Лабораторная работа по цифровой схемотехнике " Изучение ОЗУ"
методическая разработка

Сергей Митрофанович Калашников

Лабораторная работа по   цифровой схемотехнике " Изучение ОЗУ"для специалности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы. Использует компонент встроенной библиотеки Logisim, хранящий до 16777216 значений, каждое из которых может включать до 32 битов. Схема может считывать и записывать значения в ОЗУ

Скачать:


Предварительный просмотр:

Лабораторная работа

Тема: Изучение работы   ОЗУ

Краткая теория

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), или   RAM ("Random Access Memory" - память с произвольным доступом), представляет собой область временного хранения данных, при помощи которой обеспечивается функционирование программного обеспечения.  Структура ОЗУ представлена на рисунке 1.

https://fhd.multiurok.ru/7/6/9/7696d07061a9a3c64ec45a41433e7d0d567a0b4c/avtomatizatsiia-poizvodstva-liektsiia-9-tiekhnichieskiie-sriedstva-riealizatsii-informatsionnykh-protsiessov-tsientral-nyie-ustroistva-evm_1.jpeg

Рис.1. Структура ОЗУ

Рис.2. УГО ОЗУ

Выполнение Работы

Компонент ОЗУ,   самый сложный компонент встроенной библиотеки Logisim, хранит до 16777216 значений (это задаётся в атрибуте Разрядность адреса), каждое из которых может включать до 32 битов (задаётся в атрибуте Разрядность данных). Схема может считывать и записывать значения в ОЗУ. Кроме того, пользователь может интерактивно изменять отдельные значения с помощью Инструмента Нажатие, или менять всё содержимое через Инструмент Меню.

Текущие значения отображаются в компоненте. Их адреса перечислены серым слева от области отображения. Значения внутри представлены в шестнадцатеричном виде. Значение выбранного в данный момент адреса будет отображаться негативным текстом (белым по чёрному).

Компонент ОЗУ поддерживает три интерфейса, в зависимости от значения атрибута Интерфейс данных.

Один синхронный порт чтения/записи (по умолчанию).

Компонент имеет один порт на восточном крае, который служит для чтения и записи данных. Что он осуществляет, зависит от значения на входе, отмеченном ld: 1 (или плавающее значение) означает чтение данных по адресу, поданному на западный край компонента, а 0 означает запись данных, поступивших на порт. Для передачи данных в компонент и из него,   нужно использовать компонент Управляемый буфер. Управляемые буфер и инвертор, часто называемые буфер/инвертор с тремя состояниями, имеют однобитный входной контакт на южном крае. Значение на этот управляющем контакте определяет поведение компонента:

  • Когда значение на этом контакте 1, компонент ведёт себя просто как соответствующий компонент (буфер или инвертор (элемент НЕ)).
  • Если же значение равно 0 или неизвестно (например, плавающее), то значение на выходе компонента тоже плавающее.
  • Когда значение - значение ошибки (такое может случится, когда два противоречивых значения поступают на вход), то на выходе - тоже значение ошибки.

Управляемые буферы могут быть полезны, когда   есть провод (часто называемый шина), значение на котором должно соответствовать выходу одного из нескольких компонентов. Размещая управляемый буфер между выходом каждого компонента и шиной,   можно  управлять тем, подаётся выход этого компонента на шину, или нет.

 Западный край (вход, разрядность соответствует атрибуту Биты данных) .

Вход компонента, который будет использован для вычисления значения на выходе, если на управляющем входе 1.

Южный край (вход, разрядность равна 1).

Управляющий вход компонента.

Восточный край (выход, разрядность соответствует атрибуту Биты данных).

Выход компонента, значение на котором будет плавающим, если на управляющем входе 0 или плавающее значение; значение ошибки, если на управляющем входе значение ошибки; или будет вычислено на основе значения западного входа, если на управляющем входе 1.

Атрибуты  компонента RAM

Когда компонент выбран, или уже добавлен, комбинации от Alt-0 до Alt-9 меняют его атрибут Биты данных, а клавиши со стрелками меняют его атрибут Направление.

Направление

Направление компонента (его выхода относительно его входа).

Биты данных

Разрядность входов и выходов компонента.

Размер элемента

(Только для управляемого инвертора) Определяет следует отрисовывать большую или меньшую версию компонента.

Расположение управляющего входа

Расположение управляющего входа, если представить, что мы смотрим со стороны входа на выход: если компонент направлен на восток и значение атрибута - По правую руку, то управляющий вход на юге; а если По левую руку, то на севере.

Метка

Текст внутри метки, привязанной к элементу.

Шрифт метки

Шрифт, которым отрисовывается метка.

Один асинхронный порт чтения/записи

Это тоже самое, что и выше, но в данном варианте нет тактового входа. Значение, поступившее на шину данных, записывается в память, когда значение на входе ld - 0. Если адрес или данные меняются, пока значение на входе ld 0, то происходит дополнительная операция записи. Этот вариант более приближен к интерфейсу многих доступных типов памяти с произвольным доступом.

Раздельные порты чтения и записи

Предоставляются два порта данных - один на западном крае для записи данных, и другой на восточном крае для чтения данных. Этот вариант устраняет необходимость Управляемого буфера, так что он проще в использовании.

Контакты

A на западном крае (вход, разрядность соответствует атрибуту Разрядность адреса)

Выбирает, к какому значению в памяти схема в данный момент получает доступ.

D на западном крае (вход, разрядность соответствует атрибуту Разрядность данных)

Этот вход представлен, только если "Раздельные порты чтения и записи" выбрано для атрибута Интерфейс данных. Когда запрошена запись (через изменение значения на тактовом входе с 0 на 1, пока на входах sel и str 1 или плавающее значение), значение, поданное на этот порт, записывается в память по выбранному в данный момент адресу.

D на восточном крае (вход/выход или выход, разрядность соответствует атрибуту Разрядность данных)

Если на входах sel и ld 1 или плавающее значение, то компонент ОЗУ выдаёт на этот порт значение по выбранному в данный момент адресу. Если представлен один порт чтения/записи, то когда запрошена запись, значение, считанное по этому порту, записывается в память.

str на южном крае (вход, разрядность равна 1)

Запись: этот вход представлен, только если "Раздельные порты чтения и записи" выбрано для атрибута Интерфейс данных. Когда на нём 1 или плавающее значение, тактовый импульс приведёт к записи в память данных, полученных на западном крае (при условии, что на входе sel тоже 1 или плавающее значение).

sel на южном крае (вход, разрядность равна 1)

Выбор кристалла: этот вход включает или выключает весь модуль ОЗУ, в зависимости от того, 1/плавающее значение на нём, или 0. Это вход предназначен в первую очередь для ситуаций, когда у вас есть несколько модулей памяти, только один из которых может быть включен в какой-то момент.

треугольник на южном крае (вход, разрядность равна 1)

Тактовый вход: отсутствует, если значение атрибута Интерфейс данных - "Один асинхронный порт чтения/записи". В других случаях, когда на входе ld 0, и значение на нём меняется с 0 на 1 (и ещё на входе sel 1/неопределённость и на входе clr 0), значение по выбранному в данный момент адресу меняется на значение на контакте D. Но пока на тактовом входе сохраняется 0 или 1, значение входа D не будет записано в память.

ld на южном крае (вход, разрядность равна 1)

Чтение: выбирает, должно ли ОЗУ выдавать (на выход D) значение по текущему адресу. Такое поведение выхода разрешено, если на входе out 1 или неопределённость; если же на входе out 0, тогда никакого значения не будет передано на D, а если порт - совмещённый для чтения/записи, то будет разрешена запись.

clr на южном крае (вход, разрядность равна 1)

Очистка: когда на этом входе 1, все значения в памяти будут фиксированы на 0, вне зависимости от значений на других входах.

Собрать схему, заносящую случайные числа формируемые генератором G в  RAM память.


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Методическое пособие по выполнению лабораторной работы № 6 "Изучение работы программы по организации разделов жесткого диска - FDISK. Изучение работы программы логического форматирования жесткого диска - FORMAT" для МДК.02.02

Методическое пособие создано для реализации основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 230113 Компьютерные системы и комплексы (базовой подгото...

Методическое пособие по выполнению лабораторной работы № 6 "Изучение работы программы по организации разделов жесткого диска - FDISK. Изучение работы программы логического форматирования жесткого диска - FORMAT" для МДК.02.02

Методическое пособие создано для реализации основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 230113 Компьютерные системы и комплексы (базовой подгото...

Методические рекомендации для лабораторных работ по аналоговой схемотехнике

Методические рекомендации разработаны для лабораторных работ по МДК.02.01 "Технология настройки и регулировки радиотехнических устройств и блоков" по дисциплине "Аналоговая схемотехника" по специально...

Контрольно-оценочные средства для профессии 230103.04 Наладчик аппаратного и программного обеспечения по ОП.03 Основы электроники и цифровой схемотехники

Контрольно-оценочные средства для профессии 230103.04 Наладчик аппаратного и программного обеспечения  по ОП.03 Основы электроники и цифровой схемотехники...

Рабочая программа для профессии 230103.04 Наладчик аппаратного и программного обеспечения: ОП.03 Основы электроники и цифровой схемотехники

Рабочая программа для профессии 230103.04 Наладчик аппаратного и программного обеспечения:   ОП.03 Основы электроники и цифровой схемотехники...

Методические рекомендации по выполнению курсовых работ по МДК 01.01 Цифровая схемотехника по специальности Компьютерные системы и комплексы

Методические рекомендации по выполнению курсовых работ по МДК 01.01 Цифровая схемотехника по специальности Компьютерные системы и комплексы...

Практическая работа 1 Изучение RS -триггеров по МДК 01.01 Цифровая схемотехника

Практическая работа 1 Изучение RS -триггеров по МДК 01.01 Цифровая схемотехника Пм.01 Проектирование цифровых устройств специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплеексы...