Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Иерархия запоминающих устройств

Читайте также:
  1. B. Составим структурную формулу соответствующую разрабатываемому устройству
  2. B. Составим структурную формулу соответствующую разрабатываемому устройству
  3. B.Составим структурную формулу соответствующую разрабатываемому устройству
  4. I. Как воздействовала церковная иерархия на Европу
  5. I. Римская иерархия
  6. I. УСТРОЙСТВО ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА
  7. I. УСТРОЙСТВО ШИРОКОУНИВЕРСАЛЬНОГО ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА

Лабораторная работа № 6. Схемы памяти

Цели работы

1. Исследовать работу RS-триггера, синхронного RS-триггера, синхронного D-триггера, 4-разрядного регистра.

2. Исследовать работу схемы памяти 4х3.

 

Теоретическая часть

Память

Иерархия запоминающих устройств

Для современных типов запоминающих устройств характерна следующая закономерность: чем больше емкость, тем ниже стоимость хранения бита, но больше время доступа.

При создании системы памяти ВМ приходится находить компромисс между параметрами стоимости, емкости и быстродействия. Общепринятое решение – построение памяти по иерархическому типу.

 

 

Рис. 1. Иерархия запоминающих устройств

 

Триггеры

Триггер – это устройство памяти, способное хранить один бит информации. Триггер можно построить из двух вентилей ИЛИ-НЕ или двух вентилей И-НЕ.

Хранение информации обеспечивается двумя перекрестными обратными связями (соединением выхода со входом). В отличие от комбинационных схем выходные сигналы триггера определяются не только текущими входными сигналами, но и предыдущим состоянием.

На рис. 2 изображен RS- триггер.

 

Рис. 2. RS-триггер: а – таблица истинности вентиля ИЛИ-НЕ;

б, в – схемы триггера для состояния хранения; г – обозначение на схемах

 

Схема имеет два входа: S (set – установка) и R (reset – сброс). Также имеется два выхода: Q и Q

 

Следовательно, при R=S=0 триггер имеет два стабильных состояния, в которых триггер сохраняет значение, которое присутствовало на выходе Q.

А сейчас давайте рассмотрим, каким образом в триггер записывается информация. Предположим, что S принимает значение 1, в то время как R=0 и Q=0. Тогда входные сигналы верхнего вентиля будут 1 и 0, что приведет к выходному сигналу Q =0. Это изменение делает оба входа в нижний вентиль равными 0, и, следовательно, выходной сигнал – равным 1. Таким образом, установка S на значение 1 переключает состояние с 0 на 1. Такой переход называется «Установка единицы». Установка R на значение 1 при S=0, когда триггер находится в состоянии 0, не вызывает изменений (проверьте).

Аналогично рассуждая, можно понять, что установка S на значение 1 при состоянии триггера 1 (т. е. при Q=l) не вызывает изменений, но установка R=1 при S=0 приводит к записи в триггер нуля («Сброс в ноль»).

Таким образом, при S=1, R=0 в триггер записывается единица, а при S=0, R=1 записывается ноль, независимо от того, в каком состоянии находился триггер.

Если S=R=1, то Q= Q =0. При одновременном возврате входных сигналов к нулю (в состояние хранения) невозможно определить, что будет записано в триггере. Если сигнал S вернется к нулю чуть раньше, то в триггере запишется 0 (так как R ещё равен 1 некоторое время) и наоборот. Из-за неопределенности состояния триггера входы S=R=1 считаются запрещенными.

Чтобы понять, как работает триггер, нужно посмотреть на его работу при различных значениях входных и выходных сигналов. Не поленитесь, перерисуйте несколько раз схему триггера, отмечая входы и выходы, как показано на рис. 2б, в.

Приведем таблицу входов и выходов RS-триггера.

 

Синхронные RS-триггеры. Рассмотренный RS-триггер может записывать и запоминать информацию. Однако он обладает существенным недостатком – у него отсутствуют средства синхронизации, т. е. если сигналы на входы R и S будут приходить неодновременно, триггер станет работать неправильно. Поэтому в схему добавляют сигнал синхронизации и такой триггер называется синхронным RS- триггером.

Рис. 3. Синхронный RS-триггер:

а – схема из вентилей, б – обозначение на схемах

 

Эта схема имеет дополнительный синхронизирующий (он ещё называется тактовым) вход С (от англ. clock – тактовый генератор). Два вентиля И используются в качестве ключей. Если тактовый вход равен 0, то оба выхода вентилей И равны 0 независимо от S и R, и триггер находится в состоянии хранения. При входе С=1 вентили И пропускают сигналы S и R и состояние триггера определяется этими входами подобно обычному RS-триггеру.

Таблица входов и выходов синхронного RS-триггера выглядит следующим образом.

Синхронный D-триггер. Чтобы запрещенного состояния RS-триггера не возникало, нужно предотвратить появление S=R=1. На рис. 3.21 изображена схема триггера только с одним входом D. По сравнению с синхронным RS-триггером в эту схему добавлен только инвертор, роль которого не допустить запрещенное состояние.

Рис. 4. Синхронный D-триггер:

а – схема из вентилей, б – обозначение на схемах

 

Так как входной сигнал в нижний вентиль И всегда является инверсным к входному сигналу в верхний вентиль И, ситуация, когда оба входа равны 1, никогда не возникает.

Особенностью D-триггера является то, что в него записывается значение входа D (конечно, при C=1). Хранение, как и в синхронном RS-триггере, происходит при С=0.

Регистр – совокупность связанных триггеров, которые действуют как единое устройство. Единство действия обеспечивается подключением синхронизирующих входов всех триггеров к одному тактовому сигналу.

Рис. 5. Четырехразрядный регистр

 

Ещё одно определение: регистр – многоразрядная ячейка памяти.

 

Организация памяти

С помощью регистров строится микропроцессорная память – малая по объему и самая быстродействующая (см. рис. 1). Для построения памяти большого объема (например, кэш-памяти или оперативной памяти) используются две основные структуры – с одним дешифратором и с двумя дешифраторами. В качестве запоминающих элементов могут применяться триггеры (кэш-память) или специальные полупроводниковые конденсаторы (оперативная память).

Схема памяти с одним дешифратором. Рассмотрим подробно структуру и принцип действия памяти с одним дешифратором. Пусть в качестве запоминающих элементов выступают D-триггеры.

Чтение и запись производятся одновременно для совокупности бит, называемой словом (word, см. параграф «Ячейки памяти»). Слово в данной схеме образуют три триггера, расположенных горизонтально в ряд. Всего имеется четыре таких ряда, следовательно, схема памяти содержит 4 слова по три бита (обозначается 4х3).

Выбор нужного слова осуществляется при помощи адресных входов и дешифратора. Почему адресных входов два? Потому что два адресных входа позволяют обращаться (адресовать) к четырем ячейкам памяти.

Чтобы это понять, достаточно построить следующий ряд.

На одной адресной линии может быть два сигнала – 0 или 1. Следовательно, она позволяет различать две ячейки памяти с адресами 0 и 1. Две адресные линии позволяют выдать четыре различных сигнала – 00,

01, 10 и 11, поэтому с их помощью можно выбирать одну из четырех ячеек с адресами 0, 1, 2, 3.

Три адресные линии выдают уже восемь сигналов и могут адресовать 8 ячеек памяти.

Таким образом, наблюдается закономерность:


Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 202 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
UNIT 8(32) LEXICAL MINIMUM| Число ячеек памяти, адресуемых N адресными линиями, равно 2N.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.012 сек.)