Занятие №2 (ЗУ) (1039376), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 2. Структурная схема ПЗУ

Постоянная, не изменяемая в процессе работы ЭВМ информация записана в накопителе информации (НИ). Как правило, ПЗУ строятся по принципу внешней выборки. Код адреса числа принимается в регистр адреса Рг_а и дешифрируется дешифратором адреса Дш_а. Выходной сигнал с Дш_а используют для возбуждения одного из формирователей адресного тока Фт_а. Выходные сигналы с НИ усиливаются блоком усилителей считывания БУСч и заносятся в виде кода в выходной информационный регистр Рг_и. Необходимая последовательность управляющих сигналов формируется с помощью блока местного управления (БМУ).

Накопители информации строятся с использованием различных запоминающих элементов. По характеру занесения и возможностям замены информации, накопители информации ПЗУ можно разделить на накопители с фиксированной записью информации, электрической перезаписью информации, механической перезаписью информации.

В накопителях первой группы, невозможно изменить информацию. В накопителях второй и третьей группы, называемых иначе полупостоянными (перепрограммируемыми) ЗУ и ЗУ с неоперативной сменой информации, возможно изменение информации вне машины или при нахождении блока внутри машины, но со скоростью меньшей скорости работы машины.

Наибольший интерес представляют электрически программируемые ПЗУ, поскольку электрическая перезапись обеспечивает неоднократную перепрограммируемость содержимого накопителя ПЗУ.

Широкий диапазон применения ПЗУ (ROM) в вычислительной технике обусловлен тем, что они сохраняют данные при выключении питания. Побочным эффектом оказывается невозможность записи. Существует довольно много типов микросхем ROM. В обычные ROM запись осуществляется в ходе технологического процесса производства и в дальнейшем изменить их содержимое невозможно.

Микросхемы программируемых ROM (PROM) выпускаются «чистыми» и допускают запись с помощью программатора. После того как PROM запрограммировано, стереть его содержимое невозможно.

Микросхемы стираемых PROM (EPROM) имеют небольшое окно, через которое их содержимое можно стереть ультрафиолетовым светом. После стирания их можно перепрограммировать с помощью программатора. Эти EPROM получили широкое применение в вычислительной технике.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ)

Внешние ЗУ предназначены для хранения больших массивов информации и работающие со сравнительно малой скоростью. Для построения внешнего ЗУ с большой информационной ёмкостью, высокой надёжностью и малыми аппаратурными затратами, широко используется носитель информации, выполненный в виде тонкого слоя магнитного материала. Этот слой имеет толщину от нескольких единиц до десятков микрометров. Для практического использования он наносится на соответствующую основу в виде ленты, диска, барабана и т. д.

В ЗУ с накопителем на магнитной ленте носитель информации наносится на тонкую ленту из какого- либо полимерного материала. Обычно магнитная лента хранится в кассетах (катушках). Для увеличения информационной ёмкости используют катушки с лентами до нескольких сотен метров. (Например, в аппаратуре магнитной записи АСУ 73Н6 используется магнитная лента длинной 1000 метров.)

Работа запоминающего устройства на магнитной ленте сводится, в простейшем случае, к записи или чтению магнитной головкой импульсов соответствующих символам слова и тактам синхронизации; при этом слова записываются и считываются последовательным кодом.

Достоинства ЗУ с накопителем на магнитных лентах следующие:

• практически неограниченная информационная ёмкость при наличии сменных катушек;

• возможность обмена катушками между вычислительными средствами;

• наиболее низкое отношение стоимости к информационному объёму из всех внешних устройств;

Недостатками являются:

• малая надёжность из-за возможности нарушения покрытия ленты, а также износа головок вследствие контактной записи;

• малое быстродействие.

В ЗУ с накопителем на магнитных дисках магнитный носитель информации (ферромагнитный слой) может быть нанесён с двух сторон на поверхность диска. На концентрических магнитных дорожках таких дисков возможна запись информации подобно записи на граммофонных пластинках. Некоторое количество дисков можно насадить на одну ось. Запись и считывание осуществляют магнитными головками. Может использоваться одна пара плавающих головок во всём устройстве, либо столько пар головок, сколько дисков в устройстве.

Достоинством ЗУ с накопителем на магнитных дисках является:

• значительно большая информационная ёмкость;

• возможность замены части или всех дисков для обмена информацией между ЭВМ;

• небольшая стоимость хранения одного бита информации;

Недостатки:

- более сложное техническое исполнение.

В ЗУ с накопителем на магнитном барабане используют покрытый слоем магнитного материала цилиндр, который вращается вокруг своей оси и блок магнитных головок, производящих запись и считывание информации параллельным кодом вдоль образующей. Число магнитных головок в блоке равно числу блоков, записываемых или считываемых параллельно.

Достоинства:

• компактность и надёжность при величине информационной ёмкости до нескольких миллионов битов и времени выборки в десятки миллисекунд;

• параллельная запись и выборка кодов со считыванием без разрушения информации, запись кодов чисел;

• цикличность (периодичность) считывания,

Недостатки:

• ограниченная информационная ёмкость;

• значительная стоимость;

• сложность эксплуатации.

В современных ПЭВМ в качестве внешних ЗУ могут использоваться носители информации на дискетах и компакт-дисках. В первом случае используется всё тот же ферромагнитный слой, нанесённый на полимерную основу. Во втором случае, для записи больших массивов информации с высокой плотностью, применяется оптический принцип модуляции светового луча, позволяющий фиксировать информацию на носителе.

Стоимость хранения одного бита информации в этих устройствах значительно ниже, а информационная плотность в единице объёма (ёмкость ЗУ) значительно выше.

Буферные запоминающие устройства (БЗУ)

Буферные ЗУ – ЗУ, предназначенные для промежуточного хранения информации при её обмене между устройствами, работающими с разной скоростью. Роль буферных ЗУ, как правило, выполняют регистровые схемы (например, в унифицированных адаптерах сопряжения) или ОЗУ с малой ёмкостью памяти (например, в аппаратуре передачи данных).

1.2. Характеристики запоминающих устройств.

Для сравнения запоминающих устройств различных типов рассматривают их следующие основные параметры:

• информационная ёмкость;

• быстродействие;

• надёжность.

Информационной ёмкостью ЗУ называют наибольшее количество данных, которое может храниться в запоминающем устройстве. Ёмкость ЗУ измеряется количеством ячеек памяти (N), содержащихся в нём, с указанием их размерности n или в двоичных единицах (М) – битах. Очевидно, ёмкость ЗУ в битах определяется выражением: M=Nn (бит)

Иногда ёмкость ЗУ указывают в байтах (1байт = 8бит), килобайтах (1кбайт = 2¹⁰ байт), мегабайтах (1Мбайт = 2¹⁰Кбайт = 2²⁰бит). Ёмкость ЗУ – одна из важнейших характеристик ЭВМ. Она в значительной мере определяет класс решаемых задач и производительность машины.

Быстродействие ЗУ оценивается временем выборки информации (t_в) и циклом обращения (t_ц).

Временем выборки (t_в) называется интервал времени между моментом начала операции считывания и моментом выдачи считанной информации:

t_в =t_п + t_сч , где

t_п – время поиска ячейки по заданному адресу (признаку);

t_сч – время считывания информации из ячейки ЗУ.

Циклом обращения (t_ц) называется интервал времени между двумя последовательными обращениями к памяти. Обычно t_ц > t_в, так как включает в себя время восстановления информации после считывания.

Надежность ЗУ – определяют числовыми значениями параметров конструктивной и информационной надежности.

Конструктивная надежность представляет собой вероятность безотказной работы всех элементов и компонентов ЗУ в заданном интервале времени при определенных условиях эксплуатации.

Информационная надежность определяет способность устройства сохранять, принимать и выдавать требуемую информацию без ее искажения при воздействии различного рода помех и допустимых неблагоприятных отклонениях параметров элементов (устройств) от номинальных значений при изменении условий эксплуатации.

Примечание: При разработке специальных средств вычислительной техники большое значение имеют такие параметры ЗУ, как габариты, масса, мощность потребления. Кроме того, к специальным ЗУ предъявляются особые требования по параметрам механических и климатических воздействий.

1.3 Условные обозначения разновидностей ЗУ.

В технической документации, отечественной и зарубежной литературе приняты следующие условные сокращенные обозначения запоминающих устройств различных типов:

• ОЗУ (RAM) – оперативное запоминающее устройство;

• СОЗУ (RAM) - статическое ОЗУ;

• ДОЗУ (RAMD)- динамическое ОЗУ;

• РОЗУ (RG) – регистровое ОЗУ;

• ПЗУ (ROM) – постоянное запоминающее устройство;

• ПЗУМ (ROM) – масочное ПЗУ;

• ППЗУ (PROM) – ПЗУ, программируемое пользователем;

• ПЛМ (PLM) – программируемая логическая матрица;

• РПЗУ-УФ (EPROM) – репрограммируемое ПЗУ с ультрафиолетовым

стиранием информации;

• РПЗУ-ЭС (EEPROM) – репрограммируемое ПЗУ со стиранием информации электрическим сигналом.

1. Структурная схема ЗУ.

Существует много различных типов ЗУ, отличающихся друг от друга назначением, типом используемых элементов и т.д. Однако все они имеют одинаковую структуру и, как правило, в своем составе содержат: накопитель, каналы записи и воспроизведения (считывания) информации, канал поиска информации, блок управления процессами записи, поиска и воспроизведения информации (блок местного управления). Общая структура ЗУ показана на рисунке 3.

Накопитель (носитель информации) представляет собой запоминающую среду, осуществляющую хранение дискретной информации. В качестве носителя информации широкое применение получили триггеры, ферриты различных типов, магнитные поверхности, линии задержки, микросхемы и т.д. Выбор того или иного вида носителя информации зависит от назначения и требований, предъявляемых к ЗУ, и определяет основные характеристики и принципы построения ЗУ.

Конструктивно накопитель состоит из запоминающих элементов, каждый из которых может хранить одну двоичную единицу информации (бит). Запоминающие элементы объединяются в ячейки, которые обычно в одном ЗУ имеют одинаковую длину. Каждая ячейка имеет свой номер, который называют адресом.

При записи слова в ячейку накопителя ранее хранившееся в ней слово обычно стирается и на его место записывается новое.

При считывании информации из ячейки записанное в ней слово должно сохраниться, что позволяет многократно использовать его в процессе вычислений. В зависимости от свойств запоминающих элементов считывание может происходить с разрушением или без разрушения информации в ячейках. При обращении к ячейкам накопителя, запоминающие элементы которого не сохраняют информацию при считывании, необходимо производить восстановление (регенерацию) считанной информации.

Канал поиска информации предназначен для отыскания ячейки ЗУ, к которой производится обращение по заданному признаку (при записи или считывании). В качестве признака может быть использован адрес ячейки (адресный поиск). В этом случае в регистр признака по кодовым шинам признака (КШП) заносится адрес ячейки. Этот адрес в схеме поиска информации преобразуется в координатные электрические сигналы, с помощью которых отыскивается нужная ячейка.

Канал записи информации

Канал воспроизведения информации

Характеристики

Список файлов учебной работы