Министерство образования и науки Украины
Приазовский государственный технический университет
Кафедра технологии машиностроения
Жабинский И.А
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторной работы
«ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА»
по курсу: «МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ»
(для студентов специальности 7.090202 «Технология машиностроения»
дневной и заочной форм обучения)
УТВЕРЖДЕНО
На заседании кафедры
технологии машиностроения
Протокол № 10 от 4.10.04
Мариуполь 2005 г.
УДК 621. (077)
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 4 «Запоминающие устройства» по курсу: «Микропроцессорное управление технологическими системами»./ Состав. : Жабинский И. А.– Мариуполь, ПГТУ, 2005 г. – 9 с.
Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 7.09.02.02. «Технология машиностроения». Содержат указания по выполнению лабораторной работы.
Составители: И. А. Жабинский, асс.
Отв. за выпуск А. А. Андилахай, доц.
Лабораторная работа
«ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА»
Цель работы: изучение структуры и функционирования оперативных запоминающих устройств.
Содержание работы:
-
Изучить последовательность действий при работе с учебной про-граммой, загружаемой файлом “MEM.EXE”.
-
Изучить связи входных и выходных последовательностей сигналов для представленного на экране оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) после выбора в меню опции “Обучение”.
-
По указанию преподавателя вызвать на экран дисплея заданную последовательность входных сигналов для записи в определенную ячейку памяти ОЗУ, произвести запись и считывание заданной по-следовательности и ответить на поставленные вопросы по состоя-нию устройства, его входов и выходов.
-
Зарисовать в тетрадь схему временных диаграмм для режимов рабо-ты основных типов кодирующих устройств.
-
Подготовить ответы на контрольные вопросы в режиме меню “Кон-троль”.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах.
D-триггер или «защелка» является основным элементом памяти, используемом в микропроцессорной технике.
Память делится на две группы: постоянную (ПЗУ) и оперативную (ОЗУ).
В постоянной памяти биты информации располагаются в соответствии с определенной программой разработчика ПЭВМ. Оперативная память может быть запрограммирована, уничтожена и перепрограммирована пользо-вателем ПЭВМ.
Программирование означает процесс записи в память информации, необходимой пользователю ПЭВМ.
Копирование информации из устройства памяти без разрушения ее со-держимого представляет собой операцию считывания из памяти.
Память ОЗУ является энергозависимой – это означает, что ее содер-жимое стирается, если прекращается питание интегральных микросхем, входящих в состав ОЗУ. Память ПЗУ является энергонезависимой, что означает сохранение ее содержимого после прекращения питания интегральных микросхем, входящих в ее состав.
Постоянные запоминающие устройства делятся на четыре группы:
- стандартные ПЗУ, которые программируются разработчиками про-граммного обеспечения ПЭВМ;
- программируемые ПЗУ (ППЗУ), которые могут однократно програм-мироваться пользователем ПЭВМ при помощи специального оборудования (при этом перепрограммирование невозможно);
- стираемые ПЗУ (СППЗУ), которые могут многократно программиро-ваться и перепрограммироваться пользователем при помощи специальных устройств (стирание информации в микросхемах СППЗУ производится ультрафиолетовым излучением большой интенсивности);
- стираемые электрически ПЗУ (СЭПЗУ), которые аналогичны по прин-ципу действия СППЗУ, но стирание информации в них производится в спе-циальных устройствах посредством переменного электрического поля без применения ультрафиолетового излучения.
Оперативные запоминающие устройства делятся на две группы:
- статические ОЗУ, которые содержат в качестве элементарных ячеек памяти соединенные между собой триггеры;
- динамические ОЗУ, действие которых основано на свойствах электри-ческой емкости, но подзаряжать эту емкость вследствие ее малой величины необходимо несколько сотен раз в секунду. Эта подзарядка производится в микропроцессоре с помощью специального генератора.
Статические ОЗУ не нуждаются в подзарядке и их содержимое в двоичном коде сохраняется до тех пор, пока сохраняется питание ИС.
ОЗУ ПК служит для размещения во время работы пользователя его программ и данных.
ПЗУ используется для размещения команд в двоичной записи. Эти команды и вспомогательные программы, обслуживающие работу ПК, образуют программу-монитор или просто монитор. Монитор содержит в себе команды, неизменяющиеся программы инициализации, ввода/вывода и арифметических алгоритмов.
Организация ОЗУ или ПЗУ может быть наглядно представлена таблицей 1.
Таблица 1.
Адрес
|
Бит D4 |
Бит D3 |
Бит D2 |
Бит D1 |
Слово 1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Слово 2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Слово 3 |
1 |
0 |
1 |
1 |
. . |
|
|
|
|
Слово 13 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Слово 14 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Слово 15 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Рис.1. Структура ОЗУ 164 бит = 64 бит
Например, на рис.1 представлена структура ОЗУ размером 164 бит, то есть 16 четырехразрядных слов.
В таблице 1 адрес ячейки памяти записан как машинное слово 0…15, которое, в свою очередь, может быть представлено четырьмя разрядами двоичного числа, например: слово 11 = 1011 (2), слово 14 = 1110 (2) и т.д.
В ячейке памяти с адресом слово 13 (1101(2)) и слово 3 (0011(2)) в таблице 1 расположены данные 0101 и 1011, остальные ячейки пустые. В них могут быть размещены другие данные. Важно не путать адрес ячейки памяти с содержимым ячейки, содержимым битов D1, D2, D3, D4.
На рис.2 представлена логическая схема ОЗУ размером 164 = 64 бит.
Таблица истинности ОЗУ 164 = 64 бит
Функциональное состояние |
Входы управления |
Выходы |
|
|
CS |
RW |
|
Запись |
0 |
0 |
Логический 0 |
Считывание |
0 |
1 |
Инверсия размещенных данных |
Ожидание |
1 |
* |
Состояние логического 0 |
Примечание: * - не имеет значения.
Рис.2. Логическая схема ОЗУ и его таблица истинности.
На входы данных поступает для записи в память слово 0101(2), а положение слова в ячейке памяти определено адресом слово 13 (1101(2)), поступающим на адресные входы.
Затем две команды управления CS и RW переводят ОЗУ в состояние записи.
Если CS=0 и RW=0, тогда данные 0101(2) помещаются в ячейку памяти с адресом 1101(2) или 13, как показано на рис.1. Выходы 01, 02, 03, 04 при этом находятся в нулевом состоянии.
Если изменить RW=1, то ОЗУ перейдет в состояние считывания записанных в него данных. Так если адрес поменять на 0011(2), то на выходе ОЗУ появятся данные, помещенные в ячейку с адресом слово 3, то есть 1011(2).
Следует отметить, что данные, расположенные в ОЗУ, не разрушаются командой считывания. В состоянии ожидания в ОЗУ все выходы находятся в нулевом состоянии и никакие данные на проходят через входы D1, D2, D3, D4.
Обычно в ПК размер ячейки памяти памяти равен 8 или 16 бит, а емкость оперативной памяти более 30 Мбайт. Для адресации к таким ячейкам памяти используются 16-разрядные слова, которые для краткости записи переводят в 16-ричную систему счисления.
2. Порядок выполнения работы.
1. Загрузить файл с именем MEMO.EXE и вывести на дисплей логи-ческую схему ОЗУ164 = 64 бит.
2. С помощью меню перейти в режим обучения и изучить все возможные варианты последовательностей на входах данных, управления и адресов, при этом фиксировать выходы ОЗУ, сопоставляя их с таблицей истинности.
3. Перейти в режим контроля и получить ответы на вопросы, заданные преподавателем.
4. Путем набора логических 0 и 1 на входах данных, адресов и управления записать в ячейки в двоичной форме число, равное месяцу рождения студента, адрес ячеки выбирается, исходя из порядкового номера студента в журнале группы.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы по лабораторной работе.
3. Контрольные вопросы
1. Для чего необходимы ОЗУ и ПЗУ?
2. В чем отличие ОЗУ от ПЗУ?
3. На какие виды разделяется ПЗУ?
4. Какая память называется энергонезависимой?
5. В чем различие между статической ОЗУ и динамической ОЗУ?
6. Где размещаются команды и программы обслуживания ПК?
8. Где размещаются данные в ПК?
9. В каких единицах измеряется емкость памяти?
10. Чем отличается ячейка памяти от элемента памяти?
11. Для чего необходим дешифратор адреса при организации доступа к
памяти?
12. Перечислите, при каких управляющих сигналах получаются
режимы записи, считывания, ожидания?
13. Какие входы из логической схемы рис.1 необходимо удалить, чтобы
ОЗУ превратить в ПЗУ?
4. Литература
1. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения. /Пер. с
английского М. Грасевича.- М.: Энергоиздат, 1988 г.- 336 с.