Полупроводниковые запоминающие устройства

В кружках графа указаны состояния выходов регистра, стрелками обозначены возможные переходы состояний регистра при изменении младшего разряда. Если очередной переход не изменяет состояния регистра, то стрелка замыкается на исходном состоянии.

В генераторах этого типа каждое последующее число последовательности образуется путем сдвига предыдущего числа на один разряд вправо и введением в освободившийся первый разряд нуля или единицы. Такие последовательности называются циклическими.

Генераторы на основе сдвиговых регистров

Основой генератора является сдвиговый регистр с входной комбинационной схемой, вырабатывающей управляющий сигнал z ₀ для установки первого разряда. Если имеется m -разрядный сдвиговый регистр, то с его помощью можно получить последовательности длиной L_n £ 2 ^m.

Построив граф состояний (рис. 7.15), например, трехразрядного регистра со сдвигом вправо, показывающий все возможные переходы при вводе в первый разряд нуля или единицы, можно увидеть, что число реализуемых последовательностей чисел будет весьма значительно.

Рис. 7.15. Возможные графы переходов трехразрядного регистра

Синтез структуры генераторов последовательностей на сдвиговых регистрах, в первую очередь, состоит в нахождении вида функции z ₀.

Рассмотрим методику структурного проектирования генераторов этого типа на примере реализации одной из возможных последовательностей, например 0 – 1 – 3 – 7 – 6 – 5 – 2 – 4. Необходимо выполнить следующие этапы разработки.

1. Для генератора такой последовательности выбирается трехразрядный сдвиговый регистр. Для него, в соответствии с видом требуемой последовательности, составляется таблица переходов состояний разрядов (табл. 7.3).

Таблица 7.3

Номер состояния	Q 2 ^n	Q 1 ^n	Q 0 ^n	Q 2 ^n ^+1	Q 1 ^n ^+1	Q 0 ^n ^+1

2. Составляются карта переходов триггера первого разряда и карта Карно его функции входов z ₀. Обычно, в сдвиговых регистрах используются D- триггеры, поэтому z ₀ = D ₀ (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Карты Карно для триггера первого разряда

3. Находится значение функции D ₀:

.

4. Составление логической схемы генератора выполняется построением управляющей комбинационной схемы, реализующей функцию входов D ₀ , и ее подключением ко входу первого разряда сдвигового регистра (рис. 7.17).

Синтезировав комбинационную схему с перестраиваемой структурой, можно получить ряд различных последовательностей от одного устройства.

Генераторы на основе регистров образуют только циклические последовательности чисел. Для реализации любых нециклических последовательностей требуется использование дополнительных комбинационных преобразователей кодов, включаемых на выходе генератора.

Рис. 7.17. Логическая схема генератора последовательности
на основе регистра

Порядок появления чисел в последовательности можно считать случайным, а повторение чисел происходит через 2 ^m – 1 тактов, поэтому такие схемы называются генераторами псевдослучайных последовательностей. При увеличении m длина псевдослучайных последовательностей быстро возрастает, поэтому генераторы, имеющие m > 10, широко используются в цифровой аппаратуре для формирования множества тестовых сигналов, необходимых для контроля и диагностики неисправностей.

В цифровых системах используются внешние и внутренние запоминающие устройства (ЗУ). Внешние ЗУ до сих пор реализуют на магнитных лентах, магнитных и оптических дисках. Внутренние ЗУ в основном – полупроводниковые – предназначены для хранения промежуточных данных и программ обработки данных. Внутренние ЗУ делятся на оперативные ЗУ и постоянные ЗУ.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) характеризуются возможностью быстрого ввода/вывода (записи/считывания) информации в виде двоичных чисел в свою любую отдельную ячейку. Поэтому синонимом ОЗУ является память с произвольной выборкой (RAM–Random Access Memory).

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) в отличие от ОЗУ используются в основном для считывания записанной в них информации. Запись же осуществляется раз и навсегда в процессе изготовлениямикросхемы. Этот класс ЗУ в зарубежной литературе называют ROM (Read–Only Memory – память только для считывания).

Существует также значительное количество ПЗУ с возможностью однократного программирования их непосредственно пользователем (PROM), а также ПЗУ с возможностью многократной записи в них информации – репрограммируемые ПЗУ (EPROM, EEPROM).

Дата добавления: 2014-01-15