Регистр предназначенный для последовательного ввода информации (поразрядно), называют последовательным или сдвиговым, так как последовательный ввод связан с перемещением содержимого регистра.
4-х разрядный последовательный регистр
Для полного ввода и вывода 4-х разрядного числа, потребуется 4 тактовые импульса на входе С.
Например, наш необходимо записать в регистр число 1011bin = 11dec .
Числу 1011 соответствует такая последовательность импульсов подаваемых на вход: регистра.
Одновременно с ними на вход С должны подаваться тактовые импульсы и состояние регистров триггера будет изменяться так:
При последовательном считывании данных, на вход С нужно подавать 4 тактовые импульса и считывать, поразрядно, значения введенного слова на выходе. При этом состояние триггеров будет изменяться так:
Организация памяти в системе
Запоминающие устройства предназначены для сохранения информации и обмена ею с другими устройствами.
По функциональному назначению микросхемы памяти делятся на два вида: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ОЗУ (RAM - Random Access Mamory) - предназначены для кратковременного хранения информации.
В процессе работы вычислительной системы информация в ОЗУ может изменяться. ОЗУ работает в режимах записи, чтения и хранения информации. После отключения питания информация в ОЗУ стирается.
Оперативная память подразделяется на два типа: с динамической (Dynamic RAM, DRAM) и статической (Static RAM, SRAM) выборкой.
В динамической памяти значение бита информации в ячейке определяется наличием или отсутствием заряда на миниатюрном конденсаторе, который управляется 1-2 транзисторами.
В статической памяти применены специальные элементы триггеры, имеющие два устойчивых состояния, реализованные на 4-6 транзисторах.
Быстродействие статической памяти SRAM выше, чем быстродействие динамической памяти DRAM, но статическая память SRAM значительно дороже из-за большего числа транзисторов на ячейку'.
(Обычно модули памяти DRAM применяют в оперативной и видеопамяти, а модули SRAM - в качестве быстрой буферной кэш-памяти в процессорах, на системных платах, на жестких дисках.)
Содержимое динамической памяти остаётся неизменным в течение очень короткого промежутка времени, поэтому она должна периодически обновляться. Запоминающим элементом динамической памяти является конденсатор, который может находиться в заряженном или разряженном состоянии. Если конденсатор заряжен, то в ячейку записана логическая единица (1), если разряжен - логический ноль (0). В идеальном конденсаторе заряд может сохраняться сколь угодно долго, но в реальном конденсаторе существует ток утечки, поэтому информация, записанная в динамическую память, со временем будет утрачена, так как конденсаторы ячеек памяти полностью разрядятся. Процесс обновления динамической памяти называется регенерацией памяти (Refresh).
Процессор имеет доступ к данным, находящимся в динамической памяти только в течение циклов, свободных от регенерации. Специальная схема через определённые промежутки времени (например, каждые 2 мс) осуществляет чтение и запись всех ячеек памяти. В эти моменты процессор находится в состоянии ожидания. Автоматическая регенерация памяти происходит также при выполнении каждой операции чтения или записи ячейки памяти.
Ячейки в динамической памяти образуют матрицу, состоящую из строк и столбцов. При считывании данных содержимое одной строки целиком переносится в буфер, который реализован на элементах статической памяти. После этого в строке считывается значение нужной ячейки. При считывании информации из ячеек памяти, происходит её разрушение, поэтому производится перезапись считанной информации, т.е. содержимое буфера вновь записывается в прежнюю строку динамической памяти.
Необходимость периодически обновлять заряд на ячейках динамической памяти приводит к чрезмерному потреблению энергии, что в сою очередь, приводит к разряду батарей ноутбуков, и мобильных телефонов.
ПЗУ (ROM - Read Only Memory) - содержит информацию, которая не изменяется в течение длительного времени во время эксплуатации цифрового устройства.
ПЗУ обычно работает в режимах считывания и хранения информации.
ПЗУ используется для сохранения управляющих программ, стандартных программ решения типовых задач, табличных данных (BIOS) и т.д.
Микросхемы ПЗУ разделяются на те, в которые информация записывается одноразово - то есть, однократно программируемые, и те, в которые информация может записываться многократно - перепрограммируемые.
ROM - это память, доступная только для чтения. Используется в BIOS для хранения постоянных данных. Она не требует энергопитания, т. е., информация в таких микросхемах не стирается, даже если выключить питание компьютера.
Отличие оперативной памяти от постоянной памяти в том, что информация хранится в ней временно, только при включении питания. Но ОЗУ обеспечивает более высокую скорость доступа к данным.
Кроме этого, в современных вычислительных системах существуют специальные виды памяти:
Сверхоперативное ЗУ (СОЗУ) - как правило, встраивается в кристалл процессора и называется кэш (cache), имеет быстродействие, соизмеримое с быстротой процессора, и служит для хранения данных, необходимых для выполнения некоторой текущей последовательности команд программы.
Внешние ЗУ (ВЗУ) - предназначены для хранения больших объёмов информации, но при этом обладают сравнительно низкой скоростью чтения-записи. Обычно выполняются на основе устройств с магнитной записью информации, но могут быть выполнены и на микросхемах, например, на флэш-картах. В этих носителях используются элементы на основе транзисторов с накоплением объёмного заряда. Стирание информации в них выполняется не по-битово, а большими блоками. Это позволяет упростить схемы запоминающих устройств и схемы управления, а значит снизить стоимость системы.
Матричная модель запоминающего устройства.
Микросхемы большой информационной ёмкости реализуют в виде матриц, запоминающие элементы расположены в узлах матрицы. Каждый элемент связан с одной вертикальной и одной горизонтальной адресными шинами.
Основные параметры микросхем запоминающих устройств.
Информационная ёмкость - максимально возможный объём информации, который сохраняется в микросхеме. Рассчитывается в единицах информации - битах, или в словах данных - байтах. Бит сохраняется одним элементом памяти, слово сохраняется в ячейке из группы элементов в 8 бит. Информационная ёмкость современных микросхем измеряется в тысячах (кило), миллионах (мега) и миллиардах (гига) единиц.
Организация запоминающего устройства - может быть различной, поэтому микросхемы одинаковой информационной ёмкости могут иметь различную организацию. Например, существуют микросхемы с организацией 8к*1 и 1к*8. они имеют одинаковую информационную ёмкость 8192 бита, но различную структуру.
Быстродействие микросхем памяти определяется временем чтения, временем записи и продолжительностью цикла чтение-запись.
Время чтения - это интервал времени между моментами появления сигнала чтения на управляющем входе микросхемы и сигналом данных на выходе микросхемы.
Время записи - интервал времени с момента появления сигнала записи на соответствующем управляющем входе и до того момента, когда запоминающие элементы устанавливаются в состояние, соответствующее состоянию записываемых данных.
Длительность цикла «чтение» - «запись» - минимально допустимый интервал времени между режимами чтения и записи, которые наступают последовательно друг за другом.
АЛУ (Арифметическое Логическое Устройство) - устройство, выполняющее в соответствии с кодом на входах арифметические и логические преобразования двоичной информации.
По сравнению с устройствами, работающими по жёсткой, наперёд заданной логической функции, АЛУ представляют собой устройства более высокого класса.
В общем виде операндами АЛУ могут быть: целые и дробные числа, десятичные числа в специальных кодах, алфавитно-цифровые коды, группы однобитовых переменных и т.д.
При построении микропроцессорных систем АЛУ используется в сочетании с регистрами, оперативными запоминающими устройствами и другими узлами.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
