|
Исследование работы РПЗУ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №
4
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ
РЕПРОГРАММИРУЕМ0ГО ПОСТОЯННОГО
ЗАПОМИНАЮЩЕГО
УСТР0ЙСТВА
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью
настоящей работы является исследование особенностей функционирования больших
интегральных схем ( БИС ) репрограмируемых постоянных запоминающих устройств (
РПЗУ ) в режиме записи и считывания информации.
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ПОЛ0ЖЕНИЯ
2.1. Устройства хранения информации занимают
значительное место в структуре современных цифровых вычислительных систем.
Особую роль при этом играют полупроводниковые запоминающие устройства,
предназначенные для построения внутренней памяти ЭВМ. К устройствам данного
класса относятся оперативные запоминающие устройства ( ОЗУ ), постоянные запоминающие
устройства ( 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. Они характеризуются
высоким быстродействием, однако при отключении питания информация, записанная в
0ЗУ данного типа, стирается.
П3У
предназначены для длительного хранения информации многократного использования (
константы, таблицы данных, стандартные программы и т.д. ). Запись информации в
ПЗУ производится в процессе их изготовления. ПЗУ функционируют только в режиме
считывания и сохраняет информацию при отключении питания.
В
отличии от ПЗУ программируемые ПЗУ позволяют пользователю производить
однократную запись ( программирование ) информации по каждому адресу. Основным
режимом работы ППЗУ также является режим считывания информации.
Исследуемые
в настоящей работе РПЗУ сохраняют информацию при отключении источников питания,
а также допускают возможность ее многократной перезаписи электрическими
сигналами непосредственно самим пользователем, что имеет принципиальное
значение при отладке тех или иных систем. В отличие от ОЗУ быстродействие этих
устройств в режиме записи информации значительно ниже, чем в режиме считывания информации.
В связи с этим можно считать, что основным режимом работы РПЗУ является режим
считывания информации.
2.3.
Основными определяющими параметрами запоминающих устройств являются информационная
емкость и быстродействие. В качестве единицы измерения информационной емкости
используются 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.
Информационная
емкость 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.
Емкость
ППЗУ типа К155РЕЗ равна
Синф = 32 х 8 бит = 256 бит = 32 байта.
Такая
форма записи характеризует также и организацию памяти. Так, в приведенном
примере ОЗУ типа К155РУ1 содержит 16 слов с разрядностью 1, а ППЗУ типа К155РЕЗ
содержит 32 слова с разрядностьв 8.
Быстродействие
запоминающего устройства характеризуется величиной времени обращения. Время
обращения - это интервал времени от момента подачи сигнала записи или
считывания информации до момента завершения операции, т.е. минимальный интервал
времени между двумя последовательными сигналами обращения к запоминающему устройству.
Это время может составлять от долей до единиц микросекунд в зависимости от типа
устройства.
2.4.
В качестве примера запоминающего устройства рассмотрим БИС РПЗУ типа КР1601РР1
информационной емкостью
Синф 1К х 4 = 4 Кбит (1К = 210 =1024
).
Условно-графическое
обозначение микросхемы приведено на рис.1.
Рис.1
На рис.1 использованы следующие
обозначения:
A0 ¸ A9 - входы адреса
D0 ¸ D3 - входы / выходы данных
CS - выбор кристалла
RD - вход сигнала считывания
PR - вход сигнала
программирования
ER - вход сигнала стирания
UPR -вход напряжения
программирования
Режимы работы микросхемы представлены в таблице 1.
Таблица 1 CS ER PR RD A0¸A9 UPR D1/0 Режим 0 X X X X X Roff Хранение 1 0 1 0 X -33¸-31 B X Общее стирание 1 0 0 0 A —//— X Избирательное стирание 1 1 0 0 A —//— D1 Запись данных 1 1 1 1 A -33¸5 B D0 Считывание
2.4.1. В
режиме хранения на вход С подается логический "0", при этом независимо
от характера сигналов на других управляющих и адресных входах на выходах данных
устанавливается высокоомное состояние ( Roff ).
2.4.2. При
подаче CS = 1, ER = 0, PR = 1 и RD = 0
происходит стирание информации во всех ячейках памяти микросхемы, что
соответствует для данной микросхемы установление всех ячеек в состояние
логической "1".
2.4.3.
При подаче сигналов CS = 1, ER = RD = 0 происходит избирательное стирание
информации только 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 по
заданному 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 повышенное
напряжение -33 ¸
-31 В. В режиме считывания это напряжение может иметь любое значение в
интервале от -33 В до 5 В.
3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СРЕДСТВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Функциональная
схема исследуемого устройства представлена на рис.2.
3.1.
Исследуемая микросхема запоминающего устройства ДД2 представляет собой РПЗУ с
электрическим 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 соответствующий
светодиод ).
3.3.
Данные для записи в РПЗУ формируются с помощью генератора пачки импульсов и счетчика СТ ( ДД1 ). Число импульсов задается с
помощью четырех кнопок с фиксацией на блоке К32 под надписью "Программатор
СИ". Генератор запускается путем нажатия поочередно кнопок
"Устан.О" и “Пуск". Число импульсов подсчитывается счетчиком,
собранном на микросхеме типа К155ИЕ5, и в двоичном коде через шинный
формирователь 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 в
микросхеме 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 от направления
передачи данных.
3.4.4.
При подаче на управляющий вход шинного формирователя Е сигнала логического "0" данные с входов D1 подаются на выходы D 1/0. При подаче на
вход Е
сигнала логической "1" данные с входов D 1/0 передаются на выход DО.
3.5.
Блок формирования импульсов управления
представляет собой устройство, формирующее сигнал управления работой РПЗУ.
3.5.1.
В режиме "0бщее стирание" БФИ формирует на входе ER РПЗУ сигнал
логического "0". Сигнал формируется с помощью кнопки SА1 на блоке К32
путем 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 и обратно.
3.5.3.
В режиме "Запись информации" БФИ формирует сигналы логического
"0" на входе PR РПЗУ и на входе Е шинного формирователя. Сигналы
формируются с помощью кнопки SАЗ путем перевода ее в нажатое состояние и
обратно. Указанные сигналы формируются при условии, что одна из кнопок SА1
или SA2 находится в отжатом
состоянии.
3.5.4.
В режиме "Считывание информации" БФИ
формирует сигнал логической "1" на входе RD РПЗУ и на
входе Е шинного формирователя. Сигналы формируются с помощью кнопки SА4 путем перевода ее в нажатое состояние и
обратно. Считывание информации
производится из ячейки памяти с заданным адресом А. После считывания данные через шинный формирователь поступают
на блок индикации БИ2.
3.6.
Блок индикации БИ1, расположенньй слева на передней панели блока К32,
регистрирует число, находящееся в счетчике
СТ2 ( ДД1 ). Число представляется в десятичной форме с помощью двух
семисегментных индикаторов ( третьего и четвертого ). Кнопка " IO |_ 2”,
расположенная под индикатором, должна находиться в отжатом состоянии.
Блок
индикации БИ2, расположенный на панели справа, регистрирует данные, считываемые
из 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 исследуемого
устройства, формируется с помощью
блоков пи-
Рис.2
тания стенда. Для подачи
необходимых напряжений соответствующие кнопки питания должны находиться в
нажатом состоянии, что сопровождается свечением индикаторов "+5" ,
"+15" , "-15" , "-30".
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для
исследования режимов работы РПЗУ подготовить исходную информацию в виде блока
данных в двоичном коде и занести эти данные в таблицу (табл.2 ). Значения
данных в десятичном коде предварительно согласовать с преподавателем.
4.1.
Исследовать работу РПЗУ в режиме общего
стирания информации.
4.1.1.
Выполнить операции, указанные в п.3.5.1. с учетом п.2.4., и провести общее
стирание информации в РПЗУ.
4.1.2.
Провести считывание информации из РПЗУ по 8 последовательно расположенным адресам,
начиная с адреса А = 1. Результаты
измерений занести в таблицу ( табл.2 ). Сделать выводы о работе РПЗУ в данном
режиме.
4.2. Исследовать работу РПЗУ в режиме записи
информации.
4.2.1.
Выполнить операции, указанные в п.3.5.3., и провести запись исходных данных по
8 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 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 результатов
записи 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 с
адреса А = 1, проведя избирательное стирание информации по указанным адресам.
4.3.2.
Провести считывание всего блока из 8-ми данных. Результаты считывания занести в
таблицу ( табл.2 ). Сделать выводы о работе РПЗУ в режиме избирательного
стирания информации.
4.4.
Провести общее стирание информации в РПЗУ, а затем повторное считывание
исходного блока данных, начиная с адреса А = 1. Убедитесь, что информация в
заданном массиве соответствует исходному состоянию и РПЗУ подготовлено к
повторному программированию.
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Название и цель работы.
2. Основные характеристики
исследуемого РПЗУ.
3. Функциональная схема
исследуемого устройства.
4. Таблица по п.4 и выводы о
работе РПЗУ.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение основных видов запоминающих устройств.
2. Назовите отличительные
особенности ОЗУ,ПЗУ, ППЗУ и РПЗУ.
3. Приведите основные параметры
запоминающих устройств и единицы их измерения.
4. Объясните основные режимы
работы РПЗУ.
7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
Щеголева Л.И., Давыдов А.Ф.
Основы вычислительной техники и программирования. - М.: Энергоиздат, 1981.
ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Цель работы 1 2. Основные теоретические положения 1 3. Описание объекта и средств исследования 3 4. Порядок выполнения работы 6 5. Содержание отчета 7 6. Контрольные вопросы 7 7. Список использованной литературы 7
|
|
|
