Лабораторная работа № 14

Тема: «Исследование оперативного запоминающего устройства и мультиплексного способа организации общей шины»

Цель работы: научится исследовать работу оперативного запоминающего устройства, выполненного на ИМС К155РУ2.

Краткая теория

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения переменной информации (данных, программ и чисел, необходимых для текущих вычислений, результатов расчёта) непосредственно используемой в процессе выполнения операций в АЛУ и УУ процессора.

В ОЗУ предусматриваются три режима работы: режим хранения при отсутствии обращения к ЗУ; режим чтения хранимых слов; режим записи новых слов.

По английской терминологии ОЗУ именуется RAM (random access memory – память с произвольным доступом).

По способу хранения информации ОЗУ разделяют на статические и динамические. В статических ОЗУ – SRAM элементами памяти являются триггеры, способные хранить информацию неограниченное время (пока есть напряжение питания). В динамических ОЗУ – DRAM элементами памяти служат конденсаторы, которые для сохранения записанной информации нуждаются в её периодической перезаписи (регенерации). Оба типа ОЗУ являются энергозависимыми, т.е. при отключении питания информация разрушается.

Рассмотрим ОЗУ с адресной организацией выборки 16 четырехразрядных слов (16 слов х 4 разряда = 64 бита) на ИМС К155РУ2. Зарубежный аналог SN7489N, SN7489J.

Функциональная схема микросхемы К155РУ2 представлена на рисунке 14.1.

Функциональная схема ОЗУ состоит из трёх основных блоков:

• Массива элементов памяти (накопитель);

• Блока адресной выборки (дешифратор адреса);

• Блока управления (логические элементы).

Б лок управления (десять логических элементов И) обеспечивает работу ОЗУ в режимах: запись, считывание, сквозной перенос, хранение информации. Рисунок 14.1 – Функциональная схема микросхемы К155РУ2

Массив памяти образован 16 четырёх разрядными цепочками триггеров.

Массив памяти образован 16 четырехразрядными цепочками триггеров. При сигнале СS=0 (V=0) одна из цепочек, соответствующая выставленному адресу А1— А4, переходит в рабочее состояние, и ее сигналы поступают на входы элемента И-НЕ (7—10).

При сигнале СS=1 (V=l) на всех выходах дешифратора DC низкие уровни и, следовательно, все триггеры отключены от выходных шин накопителя.

При СS =0 и W/R=0 вырабатывается сигнал записи и на выбранную цепочку поступают информационные сигналы (входы D1-D4). В этом режиме при смене информации на входе ОЗУ происходит запись.

В этом режиме при смене информации на входе ОЗУ происходит перезапись информации в данном слове массива. При сигналах СS=1 и W=0 входная информация проходит непосредственно на выход микросхемы, минуя массив триггеров (дешифратор не выбирает ни одной из цепей).

При V=1 и W=1 запрещена работа дешифратора, узла, вырабатывающего сигнал «Запись» «Считывание».

Таким образом, блок управления (десять логических элементов) обеспечивает работу ОЗУ в режимах: запись, считывание, сквозной перенос, хранение информации. В таблице 14.1 представлены режимы работы ИМС К155РУ2.

Таблица 14.1 - Таблица состояний ОЗУ К155РУ2

Режим работы	Вход			Выход Qn
	CS	W/R	Dn
Запись	0	0	0		1
	0	0	1		0
Считывание	0	1	х		Dn
Запрет записи	1	0	0		1
	1	0	1		0
Отключение выходов	1	1	х		1

Выходные логические элементы И-НЕ (7-10) выполнены по схеме с открытым коллектором, что позволяет соединять вместе выходы Q нескольких микросхем ОЗУ. При этом происходит наращивание емкости ОЗУ (две микросхемы - 32 слова, три - 48 и т.д.). Адресное управление А1-А4, информационные входы D1-D4 и выходы Q1-Q4 всех микросхем объединяют в общие шины, а выбор рабочего массива осуществляют дополнительным дешифратором по входам CS и W/R. Так построена микросхема К155РУ2.

М

Рисунок 14.3 – Микросхема К155РУ2 и ее условное графическое обозначение

икросхема К155РУ2 и её УГО представлено на рисунке 14.3.

Оборудование

4. Лабораторный стенд ОАВТ

5. Сменная плата №6

6. Технологическая карта VI-3

Порядок выполнения работы

1. Изучить выполнение и принцип действия ОЗУ на ИСМ К155РУ2.

2. Зарисовать в отчёте схему исследования ОЗУ, представленную на карте VI-3 .

3. Установить плату №6.

4. Установить карту VI-3.

5. Исследовать работу ОЗУ, осуществить запись информации в ячейки памяти в соответствии с вариантом, указанным в таблице 14.2.

6. Таблица 14.2 – Варианты заданий исследования ОЗУ

Бригада	Запись в ячейку памяти
	1 опыт	2 опыт	3 опыт	4 опыт
1	в 1 ячейку число 3	во 2 ячейку число 10	в 3 ячейку число 13	в 4 ячейку число 9
2	в 5 ячейку число 13	в 6 ячейку число 1	в 7 ячейку число 11	в 8 ячейку число 5
3	в 9 ячейку число 6	в 10 ячейку число 2	в 11 ячейку число 14	в 12 ячейку число 4
4	в 13 ячейку число 3	в 14 ячейку число 10	в 15 ячейку число 1	в 0 ячейку число 15
5	в 13 ячейку число 8	в 12 ячейку число 15	в 3 ячейку число 5	в 4 ячейку число 13
6	в 8 ячейку число 3	в 11 ячейку число 12	в 4 ячейку число 7	в 6 ячейку число 10
7	в 10 ячейку число 3	во 3 ячейку число 6	в 0 ячейку число 13	в 1 ячейку число 9
8	в 5 ячейку число 11	в 9 ячейку число 3	в 7 ячейку число 14	в 14 ячейку число 8

Операции выполнять в следующей последовательности:

1. Нажимая на кнопку SB1, ввести адрес ячейки ОЗУ, к которой необходимо обратится. Контроль за введенным числом (четырёхразрядным) осуществляется по дисплею HG1.

2. Набрать переключателями SA3, SA2, SA1 адрес 011₂ (третий выход дешифратора D1) соответствующий регистру адреса RG-A (D8). Контроль по HL2.

3. Нажав кнопку SB3, переписать с общий шины в RG-A (D8) адрес ячейки.

4. Нажимая на кнопку SB1 необходимое число раз, набрать число, которое необходимо записать по ранее выбранному адресу. Контроль за введённым числом осуществляется по дисплею HG.

5. Записать в выбранную ячейку информацию с общей шины (входы D4-D1), подав сигнал записи W=0, для чего переключателями SA3, SA2, SA1 набрать код 110 (шестой выход дешифратора D1) и нажать кнопку SB3. Контроль за выполнением операции записи осуществляется светодиодом HL3.

1. Произвести считывание информации записанной в ОЗУ. Для этого:

   1. Кнопкой SB1 набирают адрес ячейки, подлежащей считыванию. Адрес контролирует HG1;

   2. Перевести переключатели SA3, SA2, SA1 в положение 011₂;

   3. Нажатием кнопки SB3 переписывают адрес в RG-A (D8);

   4. При помощи мультиплексора D2, нажатием кнопки SB2 (при этом А=1, HL1 светится) передаётся на общую шину и HG1 информация из ОЗУ.

2. В отчет записать подробные действия, выполняемые при записи и считывании информации в одну из ячеек памяти.

3. Сделать соответствующие выводы.

4. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначены ОЗУ?

2. Основные характеристики ОЗУ?

3. Что представляет собой и как работает запоминающий элемент статического ОЗУ?

4. Назовите основные режимы работы ОЗУ, проиллюстрируйте каждый из них на примере ИМС К155РУ2?

5. Каков объём памяти исследуемого ОЗУ?

6. Как увеличить объём памяти данного устройства в два раза?

Содержание отчета

1. Название и цель работы.

2. Функциональную схему исследования ОЗУ.

3. Описание примера работы схемы при записи и считывании информации.

4. Вывод о выполненной работе.