Лабораторная работа № 10. Регистр

 

Цель: Изучение назначения и функций регистра. Знакомство с принципом работы регистров.

Оборудование: Электронная лаборатория Electronics Workbench.

 

Краткая теория

 

Регистры – устройства для временного хранения и преобразования информации в виде много разрядных двоичных чисел. Регистры наряду со счетчиками и запоминающими устройствами являются наиболее распространенными устройствами цифровой техники. При сравнительной простоте регистры обладают большими функциональными возможностями. Они используются в качестве управляющих и запоминающих устройств, генераторов и преобразователей кодов, счетчиков, делителей частоты, узлов временной задержки. Элементами структуры регистров являются триггеры D- или JK- типа с динамическим или статическим управлением. Одиночный триггер может запоминать (регистрировать) один разряд (бит) двоичной информации. Такой триггер можно считать одноразрядным регистром. Занесение информации в регистр называют операцией ввода или записи. Выдача информации к внешним устройствам характеризует операцию вывода или считывания. Запись информации в регистр не требует его предварительного обнуления.

Все регистры в зависимости от функциональных свойств подразделяются на две категории – накопительные (регистры памяти, хранения) и сдвигающие. В свою очередь, сдвигающие регистры делятся по способу ввода и вывода информации на параллельные и последовательно-параллельные и комбинированные, по направлению передачи (сдвига) информации – на однонаправленные и реверсивные.

На рис. 43 показана схема простейшего четырехразрядного регистра на D – триггерах, в котором информация заносится последовательно, начиная с младшего разряда.

Рис.43

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое регистр, какие функции он может выполнять?

2. Назовите типы регистров и их возможные применения.

3.Смодулируйте приведенную выше схему и проанализируйте работу регистра.

 

Лабораторная работа № 11. Оперативное запоминающее устройство

Цель: Изучение назначения и функций оперативного запоминающего устройства. Знакомство с принципом работы оперативного запоминающего устройства.

Оборудование: Электронная лаборатория Electronics Workbench.

 

Краткая теория

 

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) являются неотъемлемой частью микропроцессорных систем различного назначения. ОЗУ делятся на два класса: статические и динамические. В статических ОЗУ запоминание информации производится на триггерах, а в динамических – на конденсаторах емкостью 0,5 пФ. Длительность хранения информации в статических ОЗУ не ограничена, тогда как в динамических ОЗУ она ограничена временем саморазряда конденсатора, что требует специальных средств регенерации и дополнительных затрат времени на этот процесс.

Рис. 44

Рис. 45

 

На рис. 44 показана ячейка статического ОЗУ на D-триггере и вспомогательных логических элементах. Информационный вход ячейки подключен к шине данных D1 одного из разрядов, ее выход – к соответствующей шине D0 через элемент с тремя состояниями U6. Ячейка выбирается сигналами Y=1, X=1, поступающими с дешифратора адреса. При записи в ячейку памяти на D1 устанавливается 1 или 0,на входе WR/RD’ – сигнал 1, в результате чего срабатывают элементы 2И U1, U2. Положительный перепад сигнала с элемента U2 поступает на тактовый вход D-триггера U4 и в нем записывается 1 или 0 в зависимости от уровня сигнала на его D-входе. При чтении на входе WR/RD’ устанавливается 0, при этом срабатывают элементы U1,U3,U5 и на вход РАЗРЕШЕНИЕ ВЫХОДА буферного элемента U6 поступает разрешающий сигнал, в результате чего сигнал с Q-выхода D-триггера передается на разрядную шину D0, состояние которой индицируется логическим пробником IND. Для проверки функционирования ячейки памяти используется генератор слова (рис. 45), выходной код которого соответствует указанным режимам работы ячейки.

Заметим, что запоминающие устройства статического типа отличаются высоким быстродействием и в компьютерах используются в качестве так называемой кэш-памяти.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Какие типы памяти существуют?

2. Чем отличается динамическая память от статической?

3. Смоделируйте и проанализируйте работу ОЗУ, схема которого приведена выше.

 

Литература:

1. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench.– М.: Солон-Р, 2000.- 504с.

2. Ходяков И. А.. Mathcad 6/0 и Electronics Workbench 5.12 в средней школе // Информатика и образование. 1999, №6.

3. Карлащук В. И. Обучающие программы. – М.: Солон-Р, 2001. – 528с.

4. Сулейманов Р. Р., Маликов Р. Ф. Моделирование электрических схем из школьного курса физики в интегрированной системе Electronics Workbench 5.12 // Учитель Башкортостана. 2002. №12.

5. Сулейманов Р. Р. Изучение элементов цифровой техники с использованием электронной лаборатории Electronics Workbench // Информатика и образование.2003.№3.

6. Информатика и информационные процессы. Учебник для 10-11 классов / Н. Д. Угринович. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 512с.

7. Информатика: учеб. пособие для 10-11 классов общеобразовательных учреждений / Л. З. Шауцукова, - 3-е изд. - М.: Просвещение, 2003. - 416с.

8. Изучение основ информатики и вычислительной техники: Методическое пособие для учителей и преподавателей сред. учеб. заведений. Ч. 2 / А. П. Ершов, В. М. Монахов и др. - М.: Просвещение, 1986. - 207с.

9. Изучение основ информатики и вычислительной техники. Пособие для учителя/ А. В. Авербух, В. Б. Гисин, Я. Н. Зайдельман, Г. В. Лебедев. - М.: Просвещение, 1992. - 302с.

10. За страницами учебника информатики: Кн. для учащихся 10-11 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1991. - 352с.

11. Барри Уилкинсон. Основы проектирования цифровых схем.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004, - 320с.