Практичне заняття № 7. Завдання на практичне заняття

Завдання на практичне заняття

Синтезувати схему цифрового лічильника секунд і хвилин для секундоміра.

Контрольні запитання

1 Які пристрої називають лічильниками?

2 Наведіть класифікацію лічильників.

3 Поясніть принцип побудови лічильників додавання із послідовним перенесенням.

4 Поясніть принцип побудови лічильників віднімання із послідовним перенесенням.

5 Поясніть принцип побудови лічильників додавання із паралельним перенесенням.

6 Поясніть принцип побудови лічильників додавання на заданий модуль лічби.

Пристрої пам’яті

МЕТА ЗАНЯТТЯ: практично засвоїти принцип побудови і роботи напівпровідникових пристроїв пам’яті.

ТРИВАЛІСТЬ ЗАНЯТТЯ: 2 ауд. год.

Основні теоретичні відомості

Пристрої пам'яті (ПП) призначені для зберігання інформації. Їх широко застосовують в електронній апаратурі різного призначення, зокрема в засобах телекомунікації та обчислювальній техніці, автоматизації керування для зберігання робочих програм, кодів частот, режимів та інших даних. Інформація у таких ПП подається у вигляді комбінацій двійкових цифр лог. 0 та лог. 1 і тому їх називають цифровими.

Пристрої пам'яті поділяють на напівпровідникові, магнітні, оптико‑електронні. Частіше використовують електронні, головним чином, напівпровідникові ПП, та магнітні, магнітних стрічках, гнучких та жорстких магнітних дисках. Пристрої пам'яті поділяють на пристрої оперативної пам'яті (ПОП), пристрої постійної пам'яті (ППП) та пристрої зовнішньої пам'яті (ПЗП).

Напівпровідникові ПП поділяють на статичні та динамічні. У статичних ПП як елементи пам'яті (ЕП) застосовують статичні тригери, які за наявності живлення можуть протягом тривалого часу зберігати установлений стан лог. 0 або лог. 1. У динамічних ПП інформація, подана рівнями напруги (заряду), зберігається в елементі ємності, який виконує функції ЕП. Найчастіше у цьому разі застосовують міжелектродну ємність МДН–транзистора. Через наявність струмів витікання установлений рівень напруги не може зберігатися довго і тому його потрібно періодично відновлювати (регенерувати).

Узагальнена структурна схема статичного ПП, характерна для ПОП і ППП (рис. 7.1, а), містить такі функціональні вузли: нагромаджувач, дешифратор коду адреси (ДШ), вузол введення-виведення (ВВВ), вузол керування (ВК).

а)	б)
в)

а — структурна схема ПП, б — часові діаграми роботи статичного ПП, в — умовне позначення статичного ПП

Рисунок 7.1 – Статичний ПП

Нагромаджувач являє собою сукупність ЕП, кожен із яких зберігає один біт інформації. Групу ЕП, призначену для зберігання одного слова, називають коміркою пам'яті (КП). Схема ПП передбачає можливість звернення до будь-якої КП для записування або зчитування інформації. Для цього служить ДШ. Він перетворює код адреси А_m–1...А₀ на активний сигнал вибору КП. Вузол введення-виведення призначений для підсилення і нормалізації інформаційних сигналів D_n–1...D₀, які подаються на входи ПП під час запису і знімають з виходів ПП під час зчитування. Вузол керування формує внутрішні сигнали керування іншими функціональними вузлами під впливом зовнішніх сигналів: сигналу ("Записування/зчиту­вання"), якщо =0, установлюється режим запису, якщо =1 — режим зчитування; сигналу ("Вибір кристала"), що дозволяє доступ до нагромаджувача по інформаційному входах і виходах, якщо =0, дозволяється доступ до нагромаджувача, якщо =1 — установлюється режим зберігання інформації.

Принцип роботи ПОП (рис. 7.1, а) можна пояснити так. Щоб записати слово D_n–1...D₀ в обрану КП, його треба подати на інформаційні входи D_n–1...D₀. Одночасно на адресні входи А_m–1…A₀ потрібно подати код адреси обраної КП, а на входи керування — сигнали =0, =0 (рис. 7.1, б). Після цих операцій вхідна інформація через ВВВ надійде до нагромаджувача і запишеться в обрану КП. Для забезпечення режиму зберігання достатньо на вхід подати сигнал лог. 1. Режим зчитування реалізується аналогічно режиму записування, але за умови подачі сигналу лог. 1 на вхід .

Роботу ВІМС ПОП під час запису і зчитування інформації ілюструють часові діаграми (рис. 7.1, б). Вони визначають послідовність надходження адресних сигналів і сигналів керування, тривалість сигналів і часові інтервали між ними, а також час, потрібний для виконання операцій запису та зчитування інформації: tц.зап., tц.зч — час циклу запису та зчитування відповідно; tзап — тривалість сигналу запису; tв.a — час вибірки адреси. Ці параметри застосовують для розрахунку швидкодії ПП, побудованого на ВІМС пам'яті.

Основні параметри ПП: інформаційна ємність, розрядність збережуваних слів, швидкодія, споживана потужність.

Динамічні ПОП порівняно зі статичними мають більшу інформаційну ємність. Для ВІМС статичних ПОП характерні суттєві особливості будови і застосування. Ці особливості зумовлено переважно тим, що як комірку пам’яті застосовують ємність МДН-транзистора (рис. 7.2, а). Із появою сигналу вибірки на шині рядка x_i, транзистор VT_ij відкривається і підключає до розрядної шини РШ, конденсатор С_ij. Інформація подається у вигляді напруги на конденсаторі: її наявність відповідає лог. 1, відсутність — лог. 0. Коли конденсатор підключаюють до РШ, відбувається їх взаємодія: під час зчитування заряд конденсатора змінює потенціал РШ, потім ця зміна передається через ВВВ на вихід; під час запису лог. 1, навпаки, заряд вводиться до конденсатора через ВВВ і обрану РШ.

Велика інтегральна мікросхема динамічних ПОП потребує періодичної регенерації збережуваної інформації. Допустимий час зберігання заряду на конденсаторі становить 1–8мс для різних ВІМС. Операція регенерації виконується автоматично в кінці кожного циклу звернення до нагромаджувача. Якщо часовий інтервал між зверненнями до будь-якого ЕП буде неприпустимо великим, тоді для динамічних ПОП передбачають режим примусової регенерації.

а) б)

а — комірка пам’яті динамічного ПП, б — умовне позначення динамічного ПП

Рисунок 7.2 – Динамічний ПП

Великі інтегральні мікросхеми динамічних ПОП характеризуються значно більшою інформаційною ємністю, ніж ВІМС статичних ПОП, оскільки комірки пам’яті динамічних ПОП містять у декілька разів меншу кількість елементів, ніж комірки пам’яті статичного ПОП, і тому на кристалі однієї площини таких елементів можна розмістити значно більше.

Завдання для самостійної підготовки

Засвоїти теоретичний матеріал згідно з такими питаннями.

1 Пристрої пам’яті. Класифікація пристроїв пам’яті. Основні параметри пристроїв пам’яті.

2 Будова і принцип роботи статичних пристроїв пам’яті.

3 Будова і принцип роботи динамічних пристроїв пам’яті.

Дата добавления: 2015-05-09