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.

                                    [pic]

                                    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 |X    |Общее стирание        |
|     |    |    |    |       |B       |     |                      |
|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-

                                    [pic]
                                    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 |Общее    |Запись   |Избир.   |Общее    |
|         |         |данные   |стир.    |         |стир.    |стир.    |
|1        |0001     |         |         |         |         |         |
|2        |0010     |         |         |         |         |         |
|3        |0011     |         |         |         |         |         |
|4        |0100     |         |         |         |         |         |
|5        |0101     |         |         |         |         |         |
|6        |0110     |         |         |         |         |         |
|7        |0111     |         |         |         |         |         |
|8        |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          |
|                                                          |           |