Исследование работы РПЗУ
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
|