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:

1) 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.

2) 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;

— 1 — 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;

— 1 — 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;

CM — 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;

L1 — в АЗУ найдено одно слово с данным ассоциативным признаком;

L2 — 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);

L1 — в АЗУ осталась одна незагруженная ячейка с d=0;

L2 — 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;

I0.I7 — эталонные значения;

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;

UA, UB — входы задания режима работы счетчика инкремент / декремент;

STA, 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;

STA, 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;

STA — 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:

1) 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).

2) ассоциативное ЗУ

— достоинство: быстродействие, т.к. поиск необходимых данных можно проводить сразу по всем ячейкам памяти, используя маску;

— недостаток: сложность конструкции.

3) 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.