ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА.
1. Завдання на курсове проектування
2. Особливості побудови блоків пам'яті
3. Опис принципів роботи розроблюваних блоків.
3.1. Розробка електричних схем блоків ПЗУ і ОЗУ.
3.2. Розробка селектора адреси.
3.3. Тимчасова діаграма роботи БП.
4. Розрахунок електричних параметрів блоку пам'яті.
Графічна частина.
1. Функціональна схема блоку пам'яті.
Література



ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА.

1. Завдання на курсове проектування

Розробити блок пам'яті мікропроцесорної системи, де: обсяг ПЗУ становить 20К * 8 і будується на мікросхемах К556РТ20 обсяг ОЗУ становить 10К * 8 і будується на мікросхемах К132РУ9А серія мікросхем що використовуються як дешифратор, буферів шин і т.д. - 1554
Режими роботи блоку пам'яті визначаються зовнішніми керуючими сигналами MEMWR, MEMRD.
2. Особливості побудови блоків пам'яті
Компактна мікроелектронна "пам'ять" широко застосовується в сучасній електронній апаратурі самого різного призначення. У ЕОМ пам'ять визначають як функціональну частину, призначену для запису, збереження і видачі команд і оброблюваних даних. Комплекс технічних засобів, що реалізують функцію пам'яті, називають запам'ятовуючим пристроєм (ЗП).
Для забезпечення роботи процесора (мікропроцесора) необхідні програма, тобто послідовність команд, і дані, над якими процесор виробляє приписувані командами операції. Команди і дані поступають в основну пам'ять ЕОМ через пристрій вводу, на виході якого вони одержують цифрову форму представлення, тобто форму кодових комбінацій О і 1. Основна пам'ять, як правило, складається з ЗУ двох видів - оперативного (ОЗУ) і постійного (ПЗУ).
Оперативне ЗУ, щоб зберігати змінною інформацією, воно допускає зміну свого вмісту в ході виконання процесором обчислювальних операцій з даними. Це означає, що процесор може вибрати (режим зчитування) з ОЗП код команди і дані і після обробки помістити в ОЗП (режим запису) отриманий результат. Причому можливе розміщення в ОЗУ нових даних на місцях колишніх, які в цьому випадку перестають існувати. Таким чином, ОЗУ може працювати в режимах запису, зчитування й зберігання інформації.
Постійне ЗУ містить інформацію, яка не повинна змінюватися в ході виконання процесором програми. Таку інформацію складають стандартні підпрограми, табличні дані, коди фізичних констант і постійних коефіцієнтів і т. п. Ця інформація заноситься в ПЗП попередньо, і в ході роботи процесора може тільки читатися. Таким чином ПЗУ працює в режимах зберігання і зчитування.
Функціональні можливості ОЗУ ширше, ніж ПЗУ: ОЗУ може працювати як ПЗУ, тобто в режимі багаторазового зчитування одноразово записаної інформації, а ПЗУ як ОЗУ використано бути не може, оскільки не дозволяє в процесі роботи змінити, занесеного в нього інформацію . У свою чергу, ПЗУ має перевагу перед ОЗУ у властивості зберігати інформацію при збої та відключенні живлення. Ця властивість отримало назву енергонезалежність. Оперативне ЗУ є енергозалежності, тому що інформація, записана в ОЗУ, втрачається при збої живлення.
Для мікросхем пам'яті, що випускаються вітчизняною промисловістю, характерні широка номенклатура типів, значне, різноманітність варіантів конструктивно-технологічного виконання, великий діапазон функціональних характеристик і значень електричних параметрів, істотні відмінності в режимах роботи і в областях застосування.
Мікросхеми пам'яті виготовляють за напівпровідникової технології на основі кремнію з високим ступенем інтеграції компонентів на кристалі, що визначає їх приналежність до великих інтегральних схем (ВІС). Конструктивно БІС 'пам'яті являє собою напівпровідниковий кристал з площею в декілька десятків квадратних міліметрів, укладений у корпус.
Мікросхеми пам'яті для побудови блоку пам'яті мікропроцесорної системи вибирають, виходячи з наступних даних: необхідна інформаційна ємність і організація пам'яті, швидкодія (час циклу звернення для запису або зчитування), тип магістралі (інтерфейсу), характеристики ліній магістралі (навантажувальна здатність по струму і ємності, вимоги до пристроїв введення-виведення підключаються вузлів та ін), вимоги до енергоспоживання, необхідність забезпечення енергонезалежності, умови експлуатації, конструктивні вимоги.
3. Опис принципів роботи розроблюваних блоків.
      
У розробляється блоці пам'ять підключена до мікропроцесора (МП) за допомогою трьох шин: шини даних (ШД), шини адреси (ША) і шини управління. При зверненні до пам'яті МП виставляє по ША адреса комірки пам'яті (ЯП), а по ШУ - сигнал MEMRD в циклі читання пам'яті або MEMWR в циклі запису (мал. 3.1). Причому ці сигнали управління активно низькі і одночасно ніколи не можуть бути активними. У циклі читання інформація передається по ШД з пам'яті в МП, а в циклі запису - з МП в пам'ять. Якщо ж до пам'яті звернення немає, то її виходи відключені від ШД. Описаний алгоритм роботи пам'яті реалізовується схемою управління, яка входить до складу розробляється блоку.


Пам'ять МПС включає в себе ПЗУ, призначений для зберігання програм, різних констант, табличних даних і т.д., і ОЗУ, яке використовується для зберігання проміжних даних і масивів даних, що надходять з зовнішніх пристроїв, організації стекові пам'яті і т.д. Область адрес ЯП ПЗУ лежить починаючи з нульового до максимального, який визначається інформаційним обсягом цього вузла, слідом за якими розташовуються адреси ЯП ОЗУ.
Таким чином до складу розробляється блоку пам'яті входить блок ПЗУ, блок ОЗУ і схема управління.

3.1. Розробка електричних схем блоків ПЗУ і ОЗУ.
      
Задані мікросхеми ПЗУ К556РТ20 і ОЗУ К132РУ9А мають об'єм 1К * 8 та 1К * 4 відповідно.
Для збільшення "ширини" вибірки необхідно об'єднати відповідні адресні входи і входи управління мікросхем пам'яті. Зі сказаного випливає, що для мікросхем ПЗУ, збільшення "ширини" вибірки не потрібно, а для ОЗУ потрібно об'єднати 2 мікросхеми.
Для збільшення інформаційної ємності об'єднуємо відповідні входи і відповідні виходи для ПЗУ - 20 мікросхем, а для ОЗП - 20 мікросхеми. Отримаємо інформаційну ємність відповідно 20К * 8 і 10К * 8.
Для зменшення ємнісний навантаження системної шини внутрішні шини адреси і даних блоків підключаємо до неї через буферні формувачі побудовані на мікросхемах К1554АП6. Причому розіб'ємо БП на дві складові частини: блок ПЗУ і блок ОЗУ. Входи і виходи цих блоків підключимо до різних буферним формувача.
Складемо карту пам'яті заданого пристрої:
 
3.2. Розробка селектора адреси.
Так як вибір між блоками ПЗУ і ОЗУ здійснюється розрядами адреси (А12? А14), будемо використовувати ці адреси для синтезування схеми селектора адреси.
Синтезуємо схему селектора адреси за допомогою карт Карно.

Для керування роботою селектора адреси використовуємо сигнали і, так як певний блок вибирається низьким рівнем сигналу.
Селектор адреси виробляє сигнали AS0 і AS1, при зверненні до ПЗУ і ОЗУ, відповідно. При цьому обидва цих сигналу активно низькі. Сигнали AS0 або AS1 тільки тоді будуть вибирати один з блоків пам'яті, коли один із сигналів MEMWR або MEMRD буде активним низьким. Якщо ж сигнали будуть активно високими, то це буде забороною звернення до пам'яті.

4. Розрахунок електричних параметрів блоку пам'яті.
Максимально допустима кількість об'єднуються входів Кi мікросхем пам'яті визначимо з того, що сумарні струми навантаження для високого та низького рівнів сигналу і емкостная навантаження не повинні перевищувати значень, допустимих для виходу буферного каскаду, що використовується в даному колі:
де IOH, IOL, COL - максимально допустимі значення струмів навантаження високого та низького рівнів і ємності навантаження буферного елемента, IIH, IIL, CI - вхідні струми високого та низького рівнів і ємність входів, СМ - ємність монтажу.

При розрахунку динамічних параметрів розробленого блоку пам'яті врахуємо той факт, що часи затримок поширення сигналу, вказані для ємності навантаження CL = 50 пФ. Скорегуємо значення часів затримок поширення сигналів в більшу сторону з розрахунку: - 0.07 нс/пФ.

Потужність, що споживається блоком пам'яті, (PCC) визначається як сума середніх потужностей, які споживаються мікросхемами пам'яті і логіки, на яких реалізовані схеми управління.
     
Графічна частина.

1. Функціональна схема блоку пам'яті.

Література

1. Єрмаков О. Є., Єрмакова О.П. Завдання на курсову роботу з методичними вказівками з дисципліни «Схемотехніка»/РГОТУПС. -М.: 1999. -10 С.

2. Єрмаков О. Є., Схемотехніка ЕОМ. Навчальний посібник. -М.: РГОТУПС, 1997. -352 С.
  
3. Застосування мікросхем пам'яті в електронних пристроях: Довідник/О. М. Лебедєв - М.: Радіо і зв'язок, 1994. -216 С.
  
4. Шило В. Л. Популярні цифрові мікросхеми: Довідник. - Ч.: Металургія 1989. - 352 с.

5. Петровський І. І., Прібильскій А. В., Логіка ІС КР1533, КР1554:/Довідник. - М.: БИНОМ, 1993.