Презентация на тему: Лекция 3. Цифровые устройства с внутренней памятью

Учебный курс Введение в цифровую электронику Лекция 3 Цифровые 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).

Простейший триггер на двух элементах 2И-НЕ

D-триггер

Применение триггера: флаг и синхронизация

Построение регистров из триггеров

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.

Тактируемый регистр

Регистр-защёлка

Типы регистров сдвига

Последовательная передача данных

Построение счётчика из триггеров

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.

Типы счётчиков

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.

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.

Обозначения памяти

Генератор последовательности сигналов на ПЗУ

Запись и чтение оперативной памяти

Хранение массива данных в ОЗУ

ОЗУ как информационный буфер FIFO ─ чтение в том же порядке, что и запись; LIFO — чтение в порядке, противоположном записи.

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).