МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. Баумана ФАКУЛЬТЕТ ВОЕННОГО ОБУЧЕНИЯ ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА Военная кафедра № 1
ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ТЕМА № 4 КОМПЛЕКС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ АСУ ЗАНЯТИЕ № 2 ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА СВ
Учебные и воспитательные цели занятия: 1. Изучить общие сведения о запоминающих устройствах, назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02 2. Изучить назначение, состав блока ДЗУЭ-8 К-М, устройство и работу частей блоков ЗУ-02 и ДЗУ-Э-8 К-М
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. 3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 1. 1. Классификация запоминающих устройств. 1. По методу поиска информации ЗУ подразделяются на адресные и безадресные. В адресных ЗУ поиск информации осуществляется по адресу ячейки памяти, в которой она хранится. Безадресные ЗУ можно разделить на ассоциативные и магазинные (стековые).
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 2. По способу записи и считывания многоразрядных слов ЗУ делится на параллельные и последовательные. В параллельных ЗУ n – разрядное слово записывается и считывается одновременно всеми своими разрядами. В связи с этим в устройстве должно содержаться n идентичных записывающих и считывающих элементов. В последовательных ЗУ запись и считывание производится последовательно во времени – разряд за разрядом. Это увеличивает время обращения к ЗУ, однако объём оборудования уменьшается.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 3. По способу хранения информации различают статические и динамические ЗУ. В статических ЗУ хранимая информация фиксируется (неподвижна) по отношению к носителю в течение всего времени хранения. Примерами статических ЗУ являются устройства на ферритовых сердечниках, электронно–лучевых трубках и т. д. В динамических ЗУ информация находится в непрерывном движении по отношению к запоминающей среде. В таких ЗУ слова информации хранятся путём непрерывной их циркуляции по некоторой замкнутой цепи (ЗУ на линиях задержки).
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 4. По характеру обращения к ячейкам памяти различают ЗУ с последовательным и произвольным обращением. В ЗУ с последовательным обращением считывание (запись) информации производится в строго определённом порядке при обязательном перемещении носителя относительно считывающих и записывающих элементов. Примерами ЗУ с последовательным обращением являются ЗУ на магнитных лентах, барабанах, дисках. Для ЗУ с последовательным обращением время обращения не постоянно и зависит от расположения ячейки на носителе по отношению к записывающим и считывающим элементам. В ЗУ с произвольным обращением время, необходимое для записи или считывания слова информации, является постоянной величиной, практически не зависящей от того, к какой ячейке ЗУ производится обращение, и определяется только быстродействием схем, осуществляющих выборку. Примером такого ЗУ может служить ЗУ на ферритовых сердечниках.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 5. По характеру считывания информации ЗУ делятся на устройства со считыванием без разрушения и с разрушением информации. В последнем случае для сохранения информации необходимо её восстановление. 6. По функциональному назначению общепринятой считается следующая классификация ЗУ: регистровые, сверхоперативные, постоянные и полупостоянные, внешние, буферные запоминающие устройства.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Основу регистровой памяти составляют регистры. Регистр (RG) - это узел вычислительной машины представляющий собой упорядоченную совокупность электронных запоминающих элементов с системой управления входными и выходными сигналами и предназначенный для выполнения следующих основных микроопераций над n- разрядным входным кодом X 1 X 2 X 3…Xn-1 Xn: - установка (сброс) регистра в состояние 000 … 00; - установка регистра в состояние 111 … 11; - приём и хранение в регистре кода числа X 1 X 2 X 3…Xn-1 Xn, где Xi (i=1, 2, 3…n)- двоичное значение переменной данного разряда, равное « 0» или « 1» ;
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. - передача числа из регистра в прямом или обратном коде; - сдвиг хранимого в регистре кода на заданное число разрядов вправо или влево; - преобразование представления кода из параллельной формы записи в последовательную и, наоборот, приёме или выдаче n- разрядного кода.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Сверхоперативные ЗУ (СОЗУ, RAM)- ЗУ, имеющие быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора, и служащие для хранения ряда чисел, необходимых для выполнения некоторой текущей последовательности команд программы.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ, RAM) ОЗУ – ЗУ, имеющие информационную ёмкость, достаточную для выполнения программ или их частей, и работающие с циклом, который в несколько раз больше цикла работы процессора. ОЗУ служат для хранения исходных данных, программ, промежуточных и окончательных результатов решения. ОЗУ находится в функциональных отношениях с процессором при реализации процесса обработки данных, и является основным внутренним ЗУ машины.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Основной составной частью микросхемы ОЗУ является массив элементов памяти ЭП, объединённых в матрицу накопителя. Каждый ЭП имеет свой адрес. Для обращения к ЭП необходимо его «выбрать» с помощью кода адреса, сигналы которого подводят к соответствующим выводам микросхемы. Разрядность кода адреса m, равная числу двоичных единиц в нём, определяет информационную ёмкость микросхемы ОЗУ, т. е. число ЭП в матрице, которое равно 2 m. Например, микросхема, у которой число адресных входов равно m=10, содержит в матрице 210=1024 ЭП, т. е. имеет информационную ёмкость 1024 бит = 1 Кбит.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, ROM), полупостоянные запоминающие устройства (ППЗУ, PROM) Постоянные и полупостоянные ЗУ предназначены для хранения информации, которая не изменяется в процессе решения задачи: различные константы, таблицы, программы специализированных ЭВМ.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Структурная схема ПЗУ
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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 Рга и дешифрируется дешифратором адреса Дша. Выходной сигнал с Дша используют для возбуждения одного из формирователей адресного тока Фта. Выходные сигналы с НИ усиливаются блоком усилителей считывания БУСч и заносятся в виде кода в выходной информационный регистр Рги. Необходимая последовательность управляющих сигналов формируется с помощью блока местного управления (БМУ).
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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;
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Недостатки ЗУ с накопителем на магнитных лентах следующие: - малая надёжность из-за возможности нарушения покрытия ленты, а также износа головок вследствие контактной записи; - малое быстродействие.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. В ЗУ с накопителем на магнитных дисках магнитный носитель информации (ферромагнитный слой) может быть нанесён с двух сторон на поверхность диска.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Буферные запоминающие устройства (БЗУ) Буферные ЗУ – запоминающие устройства, предназначенные для промежуточного хранения информации при её обмене между устройствами, работающими с разной скоростью. Роль буферных ЗУ, как правило, выполняют регистровые схемы
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 1. 2. Характеристики запоминающих устройств. Для сравнения запоминающих устройств различных типов рассматривают их следующие основные параметры: - информационная ёмкость; - быстродействие; - надёжность.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Быстродействие ЗУ оценивается временем выборки информации (tв) и циклом обращения (tц). Временем выборки (tв) называется интервал времени между моментом начала операции считывания и моментом выдачи считанной информации: tв =tп + tсч , где tп – время поиска ячейки по заданному адресу (признаку); tсч – время считывания информации из ячейки ЗУ. Циклом обращения (tц) называется интервал времени между двумя последовательными обращениями к памяти. Обычно tц > tв, так как включает в себя время восстановления информации после считывания.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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. Общие сведения о запоминающих устройствах. 1. 4. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. 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.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Канал поиска информации предназначен для отыскания ячейки ЗУ, к которой производится обращение по заданному признаку (при записи или считывании).
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Общая структурная схема ЗУ.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Канал записи информации обеспечивает запись информации в заданную ячейку. Информация по кодовым шинам записи (КШЗП) поступает на входной регистр числа. Усилители записи формируют кодовые электрические сигналы, под воздействием которых происходит запись информации в выбранную ячейку. Канал воспроизведения информации осуществляет считывание информации из выбранной ячейки накопителя. Считанная информация в виде кодовых электрических сигналов поступает на усилители воспроизведения, где усиливается, выделяется из помех и заносится на выходной регистр числа. Блок местного управления по сигналам центрального управления формирует управляющие сигналы, обеспечивающие работу всех элементов и узлов ЗУ в режимах записи и чтения (воспроизведения) информации.
1. Общие сведения о запоминающих устройствах. Различают два основных режима работы ЗУ. 1)Режим записи числа в ЗУ. Он состоит из двух этапов: поиска ячейки и записи в нее информации. 2) Режим чтения (воспроизведения) числа. Он заключается в считывании информации из выбранной ячейки.
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. 2. 1 Назначение и состав ЗУ-02. Запоминающее устройство ЗУ-02 предназначено для приема, временного хранения и выдачи информации в виде двоичных чисел.
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. Структурная схема блока ЗУ-02
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. Основными элементами структурной схемы ЗУ – 02 являются: 1. магистральные усилители (приёмники и передатчики) (ТЭЗ СНШ – 182 -06 (3), СНШ – 182 -07 (4)); 2. схема управления (ТЭЗ ЛУС – 7 -645); 3. схема приёма и контроля кода адреса (ТЭЗ ЛУС – 7644); 4. регистр числа (ТЭЗ ЛУС – 7 -644); 5. оперативная память (ТЭЗ 85 -024 ИЛИ 766 (4)); 6. согласователи уровня (ТЭЗ ЛНС – 38 -006 (2)); 7. блоки питания ВН – 163 (2).
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. Магистральные усилители – приёмники служат для приёма сигналов с магистрали адреса МА, магистрали записи МЗп, шины признака записи Пзп, синхроимпульсов СИ 1…СИ 4 и СИС 1…СИС 4 и передачи их в другие элементы ЗУ – 02. Магистральные усилители – передатчики используются для передачи в процессоры (Вч. У, УО) кода числа по магистралям чтения , а сигналов «Занят» , «Готов» , «Сбой А» в устройство управления каналов (УК)
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. Схема управления в зависимости от принятых сигналов формирует необходимые сигналы для управления работой блока ЗУ – 02. К этим сигналам относятся: СИРА – сигнал занесения адреса в регистр оперативной памяти; «СТРОБ Чт» - сигнал, по которому считанная информация выдаётся в магистраль чтения; VE – сигнал разрешения выборки элементов памяти при чтении (записи) информации из оперативной памяти ; VWVR – признак чтения – записи; СИРЧ – занесения кода числа на регистр числа.
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. Схема приёма и контроля адреса осуществляет приём адреса, размножение кода адреса и передачу его в оперативную память блока ЗУ – 02. Регистр числа предназначен для приёма кода числа от процессоров (Вч. У, УО). Оперативная память позволяет принимать, хранить и выдавать 4096 36 разрядных чисел.
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. 2. 2 Основные технические характеристики блока ЗУ-02. 1. Емкость модуля оперативной памяти ОЗУ-4 К-36 рассчитана на хранение 4096 36 -ти разрядных слов. 2. Модуль ОЗУ-4 К-36 может работать в следующих режимах : - “ Чтение “ и “ Модифицированная запись “. 3. Период работы модуля в режиме “ Чтение “ не менее 2 мкс, в режиме “ Модифицированная запись “ не менее 2 мкс + Т, где Т - время между выдачей абоненту числа и приемом числа от абонента по сигналу «Обращение-2» .
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. 4. Входными сигналами ЗУ-02 являются : - шестнадцатиразрядный КОД АДРЕСА МА 16 р. . . МА 31 р - два контрольных разряда МА 2 кр и МА 3 кр - дополнение до нечетности каждого байта - признак режима Записи (ПЗп) ; - тридцатишестиразрядный код числа МЗп 0 р. . . МЗп 31 р, Мзп 0 кр. . . Мзп 3 кр ; - синхроимпульсы СИ 1 -СИ 4, СИС 1 -СИС 4 ; - сигнал обращения на чтение «Обращение-1» ; - сигнал обращения на запись «Обращение-2» . Все входные сигналы имеют положительную полярность, длительность от 300 до 600 нс и амплитуду не менее 2, 6 В.
2. Назначение, состав и основные технические характеристики блока ЗУ-02. Взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме. 5. Выходными сигналами ЗУ-02 являются : ______ - Занято – сигнал, запрещающий обращение к блоку ЗУ 02 до завершения начатого цикла работы; _____ - Готов – сигнал, сообщающий о готовности блока ЗУ-02 к выдаче информации абоненту; - тридцатишестиразрядный код числа МЧт 0 р. . . МЧт 31 р, МЧт 0 кр. . . МЧт 3 кр; _____ - Сбой – сигнал о несоответствии результата свертки кода любого байта кода адреса контрольному разряду данного байта.
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. ДЗУ состоит из следующих функциональных блоков : - усилители-согласователи приемников (УСогл. 1) ; - регистр кода адреса (Рг. А) ; - схема контроля адреса (К) ; - схема дешифраторов адреса (ДШ) ; - схема формирователей адресных токов (Ф) ; - накопитель (8 кассет П; 5, 6, 7 -ая кассеты – тестовые, остальные – рабочие); - усилители считывания (УС) ; - регистр кода числа (Рг. Ч) ; - блок местного управления (БМУ) ; - усилители согласователи передатчиков (Усогл. 2).
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Усилители – согласователи приемников (Усогл. 1) служит для приема из магистрали адреса сигналов кода адреса и кода контроля адреса. Регистр кода адреса (Рг. А) служит для хранения принятых кода адреса
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Схема контроля адреса (К) служит для контроля когда Схема дешифраторов адреса (ДШ) служит для преобразования двоичного кода адреса в 6 групп позиционного кода.
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Структурная схема ДЗУ-Э-8 К-М
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Схема формирователей адресных токов Ф служит для организации опроса схемы памяти П по любому из 8192 адресов. Накопитель памяти П служит для записи и хранения 8192 36 -разрядных слов.
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Усилители считывания (УС) служат для приема считанной с накопителя памяти информации и усиления принятых сигналов. Регистр кода числа (Рг. Ч) служит для приема и хранения кода числа с кассеты УС.
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Блок местного управления (БМУ) служит для приема управляющих сигналов от устройства управления каналом (УК): “Обращение-1“, “Установка 0”, “Блокир. контроль” и выработки сигналов управления остальными функциональными блоками ДЗУ.
3. Назначение, состав блока ДЗУ-Э-8 К-М. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э -8 К-М по структурной схеме. Усилители-согласователи передатчиков (УСогл. 2) служат для передачи кода числа в магистраль чтения, а сигналов “Занято”, ”Сбой”, ”Готов” в устройство управления каналами (УК).
ОТЧЕТНОСТЬ: Студенты в конце занятия отвечают на следующие вопросы: 1. Классификация запоминающих устройств. 2. Характеристики запоминающих устройств. 3. Условные обозначения разновидностей ЗУ. 4. Работа ЗУ по структурной схеме. 5. Назначение, состав, технические характеристики ЗУ-02. 6. Работа блока ЗУ-02 по структурной схеме. 7. Назначение и состав блока ДЗУ-Э-8 к-М. 8. Взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э-8 к-М по структурной схеме. ЗАДАНИЕ НА САМОПОДГОТОВКУ: - Изучить классификацию запоминающих устройств - Изучить взаимодействие элементов блока ЗУ-02 по структурной схеме - Изучить взаимодействие элементов блока ДЗУ-Э-8 к-М по структурной схеме
Скачать презентацию МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им Н Э Баумана
5-2 (ЗУ_СВ).ppt