Цифровые устройства с внутренней памятью

Учебный курс Введение в цифровую электронику Лекция 3 Цифровы е устройства с внутренней памятью кандидат технических наук, доцент Новиков Юрий Витальевич Особенности устройств с внутренней памятью  Строятся на основе логических элементов (НЕ, И, ИЛИ, буферы);  Состояния выходных сигналов определяются не только текущими входными сигналами, но и предшествующей историей (память);  Сохраняют информацию во внутренней памяти до тех пор, пока есть питание, при выключении питания информация пропадает;  При включении питания информация во внутренней памяти не определена (может быть любой);  Примеры устройств: триггеры, регистры, счётчики, оперативная память (ОЗУ). 2 Простейший триггер на двух элементах 2И-НЕ  R – сброс (Reset),  S – установка (Set),  Q и -Q – прямой и инверсный выходы триггера. 3 D-триггер Входы -S 1 1 1 1 1 1 -R 1 1 1 1 1 1 C X X X 01 01 1 10 Выходы D X X X 1 X X X Q -Q 1 1 Не определено 1 1 Не меняется Не меняется Не меняется 4 Применение триггера: флаг и синхронизация 5 Построение регистров из триггеров  Параллельный регистр — для хранения кодов.  Регистр сдвига — для преобразования параллельного кода в последовательный и обратно. 6 Виды параллельных регистров  Регистры, срабатывающие по фронту управляющего сигнала (тактируемые регистры). Изменение состояния — по фронту сигнала С. До прихода следующего фронта — хранение.  Регистры, срабатывающие по уровню управляющего сигнала (регистры-защёлки). Если сигнал С=1, то выходные сигналы повторяют входные. Если сигнал С=0, то запоминание и хранение входных сигналов. 7 Тактируемый регистр -WE 1 Входы C 01 01 1 X D 1 X X X Выходы Q 1 Не меняется Не меняется Не меняется 8 Регистр-защёлка -EZ 1 Входы C 1 1 X D 1 X X Выходы Q 1 Не меняется Z-состояние 9 Типы регистров сдвига Входы C 1 01 01 D X X 1 Q0 1 Выходы Q1 … Не меняется Не меняется Q0 … Q0 … Q7 Q6 Q6 10 Последовательная передача данных 11 Построение счётчика из триггеров 12 Функции счётчиков Счёт входных импульсов; Деление частоты входного сигнала; Формирование сигналов заданной длительности; Формирование последовательностей сигналов; Измерение временных интервалов; Часы (таймер); Синтез (формирование) частоты; Измерение частоты входного сигнала; Последовательный перебор кодов (например, адресов памяти);  Последовательный перебор каналов (входных и выходных) — с дешифратором или мультиплексором.          13 Типы счётчиков 14 Типы памяти  Постоянная память (ПЗУ, ROM) — энергонезависимая, хранит записанную информацию постоянно;  Программируемая постоянная память (ППЗУ, PROM) — информация перезаписывается ограниченное число раз, энергонезависимая.  Оперативная память (ОЗУ, RAM) — информация перезаписывается неограниченное число раз, хранится при включённом питании:  Статическая оперативная память — не требует регенерации для хранения;  Динамическая оперативная память — необходима регенерация для хранения. 15 Основные понятия памяти  Ячейка памяти — элемент, хранящий информацию (например, триггер, регистр);  Адрес памяти — код номера ячейки памяти;  Разрядность памяти — разрядность каждой ячейки;  Организация памяти — объём и разрядность памяти: 1К х 16, 16М х 8, 1Г х 1.  Запись памяти — обновление содержимого ячейки памяти, определяемой адресом;  Чтение памяти — вывод содержимого ячейки памяти, определяемой адресом.  Регенерация — необходимое регулярное освежение информации в динамической памяти. 16 Обозначения памяти 17 Генератор последовательности сигналов на ПЗУ 18 Запись и чтение оперативной памяти 19 Хранение массива данных в ОЗУ 20 ОЗУ как информационный буфер  FIFO ─ чтение в том же порядке, что и запись;  LIFO — чтение в порядке, противоположном записи. 21 Применение буферной памяти  Обеспечение независимой работы двух устройств, обменивающихся информацией через буфер;  Согласование скоростей обмена различных устройств;  Постепенное накопление информации перед передачей одним массивом;  Выборочное чтение информации, переданной одним массивом;  Передача информации пакетами со стандартным обрамлением (управляющая информация). 22