Реферат: Исследование работы РПЗУ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫРЕПРОГРАММИРУЕМ0ГО ПОСТОЯННОГО

ЗАПОМИНАЮЩЕГОУСТР0ЙСТВА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цельюнастоящей работы является исследование особенностей функционирования большихинтегральных схем ( БИС ) репрограмируемых постоянных запоминающих устройств (РПЗУ ) в режиме записи и считывания информации.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕПОЛ0ЖЕНИЯ

2.1. Устройства хранения информации занимаютзначительное место в структуре современных цифровых вычислительных систем.Особую роль при этом играют полупроводниковые запоминающие устройства,предназначенные для построения внутренней памяти ЭВМ. К устройствам данногокласса относятся оперативные запоминающие устройства ( ОЗУ ), постоянные запоминающиеустройства ( ПЗУ ), программируемые постоянные запоминающие устройства ( ППЗУ )и репрограммируемыв постоянные запоминающие устройства ( РПЗУ ).

2.2.Полупроводниковые ОЗУ обеспечивают запись, хранение и считывание информации,поступающей из центрального процессора или устройств внешней памяти ЭВМ. Онихарактеризуются высоким быстродействием, однако при отключении питанияинформация, записанная в 0ЗУ данного типа, стирается.

П3Упредназначены для длительного хранения информации многократного использования (константы, таблицы данных, стандартные программы и т.д. ). Запись информации вПЗУ производится в процессе их изготовления. ПЗУ функционируют только в режимесчитывания и сохраняет информацию при отключении питания.

Вотличии от ПЗУ программируемые ПЗУ позволяют пользователю производить однократнуюзапись ( программирование ) информации по каждому адресу. Основным режимомработы ППЗУ также является режим считывания информации.

Исследуемыев настоящей работе РПЗУ сохраняют информацию при отключении источников питания,а также допускают возможность ее многократной перезаписи электрическими сигналаминепосредственно самим пользователем, что имеет принципиальное значение приотладке тех или иных систем. В отличие от ОЗУ быстродействие этих устройств врежиме записи информации значительно ниже, чем в режиме считывания информации.В связи с этим можно считать, что основным режимом работы РПЗУ является режимсчитывания информации.

2.3.Основными определяющими параметрами запоминающих устройств являются информационнаяемкость и быстродействие. В качестве единицы измерения информационной емкостииспользуются бит, представляющий собой один ( любой ) разряд двоичного числа.Часто используются производные единицы:

байт ( 1 байт = 8 бит );

Кбайт ( 1 Кбайт = 210 байт );

Мбайт ( 1 Мбайт = 220 байт )и др.

Информационнаяемкость записывается, как правило, в виде произведения

Синф = n x m, где

n — число двоичных слов;

m — разрядность слова.

Например,емкость ОЗУ типа К155РУ1 составляет

Синф = 16 х 1 бит = 16 бит.

ЕмкостьППЗУ типа К155РЕЗ равна

Синф = 32 х 8 бит = 256 бит= 32 байта.

Такаяформа записи характеризует также и организацию памяти. Так, в приведенном примереОЗУ типа К155РУ1 содержит 16 слов с разрядностью 1, а ППЗУ типа К155РЕЗсодержит 32 слова с разрядностьв 8.

Быстродействиезапоминающего устройства характеризуется величиной времени обращения. Времяобращения — это интервал времени от момента подачи сигнала записи или считыванияинформации до момента завершения операции, т.е. минимальный интервал временимежду двумя последовательными сигналами обращения к запоминающему устройству.Это время может составлять от долей до единиц микросекунд в зависимости от типаустройства.

2.4.В качестве примера запоминающего устройства рассмотрим БИС РПЗУ типа КР1601РР1информационной емкостью

Синф 1К х 4 = 4 Кбит (1К =210 =1024 ).

Условно-графическоеобозначение микросхемы приведено на рис.1.

Рис.1

На рис.1 использованы следующиеобозначения:

A0 ¸ A9 — входы адреса

D0 ¸ D3 — входы / выходы данных

CS — выбор кристалла

RD — вход сигнала считывания

PR — вход сигналапрограммирования

ER — вход сигнала стирания

UPR -вход напряженияпрограммирования

Режимы работы микросхемы представлены в таблице 1.

Таблица 1

A0¸A9

UPR

D1/0

Режим

Roff

Хранение

-33¸-31 B

Общее стирание

—//—

Избирательное стирание

—//—

Запись данных

-33¸5 B

Считывание

2.4.1. Врежиме хранения на вход С подается логический «0», при этом независимоот характера сигналов на других управляющих и адресных входах на выходах данныхустанавливается высокоомное состояние ( Roff ).

2.4.2. Приподаче CS = 1, ER = 0, PR = 1 и RD = 0происходит стирание информации во всех ячейках памяти микросхемы, чтосоответствует для данной микросхемы установление всех ячеек в состояниелогической «1».

2.4.3.При подаче сигналов CS = 1, ER = RD = 0 происходит избирательное стирание информациитолько по одному адресу А, установленному на входах AО ¸ А9 .

2.4.4.Для программирования РПЗУ на вход подается сигналы СS = 1 и PR = 0. При этом обеспечивается запись позаданному адресу А информации, поступившей на входы DО ¸ D3.

2.4.5.Для считывания информации по адресу А на вход микросхемы подаются сигналы СS =RD = 1. Считываемая информация поступает на выходы D0 ¸ DЗ микросхемы.

2.4.6.В режиме стирания и программирования на вход UPR подается повышенноенапряжение -33 ¸-31 В. В режиме считывания это напряжение может иметь любое значение винтервале от -33 В до 5 В.

3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СРЕДСТВИССЛЕДОВАНИЯ

Функциональнаясхема исследуемого устройства представлена на рис.2.

3.1.Исследуемая микросхема запоминающего устройства ДД2 представляет собой РПЗУ сэлектрическим стиранием информации типа КР1601РР1, рассмотренное выше.

3.2.Для задания кода адреса РП3У используются десять кнопок с фиксацией SA7 ¸SA16. Отжатому состоянию кнопки соответствует сигнал логического «0»,нажатому состоянию — сигнал логической «1» ( при этом загорается соответствующийсветодиод ).

3.3.Данные для записи в РПЗУ формируются с помощью генератора пачки импульсов исчетчика СТ ( ДД1 ). Число импульсовзадается с помощью четырех кнопок с фиксацией на блоке К32 под надписью«Программатор СИ». Генератор запускается путем нажатия поочереднокнопок «Устан.О» и “Пуск". Число импульсов подсчитываетсясчетчиком, собранном на микросхеме типа К155ИЕ5, и в двоичном коде через шинныйформирователь ВД подается на вход данных РПЗУ. При необходимости счетчик СТ может быть обнулен с помощью кнопки SA6.

3.4.Шинный формирователь ДДЗ выполняет функцию коммутатора,обеспечивающего заданную пересылку четырехразрядных слов данных. С этой целью вмикросхеме ДДЗ предусмотрены три различные группы входов / выходов.

3.4.1.Входы D1 предназначены для приема данных от внешних устройств ( например,счетчика импульсов ) и пересылки их в РП3У.

3.4.2.Выходы D0 предназначены для передачи считываемых данных на блок индикации БИ2.

3.4.3.Выводы D1/0 представляют собой входы или выходы микросхемы в зависимости отнаправления передачи данных.

3.4.4.При подаче на управляющий вход шинного формирователя Е сигнала логического «0» данные свходов D1 подаются на выходы D 1/0. Приподаче на вход Е сигнала логической «1» данные свходов D 1/0 передаются на выход DО.

3.5.Блок формирования импульсов управленияпредставляет собой устройство, формирующее сигнал управления работой РПЗУ.

3.5.1.В режиме «0бщее стирание» БФИ формирует на входе ER РПЗУ сигналлогического «0». Сигнал формируется с помощью кнопки SА1 на блоке К32путем перевода ее в нажатое состояние и обратно.

3.5.2.В режиме «Избирательное стирание» БФИ формирует на входах ЕР и РР РПЗУ сигналы логического«0». Сигналы формируются с помощью кнопки SА2 путем перевода ее в нажатое состояние иобратно.

3.5.3.В режиме «Запись информации» БФИ формирует сигналы логического«0» на входе PR РПЗУ и на входе Е шинного формирователя. Сигналыформируются с помощью кнопки SАЗ путем перевода ее в нажатое состояние иобратно. Указанные сигналы формируются при условии, что одна из кнопок SА1 или SA2 находится в отжатомсостоянии.

3.5.4.В режиме «Считывание информации» БФИ формирует сигнал логической «1» на входе RD РПЗУ и навходе Е шинного формирователя. Сигналы формируются с помощью кнопки SА4 путем перевода ее в нажатое состояние иобратно. Считывание информациипроизводится из ячейки памяти с заданным адресом А. После считывания данные через шинныйформирователь поступают на блок индикации БИ2.

3.6.Блок индикации БИ1, расположенньй слева на передней панели блока К32, регистрируетчисло, находящееся в счетчике СТ2 ( ДД1). Число представляется в десятичной форме с помощью двух семисегментныхиндикаторов ( третьего и четвертого ). Кнопка " IO |_ 2”, расположеннаяпод индикатором, должна находиться в отжатом состоянии.

Блокиндикации БИ2, расположенный на панели справа, регистрирует данные, считываемыеиз РПЗУ. Информация на блоке индикации может быть представлена как в двоичной,так и в десятичной форме,

3.7.Вышеуказанный ряд питающих напряжений, необходимый для функционирования исследуемогоустройства, формируется с помощью блоковпи-

Рис.2

тания стенда. Для подачинеобходимых напряжений соответствующие кнопки питания должны находиться внажатом состоянии, что сопровождается свечением индикаторов "+5","+15", "-15", "-30".

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Дляисследования режимов работы РПЗУ подготовить исходную информацию в виде блокаданных в двоичном коде и занести эти данные в таблицу (табл.2 ). Значенияданных в десятичном коде предварительно согласовать с преподавателем.

4.1.Исследовать работу РПЗУ в режиме общегостирания информации.

4.1.1.Выполнить операции, указанные в п.3.5.1. с учетом п.2.4., и провести общеестирание информации в РПЗУ.

4.1.2.Провести считывание информации из РПЗУ по 8 последовательно расположеннымадресам, начиная с адреса А = 1.Результаты измерений занести в таблицу ( табл.2 ). Сделать выводы о работе РПЗУв данном режиме.

4.2. Исследовать работу РПЗУ в режиме записиинформации.

4.2.1.Выполнить операции, указанные в п.3.5.3., и провести запись исходных данных по8 последовательно расположенным адресам, начиная о адреса А 1 в соответствии с табл.2

Таблица 2

№ п/п

Адрес

Исходные

данные

Общее

стир.

Запись

Избир.

стир.

Общее

стир.

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

4.2.2. Выполнить операции,указанные в п.4.1.2., и провести считывание записанной в РПЗУ информации.Результаты измерений занести в таблицу (табл.2). Провести сравнение результатовзаписи с исходной информацией.

4.3.Исследовать работу РПЗУ в режиме избирательного стирания.

4.3.1.Выполнить операции, указанные в п.3.5.2. для первых 4-х адресов, начиная садреса А = 1, проведя избирательное стирание информации по указанным адресам.

4.3.2.Провести считывание всего блока из 8-ми данных. Результаты считывания занести втаблицу ( табл.2 ). Сделать выводы о работе РПЗУ в режиме избирательногостирания информации.

4.4.Провести общее стирание информации в РПЗУ, а затем повторное считывание исходногоблока данных, начиная с адреса А = 1. Убедитесь, что информация в заданноммассиве соответствует исходному состоянию и РПЗУ подготовлено к повторномупрограммированию.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Название и цель работы.

2. Основные характеристикиисследуемого РПЗУ.

3. Функциональная схемаисследуемого устройства.

4. Таблица по п.4 и выводы оработе РПЗУ.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение основных видов запоминающих устройств.

2. Назовите отличительныеособенности ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ и РПЗУ.

3. Приведите основные параметрызапоминающих устройств и единицы их измерения.

4. Объясните основные режимыработы РПЗУ.

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ

Щеголева Л.И., Давыдов А.Ф.Основы вычислительной техники и программирования. — М.: Энергоиздат, 1981.