройств памяти

Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называют запоминающими устройствами ЗУ.

Основными операциями в памяти в общем случае являются занесение информации в память - запись, и выборка информации из памяти - считывание. Эти операции называются обращением к памяти, при котором производится считывание или запись байта, машинного слова или блока данных.

Важнейшими характеристиками отдельных устройств памяти являются ёмкость памяти и её быстродействие. Емкость памяти определяется количеством данных, которые могут в ней храниться. Емкость измеряется в битах и в машинных словах (полуслово - один байт, слово - два байта, двойное, четверное слово и так далее). При этом ёмкость памяти выражают через число К=2¹⁰ =1024 (килобит, килобайт). 1024 Кбайта=1Мбайт; 1024 Мбайт = 1 Гбайт.

Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, т.е. временем, затрачиваемым на поиск единицы информации в памяти и её считывание – t _{обр. счит.} или временем на поиск места в памяти для хранения данной единицы информации и на её запись в память - t _{обр. зап.}

В некоторых устройствах памяти считывание информации вызывает её разрушение. В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления считанной информации на прежнем месте в памяти.

Продолжительность цикла обращения к памяти измеряется величиной

По принципу действия устройства памяти подразделяются на оптические, полупроводниковые, магнитные с неподвижными и движущимися носителями.

Различают память с произвольным обращением (возможны считывание и запись данных) и память только для считывания информации (постоянную).

По способу организации доступа различают устройства памяти с произвольным, прямым (циклическим) и последовательным доступом.

В памяти с произвольным (непосредственным) доступом время доступа не зависит от места расположения элемента памяти. Цикл обращения в таких системах обычно составляет от сотен до единиц нс. Число разрядов, считываемых или записываемых в памяти с непосредственным доступом параллельно во времени за одну операцию обращения, называется шириной выборки.

В устройствах памяти с прямым доступом - накопителях на гибком (НГМД) и на жестком магнитном диске (НМД) используются компакт-диски. Благодаря непрерывному вращению носителя информации возможность обращения к некоторому участку носителя для считывания или записи циклически повторяется. Время доступа - от долей секунды до миллисекунд.

В памяти с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока нужный участок не займёт некоторое нужное положение. Поэтому время доступа носителя самое большое.

2 Запоминающие устройства с произвольным и последовательным доступом

2.1 Принцип построения запоминающих устройств с произвольным доступом

Быстродействующая – основная память ЭВМ, как оперативная - ОЗУ, так и постоянная - ПЗУ организована в виде слов фиксированной длины и представлена на рисунке 2.1.

Р.2.2 Блок-схема оперативной памяти

Эта память делится на N слов, N - обычно некоторая степень 2, а каждому слову присваивается адрес в памяти. Каждое слово содержит одинаковое число битов, называемое длиной слова. Адрес памяти - последовательно возрастающие числа, начиная с 0 и заканчивая наибольшим адресом. По этим адресам ЭВМ считывает слово из любой ячейки памяти (ПЗУ) или считывает и записывает слово в любую ячейку памяти (ОЗУ).

На рис. 2.2 изображена блок-схема оперативной памяти. При записи ЭВМ помещает адрес ячейки, в которую должны быть записаны данные, в регистр адреса. Этот регистр состоит из п триггеров, поэтому адресуемая область составляет 2ⁿ ячеек памяти. Данные, подлежащие записи в память, помещаются в буферный регистр данных, разрядность которого соответствует разрядности памяти.

Для осуществления записи память получает команду «Писать» в виде сигнала 1 на линию ЗАПИСЬ. После этого память запоминает содержимое буферного регистра данных в ячейке, адрес которой указан в регистре адреса. Чтобы считать слово, адрес ячейки помещают в регистр адреса. Затем на линию «Чтение» подаётся команда «Читать» в виде сигнала «1». Память передаёт содержимое этой ячейки в буферный регистр данных.

Совокупность определённым образом соединённых элементов памяти ЭП образует запоминающую матрицу или запоминающий массив, где каждый ЭП хранит бит информации. Запоминающий массив имеет систему адресных и разрядных линий (проводников). Адресные линии используются для выделения по адресу совокупности запоминающих элементов, которым устанавливается режим считывания или записи. Выделение отдельных разрядов осуществляется разрядными линиями, по которым передаётся записываемая в ЭП или считываемая с него информация.

Адресные и разрядные линии носят общее название линий выборки. В зависимости от числа таких линий, соединённых с одним ЭП, различают ЗУ типа 2D с одномерной (линейной) адресацией, но двумерной выборкой, ЗУ типа 3D с двумерной адресацией, но трёхмерной выборкой. (D - первая буква английского слова - размерность). Имеется ряд модификаций, например, 2,5 D.