Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти




Скачать 63,11 Kb.
НазваниеЛабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти
Дата публикации02.12.2013
Размер63,11 Kb.
ТипЛабораторная работа
pochit.ru > Информатика > Лабораторная работа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Принципы построения и работы устройств ЭВМ,

содержащих элементы памяти.
1.Цель работы.

Изучение принципов функционирования различных типов триггеров и основных функциональных узлов ЭВМ на их основе.
2.Основные положения.
Узлами ЭВМ являются стандартизованные наборы логических элементов, из которых, как из «кирпичиков», набираются схемы, входящие в состав микропроцессоров, блоков памяти, контроллеров внешних устройств и пр.

Узлы ЭВМ разделяются на:

комбинационные, или узлы, выходные сигналы которых определяются только сигналом на входе, действующим в настоящий момент времени (например, дешифратор). Выходной сигнал дешифратора зависит только от двоичного кода, поданного на вход в настоящий момент времени. Комбинационные узлы называют также автоматами без памяти;

последовательностные (автоматы с памятью) — это узлы, выходной сигнал которых зависит не только от комбинации входных сигналов, действующих в настоящий момент времени, но и от предыдущего состояния узла (счетчик);

программируемые узлы функционируют в зависимости от того, какая программа в них записана. Например, программируемая логическая матрица (ПЛМ), которая в зависимости от встроенной («прожженной») в ней программы может выполнять функции сумматора, дешифратора, ПЗУ.
Триггеры.

В схемах цифровой вычислительной техники в качестве запоминающих элементов широко используются триггеры. Триггер представляет собой устройство с двумя устойчивыми состояниями.

Триггеры классифицируются по ряду признаков. В зависимости от наличия тактирующих входов различают синхронные (есть тактирующие входы) и асинхронные (нет тактирующих входов) триггеры. Наибольшее распространение среди синхронных получили однотактные триггеры, имеющие только один тактирующий вход.

Функциональная классификация характеризует состояние входов и выходов триггера в момент времени до его переключения (t) и после его переключения (t+1).

.На практике используют небольшое число типов триггеров. К ним можно отнести разновидности RS, JK и D-триггеров.

D-триггер находит применение только как синхронный. Остальные из указанных триггеров могут быть как синхронными, так и асинхронными.

Способ функционирования триггеров может быть описан таблицей переходов.

Основные типы триггеров представлены в табл. 1.

Таблица 1

Синхронный D-триггер называют триггером задержки Он осуществляет задержку сигнала на один такт (период следования синхросигналов).

Классификация триггеров по способу записи информации характеризует процесс переключения триггера. Различают следующие типы триггеров:

  1. триггеры, управляемые уровнем сигналов (без внутренней задержки);

  2. триггеры, управляемые перепадом сигналов (с внутренней задержкой).

Триггеры, управляемые уровнем сигналов, изменяют свое состояние непосредственно после поступления на их входы активного вектора входных сигналов.

В триггерах, управляемых перепадом, сигналы на выходе изменяются только после снятия активного вектора входных сигналов.

В синхронных триггерах при изменении вектора входных сигналов необходимо обеспечить изменение только тактирующего сигнала. Если триггер изменяет свое состояние при переходе тактирующего сигнала из 0 в 1, то говорят, что триггер срабатывает по положительному перепаду, а при переходе из 1 в 0 - по отрицательному перепаду тактирующего сигнала.

Характерная особенность синхронных триггеров, управляемых уровнем сигнала C, состоит в том, что при установившемся активном уровне сигнала C они могут переключаться столько раз, сколько раз изменяются информационные сигналы.

В триггерах, управляемых перепадом, в этом случае выходные сигналы Q и изменяются только после снятия активного уровня тактирующего сигнала.

Регистры.

Регистром называется упорядоченная последовательность триггеров, предназначенная для хранения слов и выполнения микроопераций над ними. Микрооперация - это элементарное машинное действие, в результате которого изменяется значение слова или осуществляется его пересылка.

Число разрядов (триггеров) называют длиной регистра. Регистр может находиться в 2N состояниях N-число триггеров), т. е. в него можно записать 2N различных слов.

Различают синхронные и асинхронные регистры.

В синхронных регистрах микрооперации выполняются по тактирующему сигналу C.

В асинхронных регистрах тактирующий вход C отсутствует. Каждая микрооперация выполняется под действием собственного управляющего сигнала.

При выполнении микроопераций в каждом разряде регистры осуществляется одинаковое преобразование информации.

Наиболее часто на регистрах выполняют микрооперации занесения (приема, записи) слова параллельным кодом, сдвига слова а также установки исходного (обычно нулевого) состояния.

Занесение слова осуществляется через информационные входы.

Регистры, на которых выполняются микрооперации сдвига, называются сдвиговыми. Сдвиг слова может быть осуществлен влево (в сторону старших разрядов) или вправо (в сторону младших разрядов) на i разрядов одновременно, где .

Регистры, имеющие цепи как левого, так и правого сдвига, называются реверсивными.

Установка нулевого состояния регистра осуществляется, как правило, через асинхронные установочные входы триггеров.

С помощью регистров можно выполнять и другие преобразования информации, например, поразрядные логические операции: конъюнкция, дизъюнкция, неравнозначность, инвертирование разрядов и т. д.

Выходами регистра бывают непосредственно выходы триггеров, но в ряде случаев в регистры включает элементы, которые осуществляют специальные преобразования информации. Выдача выходной информации регистра может быть осуществлена в прямом коде, в обратном коде или в парафазном коде. Кроме того, регистр может иметь выходы с тремя состояниями (состояние логического нуля, логической единицы и высокоомное состояние).

4-х разрядный сдвиговый регистр на синхронных d-триггерах c инверсными управляющими входами и переключением по переднему фронту синхросигнала изображен на рис.1.



Рис.1. 4-х разрядный сдвиговый регистр.

Счетчики.

Счетчиком называют последовательностную схему, предназначенную для выполнения микрооперации счета и хранения слов. Число разрешенных состояний счетчиков называют его периодом, модулем или коэффициентом пересчета. Счетчики могут быть построены на основе счетных триггеров со специальными межразрядными связями, на основе сдвигающих регистров (кольцевые счетчики) и на основе многоустойчивых элементов.

В данной работе рассматриваются счетчики двух первых типов. Основными временными характеристиками счетчиков являются:

  1. максимальная частота поступления счетных сигналов;

  2. t - время перехода счетчика из одного состояния в другое.

Счетчики со специальными межразрядными связями классифицируются по различным признакам.

По характеру микрооперации счета счетчики подразделяются на суммирующие, вычитающие и реверсивные.

При поступлении очередного счетного сигнала Х содержимое суммирующего счетчика увеличивается на 1, а вычитающего - уменьшается на 1. Реверсивный счетчик может выполнять как микрооперацию суммирования, так и микрооперацию вычитания, в зависимости от значения сигнала на управляющем входе Y (например, при Y = 1 выполняется суммирование, а при Y = 0 - вычитание).

В зависимости от основания системы счисления, в которой осуществляется микрооперация счета, различают двоичные счетчики, двоично-восьмеричные, двоично-десятичные и т. д.

4-х разрядный двоичный счетчик на синхронных d-триггерах c инверсными управляющими входами и переключением по заднему фронту синхросигнала изображен на рис.2.



Рис. 2. 4-х разрядный двоичный счетчик

3. Задание.

Ответить письменно на контрольные вопросы.

4. Содержание отчета.
Отчет должен содержать функциональные схемы, распечатки файлов описания и результатов моделирования всех исследуемых устройств..
5. Контрольные вопросы.


  1. Назовите основные виды узлов ЭВМ.

  2. Составьте таблицы переходов RS-, D- и JK-триггеров.

  3. В чем различие между синхронными и асинхронными триггерами?

  4. Укажите различие между синхронными и асинхронными входами синхронного триггера.

  5. Сколько различных слов можно записать в регистр длиной n?

  6. Какие микрооперации можно выполнять на регистрах?

  7. Какие регистры называются сдвигающими?

  8. Охарактеризуйте, какие преобразования информации осуществляются при выполнении различных микроопераций?

  9. По каким признакам можно классифицировать счетчики?

  10. Как можно установить счетчик в исходное состояние?

Похожие:

Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconОсобенности программирования внешних устройств в учебной микропроцессорной системе
Джон фон Нейман сформулировал свои знаменитые принципы организации и построения электронных вычислительных машин (эвм). Эти принципы...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconВ чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера?
От чего зависит быстродействие устройств (процессора, оперативной памяти, периферийных устройств)?
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти icon«Сети ЭВМ и средства коммуникаций»
На тему: 3 Основные виды архитектур эвм, микро-эвм и пк. Эвм и мультимедиа. 4 Состав устройств, структура и порядок функционирования...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconСредств обработки сигналов
По сути, микропроцессор — это устройство, состоящее из нескольких бис, которые выполняют функции процессора эвм, поэтому микропроцессорные...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconПод архитектурой поднимается состав и принципы взаимодействия всех...
Под архитектурой поднимается состав и принципы взаимодействия всех частей ЭВМ. Составные части, из которых состоит пк называются...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconУрок обобщение. Урок №1 Тема: «Функциональная схема. Принципы построения эвм»
Архитектура ЭВМ. Персональный компьютер. Состав пк. Пользовательские характеристики пк
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconУстройства памяти ЭВМ памятью
Памятью компьютера называется совокупность устройств для хранения программ, вводимой информации, промежуточных результатов и выходных...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconМикропроцессор центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ...
Скорость работы микропроцессора во многом определяет быстродействие компьютера. Он выполняет всю обработку данных, поступающих в...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconКомпьютер. Магистрально-модульный принцип построения
Компьютер (эвм) — электронно-вычислительная машина — это программируемое электронное устройство, предназначенное для обработки и...
Лабораторная работа №2 Принципы построения и работы устройств эвм, содержащих элементы памяти iconПринципы работы и архитектура ЭВМ. Принцип работы ЭВМ
Все функциональные узлы пк связаны между собой через системную магистраль, представляющую из себя более трёх десятков упорядоченных...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница