Предмет «Архитектура аппаратных средств» Лабораторная работа №10

Практическая работа №10
Наращивание ёмкости памяти

Цель работы: наращивание количества ячеек памяти и количества бит в ячейке памяти этого ОЗУ
Пояснения к работе
Для характеристики микросхем памяти каждого вида и типа как функциональных узлов электронной аппаратуры необходимо знать, прежде всего, режимы их работы, управляющие сигналы, способы сопряжения с другими узлами аппаратуры, систему электрических параметров, их описание и значения. Указанный круг сведений необходим для грамотного применения микросхем памяти в разработках электронных устройств различного назначения, а также для приобретения умения и навыков чтения функциональных и принципиальных схем устройств с памятью.
Рассмотрим микросхему памяти как «черный ящик», обратив основное внимание на назначение ее выводов, внешние характеристики и систему параметров для описания статического и динамического режимов. Сигналы и соответствующие выводы микросхем можно подразделить на адресные, управляющие и информационные. Отдельную группу составляют выводы для подключения напряжений источников питания.
На рис. 1 представлено условное изображение микросхемы статического ОЗУ К531РУ8. Число адресных входов АО ... A3 (АОмладший разряд) позволяет определять количество ячеек памяти микросхемы: 24 = 16.
Наличие четырех информационных входов DI0 ... DI3 и четырех выходов DO0 ... DO3 указывает на то, что в каждой ячейке может храниться четыре бита и, следовательно, допускается запись или считывание информации 4-разрядными словами (тетрадами). Организация этого ОЗУ: 16X4 бит. Выходы данной микросхемы - инверсные, т.е. записанная в нее информация считывается с выходов в инверсном коде.
Для управления режимом работы предусмотрены два сигнала: CS (выбор микросхемы) и WR/RD (запись-считывание). Управляющий вход CS является инверсным. Сигнал CS разрешает или запрещает обращение к микросхеме по информационным входам и выходам. В соответствии с табл. 1 наличие на входе CS сигнала с уровнем логической 1 однозначно определяет режим хранения. При этом выход принимает высокоомное состояние Roff, при котором он электрически отключен от приемника информации.
Имея в виду, что обычно у микросхемы выход может находиться в одном из двух состояний, соответствующих логическим 0 и 1, указанное высокоомное состояние называют третьим (z-состоянием). Наличие у микросхемы выхода на три состояния указывают на правом поле ее условного изображения специальным знаком ( ).
Для обращения к микросхеме для записи или считывания информации необходимо подать разрешающий обращение сигнал CS с нулевым уровнем и сигнал WR/RD с соответствующим режиму уровнем: при записи 0, при считывании1. Из табл. 1 видно, что в любом режиме вход и выход развязаны, т. е. не могут влиять на состояние друг друга. Таким свойством обладают микросхемы с выходами на три состояния. Учитывая отмеченную особенность, можно объединять вход и выход микросхемы и подключать их к общей информационной шине, по которой информация подается к микросхеме и выводится из нее.
Значения сигналов микросхемы, обеспечивающих ее работу в том или другом режиме, приведены в табл. 1. Временные диаграммы работы микросхемы РУ8 в режимах записи и считывания показаны на рис. 2.
Режим работы
Входы
Выходы


CS
WR/RD
A0A3
DI0DI3
DO0DO3

Хранение
1
х
х
х
Roff

Запись информации
0
0
А
DI0DI3
Roff

Считывание информации
0
1
А
х
Данные в обратном коде

Таблица 1.
















При разработке ОЗУ одной из типичных является задача объединения микросхем памяти в модуль. Способ решения этой задачи иллюстрируют рис. 3 и рис. 4. На рис. 3 приведен блок ОЗУ емкостью 16X8 бит, построенный на микросхемах К531РУ8. Каждая микросхема имеет организацию 16X4 бит. Для наращивания разрядности слов до байта объединяют две микросхемы в субмодуль путем соединения всех одноименных выводов кроме информационных.
Для наращивания числа слов (ячеек памяти) рис. 4 соединяют все одноименные выводы микросхем
кроме выводов для сигналов выбора микросхем CS. Эти выводы подключают к выходам дешифратора, роль которого выполняет инвертор DD3.1. Дешифратор выбирает микросхему, адресуемую старшим разрядом кода адреса А4. Если старший разряд кода адреса А4 равен 0, то открыт доступ к микросхеме DD1. Если старший разряд кода адреса А4 равен 1, то открыт доступ к микросхеме DD2. Таким образом, ячейки с адресами начиная с 00000 по 01111 физически расположены в микросхеме DD1, а ячейки с адресами начиная с 10000 по 11111 в микросхеме DD2. Такой модуль имеет организацию 32X4. При необходимости существенно увеличить количество ячеек памяти используют дешифратор, имеющий большее число выходов. Если дешифратор имеет n выходов, то количество ячеек памяти можно увеличить в n раз.


Задания
В работе используйте микросхему К531РУ8 и инвертор, встроенный в стенд.

Задание 1. Наращивание количества ячеек памяти ОЗУ
1. Зарисуйте схему, показанную на рис.5. Проставьте на входах и выходах микросхем ОЗУ номера выводов. Выберите ГОИ и источники ЛУ, которые Вы будете использовать и проставьте их номера на схемах.
2. Соберите схему, показанную на этом рисунке. Используйте в качестве элемента DD3 инвертор, встроенный в стенд. Определите, какие управляющие импульсы (единичные или нулевые) требуются для записи информации и подключите вход WR/RD к соответствующему выходу ГОИ. К выходам микросхем ОЗУ подключите светодиодные индикаторы. При этом следует учесть, что если выходы ОЗУ принимают высокоомное состояние, то все индикаторы стенда подключенные к ним светятся.
3. Запишите в заданные ячейки памяти ОЗУ заданную информацию. В табл. 2 приведен пример номеров ячеек и информации, которую требуется в них записать. Для записи информации в ячейку памяти подайте на информационные входы DI0...DI3 ОЗУ заданную информацию, а на адресные входы А0...А4 - номер ячейки в двоичной системе счисления. После этого подайте импульс разрешения записи на вход WR/RD (запись-считывание). Действуя аналогично, запишите информацию в другие ячейки.
4. Считайте записанную Вами информацию. Для этого подайте на адресные входы А0...А4 - номер ячейки, из которой требуется считать информацию в двоичной системе счисления, а на вход WR/RD (запись-считывание) - единичный уровень сигнала, соответствующий режиму «считывание». Действуя аналогично, считайте информацию из других ячеек памяти. Проверьте правильность записанной в ячейки информации, контролируя выходные сигналы ОЗУ светодиодными индикаторами. При этом следует учесть, что выходы данных микросхем инверсные.

Задание 2. Наращивание количества бит в ячейке памяти ОЗУ
1. Зарисуйте схему, показанную на рис.6. Проставьте на входах и выходах микросхем ОЗУ номера выводов. Выберите ГОИ и источники ЛУ, которые Вы будете использовать и проставьте их номера на схемах.
2. Соберите схему, показанную на этом рисунке. Определите, какие управляющие импульсы (единичные или нулевые) требуются для разрешения обращения к микросхеме ОЗУ и подключите вход CS к соответствующему выходу ГОИ. К выходам ОЗУ подключите светодиодные индикаторы. При этом следует учесть, что если выходы ОЗУ принимают высокоомное состояние, то все индикаторы стенда подключенные к ним светятся.
3. Запишите в заданные ячейки памяти ОЗУ заданную информацию. В табл. 3 приведен пример номеров ячеек и информации, которую требуется в них записать. Для записи информации в ячейку памяти подайте на информационные входы DI0...DI7 ОЗУ заданную информацию, на адресные входы АО...A3 - номер ячейки в двоичной системе счисления, на вход WR/RD (запись-считывание) - нулевой уровень сигнала, соответствующий режиму «запись». После этого подайте импульс разрешения обращения к микросхеме ОЗУ на вход CS. Действуя аналогично, запишите информацию в другие ячейки.
4. Считайте записанную Вами информацию. Для этого подайте на адресные входы А0...A3 – номер ячейки, из которой требуется считать информацию в двоичной системе счисления, на вход WR/RD (запись-считывание) - единичный уровень сигнала, соответствующий режиму «считывание». После этого подайте импульс разрешения обращения к микросхеме ОЗУ на вход CS. Действуя аналогично, считайте информацию из других ячеек памяти. Проверьте правильность записанной в ячейки информации, контролируя выходные сигналы ОЗУ светодиодными индикаторами. При этом следует учесть, что выходы данных микросхем инверсные.
Таблица 2 Таблица 3
Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
наименование работы и цель работы;
исследуемые схемы;
таблицу режимов работы микросхемы ОЗУ РУ8;
таблицы, содержащие адреса ячеек и информацию, записанную в них;
временные диаграммы записи информации и считывания ее из ОЗУ;
сравнение экспериментальных данных с результатами теоретического анализа;
выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Сохраняется ли информация в ОЗУ статического типа при выключении питания?
Каково назначение всех входов микросхемы ОЗУ РУ8?
Когда применяются микросхемы с тремя состояниями на выходе?
Каким образом можно увеличить количество ячеек памяти и количество бит в ячейке памяти?
Какую организацию может иметь модуль ОЗУ, построенный на четырех корпусах микросхем РУ8?


Рис. 5

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 2

1

Рис. 6



HYPER15Основной шрифт абзаца

Приложенные файлы

  • doc arh lab 10
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0