Исследование работы оперативного запоминающего устройства

Цель работы: изучение функциональных возможностей ОЗУ, экспериментальное исследование схемы, реализующей работу ОЗУ.

Общие сведения

Запоминающие устройства служат для хранения информации и обмена ею с другими цифровыми устройствами. Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) относят к адресным ЗУ, т.е. все ячейки памяти в момент обращения к нему равнодоступны. ОЗУ хранят данные, участвующие в обмене при исполнении текущей операции. Эти данные могут быть изменены в любой момент времени. Запоминающие элементы ОЗУ, как правило, не обладают энергонезависимостью, поэтому при отключении схемы от сети они не сохраняют информацию.

Запоминающее устройство состоит из ячеек, каждой из которых присваивается адрес. Таким образом, память можно условно представить набором ячеек (регистров), число которых M, а разрядность N. ОЗУ в данной работе имеет: 4 входа для задания адреса ячейки памяти, значит, содержит 24 = 16 ячеек-регистров; 4 входа для задания данных, значит, каждая ячейка представляет собой 4-разрядный параллельный регистр. Таким образом, данное ОЗУ обладает памятью 64 бита.

Порядок выполнения работы

Оборудование: стенд универсальный, блок питания, плата П6, технологическая карта VI-3.

 

1. Найдите на схеме ОЗУ. Проанализируйте работу схемы:

а) с какого устройства подаются сигналы на входы ОЗУ для задания адреса (входы А1, А2, А4, А8):

 

__________________________________________________________________

б) с какого устройства подаются данные на информационные входы ОЗУ D4 и регистра D8 (входы D1, D2, D4, D8):

 

__________________________________________________________________

2. Данные в схему подаются с помощью суммирующего счетчика D-10, результат которого через мультиплексор D2 подается на 7-сегментный блок индикации. Кроме блока индикации данные из мультиплексора поступают на общую шину, которая подключена к информационным входам всех устройств схемы. Пронаблюдайте это.

3. Схема имеет мультиплексный способ организации общей шины данных: в зависимости от состояния входа А мультиплексор соединяет свои выходы либо со счетчиком, либо с ОЗУ с помощью кнопки SB2 (см. таблицу):

А	Информация на выходах
	X4 X3 X2 X1
	Y4 Y3 Y2 Y1

 

4. Запишите в ОЗУ произвольную информацию. Параллельно фиксируйте свои действия в таблице:

 

Адрес ячейки памяти	Записываемые данные

Вопросы к зачету

1. Для чего предназначено запоминающее устройство?

2. К какому типу ЗУ относится оперативное ЗУ?

3. Что представляет собой устройство памяти?

4. Объясните работу схемы.

 

Лабораторная работа № 9.

Исследование работы модели ЭВМ

Цель работы: изучение функциональных возможностей ЭВМ, экспериментальное исследование работы 4-разрядной ЭВМ.

Общие сведения

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) состоит из следующих блоков: блок ввода данных, процессор, устройства памяти и блок вывода данных. Центральным узлом ЭВМ является процессор, или микропроцессор, в состав которого входит АЛУ, ОЗУ, называемые регистровыми ЗУ, и устройство управления.

В данной работе исследуется модель микропроцессора со встроенным ОЗУ и мультиплексированием общей шины. Принципиальная схема модели ЭВМ содержит следующие устройства:

 

Блок ввода данных	Данные: - операнд А, - операнд В, - код S операции, выполняемой АЛУ, - адрес А ячейки памяти ОЗУ. Состоит: - кнопка SB1, - формирователь F, - счетчик D10.
Процессор	Состоит: - АЛУ D9, - блок оперативных регистров D5, D6, D7, D8, - ОЗУ D4, - устройства управления: дешифратор кода команд D1 и мультиплексор D2.
Блок вывода данных	Состоит: - дешифратор D3, - 7-сегментный блок индикации.

 

Порядок выполнения работы

Оборудование: стенд универсальный, блок питания, плата П6, технологическая карта VI-2.

 

1. Проанализируйте работу схемы.

2. Выполните арифметические и логические действия (задания в конце работы). Выполнение каждого задания фиксируйте в таблице. Для этого:

а) определите очередность выполнения каждого действия в примере;

б) результат выполнения каждого действия заносите в соответствующие ячейки памяти ОЗУ;

в) выполняйте последующие действия, используя в качестве операндов содержимое ячеек памяти ОЗУ.

 

Арифметический пример:

 

 

____________________________________________________________________

 

№	Адрес ячейки памяти ОЗУ, А	Операция	Операнд	S	P0	M	Результат F
А	В

 

Логический пример:

 

 

____________________________________________________________________

 

№	Адрес ячейки памяти ОЗУ, А	Операция	Операнд	S	P0	M	Результат, F	Проверка (в двоичном коде)
А	В

 

Вопросы к зачету

1. Из каких блоков состоит ЭВМ?

2. Каково назначение каждого из блоков?

3. Покажите каждый из блоков на схеме ЭВМ.

4. Объясните, как работает схема на примере выполнения любого действия (на выбор преподавателя).

Варианты заданий для выполнения на модели микроЭВМ

 

Каждый вариант содержит один пример с арифметическими действиями и один пример с логическими действиями.

1 вариант

1.

2.

2 вариант

1.

2.

3 вариант

1.

2.

4 вариант

1.

2.

5 вариант

1.

2.

6 вариант

1.

2.

7 вариант

1.

2.

8 вариант

1.

2.

9 вариант

1.

2.

10 вариант

1.

2.

11 вариант

1.

2.

12 вариант

1.

2.

Литература

1. Воробьев Н.В., Вернер В.Д. Микропроцессоры. Элементная база и схемотехника средств сопряжения: Учеб. Пособие для втузов / Под ред. Л.Н. Преснухина. – М.: Высш. Шк., 1984. – 103 с.

2. Грабовски Б. Краткий справочник по электронике / Пер. с фр. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 416 с.

3. Партала О.Н. Цифровая электроника. – С-Пб: Наука и техника, 2000. – 208 с.

4. Слинкин С.В. Логические элементы и операционные узлы цифровой техники. – Тобольск: Изд-во ТГПИ, 1997. – 66 с.

5. Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В. Железо ПК 2006. – СПб.: БХВ-Петербург. – 448 с.

6. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. – М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 488 с.

7. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 528 с.

8. Ямпольский В.С. Основы автоматики и вычислительной техники. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с.

 

Оглавление

Пояснительная записка……. ……………………………………………….3

Лабораторная работа № 1. Исследование работы основных логических элементов 4

Лабораторная работа № 2. Исследование работы триггеров. 12

Лабораторная работа № 3. Исследование работы регистров. 21

Лабораторная работа № 4. Исследование работы комбинационных преобразователей кодов. 28

Лабораторная работа № 5. Исследование работы счетчиков. 33

Лабораторная работа № 6. Исследование работы сумматора. 40

Лабораторная работа № 7. Исследование работы арифметическо-логического устройства. 43

Лабораторная работа № 8. Исследование работы оперативного запоминающего устройства. 48

Лабораторная работа № 9. Исследование работы модели ЭВМ.. 51

Литература………………………………………………………………….58

 

 

Учебное пособие

 

 

Е.Н. Грибанова

Основы микроэлектроники

Лабораторный практикум