Изучение принципов организации памяти
Отчет
по лабораторной работе
по
дисциплине
«Микропроцессорные
системы»
«Изучение
принципов организации памяти»
1. Исследование стеков
типа LIFO и FIFO
Особенности задания:
) Для стека типа LIFO:
УС указывает на занятую ячейку с
преддекрементом;
начальный адрес ячейки ОЗУ (BP), с которой начинается
стек равен 11;
глубина стека равна 10.
) Для стека типа FIFO:
начальный адрес ячейки ОЗУ (BP), с которой начинается
стек равен 5;
глубина стека равна 8.
ГСА загрузки и извлечения из стека
типа LIFO
Загрузка в стек. Извлечение
из стека.
Функциональная схема стека типа LIFO
2. Назначение сигналов
для работы со стеком LIFO и используемая элементная база для построения
функциональной схемы
+1 - вход сигнала инкрементирования
счетчика (УС) по срезу сигнала;
- вход сигнала декрементирования
счетчика (УС) по срезу сигнала;
D3-D0 - информационные входы занесения данных в счетчик;
С - сигнал занесения данных по
входам D7-D0 в RgO и СТ по срезу сигнала синхронизации;
CRI - вход cигнала записи с МD в RgI по срезу сигнала синхронизации;
А9-А0 - адресные входы микросхемы
памяти;
~CS - вход сигнала выбора
микросхемы памяти;
~W/R - вход управления записью / чтением
в микросхему памяти;
~RD = 0 - cигнал чтения данных из
OЗУ;
~WR = 0 - cигнал записи данных в
OЗУ;
SP-, SP+ - сигналы изменения указателя стека LIFO.
Осведомительные сигналы:
FL - сигнал переполнения стека;
Z - признак пустого стека.
Загрузка в стек.
Извлечение из стека.
ГСА загрузки и извлечения из стека
типа FIFO
Функциональная схема стека типа FIFO
3. Назначение сигналов
для работы со стеком FIFO и используемая элементная база для построения функциональной
схемы
+1 - вход сигнала инкрементирования
счетчика (УС) по срезу сигнала;
- вход сигнала декрементирования
счетчика (УС) по срезу сигнала;
D3-D0 - информационные входы занесения данных в счетчик;
С - сигнал занесения данных по
входам D7-D0 в RgO и СТ по срезу сигнала синхронизации;
CRI - вход cигнала записи с МD в RgI по срезу сигнала синхронизации;
А9-А0 - адресные входы микросхемы
памяти;
~CS - вход сигнала выбора
микросхемы памяти;
~W/R - вход управления записью / чтением
в микросхему памяти;
~RD = 0 - cигнал чтения данных из
OЗУ;
~WR = 0 - cигнал записи данных в
OЗУ;
WR+, RD+ - сигналы изменения указателей стека FIFO.
Осведомительные сигналы:
FL - сигнал переполнения стека;
Z - признак пустого стека.
4. Исследование
ассоциативного запоминающего устройства (АЗУ)
Назначение управляющих сигналов:
СА - вход сигнала записи с МА в RgA
по фронту сигнала синхронизации;
СI - вход cигнала записи с МD в RgI
по фронту сигнала синхронизации;- вход сигнала записи с MD в RgM по фронту
сигнала синхронизации;
~EO - сигнал выдачи данных из RgDO
на MD;
~RD - cигнал чтения данных из АЗУ;
~WR - cигнал записи данных в АЗУ.
Признаки, формирующиеся при чтении:
L0 - в АЗУ не найдено слов с данным
ассоциативным признаком;- в АЗУ найдено одно слово с данным ассоциативным
признаком;- в АЗУ найдено более одного слова с данным ассоциативным признаком.
Признаки, формирующиеся при записи:
L0 - в АЗУ во все ячейки загружены
данные (для всех ячеек признак достоверности данных d=1);- в АЗУ осталась одна
незагруженная ячейка с d=0;- в АЗУ имеется более одной незагруженной ячейки с
d=0.
Функциональная схема для
формирования j-го разряда регистра RgSh
Обозначения на схеме:
D0..D7 - значения из АЗУ для j-ой строки;
M0..M7 - значения маски;
d - бит достоверности для j-ой строки.
5. Исследование
двухпортового ОЗУ
Микропрограмма работы двухпортового
ОЗУ
Назначение управляющих сигналов
EWRA, EWRB - входы разрешения записи
по входам D3-D0 RgA/CT;, UB - входы задания режима работы счетчика инкремент /
декремент;, STB - входы сигнала записи в регистры данных портов А или В;
СA, CB - входы сигнала синхронизации
записи / счета RgA/CT;
~EOA, ~EOB - входы разрешения
выходов регистров данных портов А или В;, STB - входы сигнала записи в регистры
данных портов А или В;
~RA, ~WA, ~EA, ~RB, ~WB, ~EB -
интерфейсные сигналы чтения, записи, выбора канала портов А и В соответственно.
Микропрограмма для реализации стека
типа FIFO на основе двухпортового ОЗУ
Запись по порту А Запись
по порту В Запись по порту А
ГСА микропрограмм для стека типа
FIFO
Функциональная схема
стека типа FIFO на основе двухпортовой памяти
Обозначения на схеме:
Y2
- сигнал записи в RgAA и RgAB;- запись в регистр RGDIOA;
~WRA - разрешение выходов регистра RGDIOA,
запись в RAM по адресу из RGAA
и инкремент RGAA;
~RDB - чтение RAM
по адресу из RGAB, запись в RGDIOB
и инкремент RGAB.
Выводы
память алгоритм стек
запоминающий
В ходе лабораторной
работы были изучены принципы организации и алгоритмы работы следующих видов
памяти ЭВМ: стеки типа FIFO
и LIFO, АЗУ, двухпортовое ЗУ. Были разработаны микропрограммы для работы
с этими типами ЗУ и в соответствии с заданием разработаны следующие
функциональные схемы: стеки типа FIFO
и LIFO, FIFO на основе
двухпортового ЗУ, комбинационная схема из АЗУ.
По результатам исследований
можно сделать следующие выводы:
) ОЗУ типов стека LIFO и FIFO
достоинством является
простота конструкции;
недостаток:
невозможность использования произвольного доступа к памяти, т.к. для адресации
используются счетчики (производится их инкремент или декремент).
) ассоциативное ЗУ
достоинство:
быстродействие, т.к. поиск необходимых данных можно проводить сразу по всем
ячейкам памяти, используя маску;
недостаток: сложность
конструкции.
) Двухпортовое ОЗУ может
выполнять такие операции как: запись по обоим портам, чтение по обоим портам,
запись по одному порту и чтение по другому.
достоинство: увеличенное
быстродействие ОЗУ;
недостаток: высокая
сложность конструкции.
Также, в ходе выполнения
лабораторной работы была отмечена невозможность одновременной записи
данных по обоим портам по одному и тому же адресу.