METHOD / МКП / Mkp4

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:

1. Изучить последовательность действий при работе с учебной про-граммой, загружаемой файлом “MEM.EXE”.

2. Изучить связи входных и выходных последовательностей сигналов для представленного на экране оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) после выбора в меню опции “Обучение”.

3. 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.

4. Зарисовать в тетрадь схему временных диаграмм для режимов рабо-ты основных типов кодирующих устройств.

5. 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 164 бит = 64 бит

Например, на рис.1 представлена структура ОЗУ размером 164 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 164 = 64 бит.

Таблица истинности ОЗУ 164 = 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 ОЗУ164 = 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.