Элементы памяти компьютера - Томский политехнический

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Элементы памяти ЭВМ
Выполнили студенты ФТИ
Гр. 0А34: Барабаш Н.С., Захаркина Д.А.
Гр. 0А33: Лабыкин М.Б.
Томск - 2013
План доклада
• Понятие цифровых сигналов
• Понятие элементарных логических элементов
• RS-триггер
• D-триггер
• JK-триггер
• Сдвиговые регистры
• Запоминающие устройства: ПЗУ, ППЗУ
• Выводы
2
Цифровые сигналы
 Цифровой сигнал -
чередование двух
четко определенных
напряжений( уровней
напряжений). Для
схем ТТЛ они
принимают значение
от 0 до +5 В
Получение цифровых сигналов
3
Основные логические элементы
 Логический элемент
– это такая схема,
которая основываясь
на входных сигналах,
«может решать» что
ей ответить на выходе
– «да» или «нет»
 Логические элементы,
оперирующие с
двоичными числами,
называются
двоичными
логическими
элементами
4
http://www.bochkavpechatleniy.com/data/photo/17750/women
_brain480_original.jpg
Логический элемент И
 Логический элемент И -
элемент «все или
ничего». Логические
элементы, используемые
в ЭВМ, собраны на
интегральных диодах и
транзисторах
УГО элемента И
Стандартное
обозначение элемента И
(используется вне зависимости
от того, на чем он собран)
5
http://cxem.net/beginner/beginner28.php
Логический элемент ИЛИ
 Логический элемент
ИЛИ - элемент типа
«что-нибудь или все».
Отличительное
свойство элемента
ИЛИ - на выходе
появляется сигнал
низкого уровня, когда
на все его входы
подается сигнал
низкого уровня, во всех
остальных случаях
появляется сигнал
высокого уровня
6
УГО элемента ИЛИ
Стандартное обозначение элемента ИЛИ
http://cxem.net/beginner/beginner28.php
Инвертор
 В схеме инвертора
Стандартное обозначение инвертора
http://cxem.net/beginner/beginner28.php
7
имеется только один
вход и один выход.
Основная функция
инвертора состоит в
том, чтобы
обеспечивать на
выходе сигнал,
противоположный
сигналу на входе
Триггеры
 Логические схемы:
 комбинационные
 последовательностные
В случае
последовательностных
логических схем роль
исходной структурной
ячейки играет триггер
8
 Комбинационные
логические схемы
строятся на основе
логических
элементов
RS-триггер
 RS-триггер имеет два
входа R и S и два
выхода Q и Q. В
триггерах выходы
всегда находятся в
противоположных
состояниях
9
УГО RS-триггера
Обозначение RS-триггера
http://h4e.ru/nizkovoltnaya-apparatura/131-printsip-raboty-rs-triggera
Принцип работы
Таблица истинности
10
Временная диаграмма сигналов
Тактируемый RS-триггер
 Отличие условного
обозначения появление еще одного,
синхронизирующего
входа, обозначение CLK
 Работу тактируемого
RS-триггера
иллюстрируют
временные
диаграммы сигналов
http://www.bestreferat.ru/images/pap
er/13/12/5211213.png
11
Тактируемый RS-триггер
Условное обозначение
12
Чтобы получить
тактируемый RS-триггер
необходимо в схему
обычного триггера
добавить логический
элемент И-НЕ
Состояние выходов тактируемого RS-триггера
может изменяться только в моменты прихода
тактовых импульсов
D-триггер
 У этого триггера
имеется только один
информационный
вход D, а также
синхронизирующий
вход CLK
 D-триггер часто
называют триггером
«с задержкой»
 D-триггер можно
получить из
тактируемого RSтриггера, добавив к
нему инвертор.
УГО D-триггера
13
http://podelise.ru/docs/38901/
JK-триггер
 JK-триггер имеет два
 JK-триггер –
наиболее широко
используемый
универсальный
триггер, обладающий
характеристиками
всех других типов
триггеров
информационных
входа J и K,
синхронизирующий
вход и два выхода
УГО JK-триггера
14
JK-триггер
 Когда на оба входа
J и K подается
уровень
логического 0,
триггер
блокируется, и
состояние его
выходов не
изменяется. В
этом случае
триггер находится
в режиме
хранения
15
Таблица истинности JK-триггера
Регистры сдвига
Работу сдвигового регистра можно наблюдать в
некоторых микрокалькуляторах, где при наборе
каждой новой цифры на клавиатуре числа на
индикаторе сдвигаются влево
Цифровая система, использующая регистры сдвига
16
Последовательные регистры сдвига
На схеме показан регистр, реализованный на четырех Dтриггерах. Такой регистр называется 4-разрядным
регистром сдвига, поскольку он позволяет хранить 4
двоичных разряда данных: A, B, C, D. Термин
«последовательный» означает, что в этот регистр данные
вводятся поразрядно
17
Принцип работы
18
Таблица истинности последовательного
сдвигового регистра
Параллельные регистры сдвига
В приведенном регистре
используются 4 JKтриггера. Важно, что
выходы Q и Q триггера
TD соединены цепью
обратной связи со
входами J и K триггера
TA. Благодаря этому
информация будет
циркулировать по
регистру сдвига
Параллельный регистр на 4-х JK-триггерах
19
Принцип работы
20
Таблица истинности параллельного сдвигового регистра
Запоминающие устройства
Базовым элементом памяти
многих полупроводниковых
запоминающих устройств
(ЗУ) является триггер.
Рассмотренные нами ранее
триггеры и регистры
использовались в качестве
ЗУ для временного
хранения данных
http://injector.narod.ru/chip.htm
21
ПЗУ
 Никогда «не забывают»
содержимого своих ячеек памяти
 Конфигурация нулей и единиц
программируется в ПЗУ при
изготовлении микросхем и
постоянно находится в ЗУ.
 Нельзя внести новую
информацию
 Применяются когда нужно
получать одну и ту же
комбинацию выходных сигналов
 В микроЭВМ используются для
22
хранения часто используемых
программ, программ начального
запуска и других
обслуживающих системных
программ
УГО ПЗУ
http://cdx.pp.ua/pzu.html
ППЗУ
 Пользователь может
УГО ППЗУ
http://podelise.ru/docs/38901/index-5555-3.html?page=5
23
сам
запрограммировать
ППЗУ постоянной
информацией
 Однажды
запрограммируемое
ППЗУ превращается в
обычное ПЗУ
 Существуют стираемые
ППЗУ, после стирания
записанная
информация
полностью удаляется
Вывод
 В докладе были рассмотрены элементарные
логические элементы и их характеристики
 Ознакомились с устройством триггеров и
регистров и способами хранения памяти в ЭВМ
24
Источники
 1. Р. Токхейм «Основы цифровой электроники»
Издательство «Мир», Москва, 1988
 2. http://www.bochkavpechatleniy.com/
 3. http://cxem.net/
 4. http://h4e.ru/
 5. http://www.bestreferat.ru/
25