Перед решением этой задачи необходимо изучить материал [1, с. 173-181; 2, с. 8 - 45; 10].
1. УГО микросхемы и назначение выводов можно найти в Приложении В. Более подробное описание микросхем ЗУ приведено в [10; 12].
2. Тип микросхемы ЗУ можно определить по маркировке (Приложение Б) и по условному графическому обозначению (Приложение А). Организация и емкость микросхемы памяти определяется по числу адресных и информационных входов/выходов. По формуле (17) можно выполнить расчет емкости ЗУ.
Е = n∙2m , (17)
где m – число адресных входов;
n – разрядность хранимых слов;
Е – емкость.
Пример.
Задана микросхема К1500РУ073. Режим работы - запись числа 1011(2) в ячейку памяти с адресом 1001101(2).
 |
1. Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рис. 13.
Рис.13. УГО микросхемы К1500РУ073
Эта микросхема является оперативным запоминающим устройством, на что указывает обозначение на УГО – RAM и третий элемент маркировки – РУ. Может работать в трех режимах: запись, хранение и чтение информации. При высоком уровне на входе CS микросхема переводится в режим хранения. На выходах устанавливаются низкие уровни. При CS = 0 и
WR/RD = 0 (на УГО этот вывод обозначен 
) возможна запись числа, установленного на входах DI0 – DI3. При CS = 0 и при WR/RD = 1 микросхема переводится в режим чтения. На выходах DO0 – DO3 устанавливается код числа записанного в ячейку памяти, адрес которого установлен на входах А0 – А5. У микросхемы выходы выполнены по схеме с открытым эмиттером, на что указывает символ - 
. Микросхема выполнена по технологии ЭСЛ. По электрическим параметрам микросхема совместима с ЭСЛ – схемами. Микросхема имеет организацию 64´4, т.е. 64 слова (шесть адресных входов) по 4 бита (шина данных вход и выход – четырехразрядная).
Назначение выводов:
А5 – А0 адресные входы;
DI3 - DI0 – входы данных;
DO3 – DO0 – выходы данных;
– запись/чтение. При значении сигнала «1» – чтение;
CS – разрешение обращения к микросхеме. При CS=0 обращение разрешено.
2. Значение сигналов на входах и выходах указано на рис. 14. Производится запись числа 11(10) в ячейку памяти с адресом 37(10).
3. Если на адресных входах установлен код 1001012, то выбрана будет ячейка памяти находящаяся в 5 строке и 2 столбце. Всего столбцов 4, строк- 16.
А5 А4 | А3 А2 А1 А0
номер столбца номер строки
 |
Рис. 14 - Совместное действие сигналов обращения к памяти
Задача № 5
Задан алгоритм цифрового автомата, необходимо рассмотреть следующие вопросы:
1. По заданному алгоритму функционирования определите состояние цифрового автомата, постройте граф функционирования.
2. Закодируйте полученные состояния, т.е. буквенным значениям состояний присвойте двоичный код, определите необходимое количество триггеров для построения регистра памяти.
3. Постройте таблицу функционирования цифрового автомата.
4. По таблице функционирования определите логические выражения для комбинационной части узла, упростите их и преобразуйте в базис, определенный заданием.
5. Выберите микросхемы, необходимые для построения схемы цифрового автомата, представьте их графическое обозначение, дайте описание микросхем, составьте таблицы учета и электрических параметров микросхем.
6. Постройте схему цифрового автомата.
7. Проверьте и дайте описание работы цифрового автомата на переходе.
Таблица 15. Варианты заданий
| Номер алгоритма | СерияИМС | Тип триггера |
| К155 | ТМ2 | |
| К555 | ТВ9 | |
| КР1533 | ТМ8 | |
| КР1533 | ТВ11 | |
| ТВ6 | ||
| КР1531 | ТВ15 | |
| К564 | ТВ1 | |
| КР1533 | ТВ6 | |
| КР1531 | ТМ9 | |
| К555 | ТВ6 |
Варианты алгоритмов даны в Приложении Г.
При оформлении графического материала необходимо соблюдать требования ГОСТ 2.743-91, ГОСТ 19.701-90, ГОСТ 2.105-95.
 |
Рис. 16. Элементы алгоритма
Размер а выбирается из ряда 10, 15, 22 мм. Допускается увеличивать размер а на число, кратное 5. Размер b равен 2а.
Основные понятия о цифровом автомате
Цифровые автоматы - это логические устройства, в которых помимо логических элементов имеются элементы памяти. Значение выходных сигналов такого устройства зависит не только от аргументов на входе в данный момент времени, но и от предыдущего состояния автомата, которое фиксируется элементами памяти. В качестве элементов памяти могут использоваться триггеры. Каждое внутреннее состояние цифрового автомата определяется исходным состоянием триггеров и последова-тельностью входных сигналов, действующих на входе в данный момент времени, поэтому такие устройства называются последовательностными схемами. К последовательностным схемам можно отнести: триггеры, счетчики, регистры. В общем случае структурная схема цифрового автомата может быть представлена в виде набора трех узлов: комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования сигналов управления триггерами и, собственно, памяти (рис. 16).
На вход комбинационной схемы управления триггерами поступают комбинации входных сигналов x1, x2,... xk, комбинации сигналов, отражающих состояние элементов памяти Q1, Q2,... Qm. С учетом этих множеств, комбинационная схема формирует серии сигналов, управля-ющих состоянием триггеров. Кодовые комбинации состояния триггеров образуют внутренние состояния цифрового автомата, которые принято обозначать буквой а.
Комбинационная схема формирования выходных сигналов создает сигналы y1, y2,... yp. которые могут использоваться для управления некоторыми узлами, для активизации процессов в других схемах. Эти сигналы могут зависеть только от внутренних состояний: в этом случае устройство принято называть автоматом Мура. А если выходные сигналы зависят и от входных сигналов х1,х2,... хк, то - автоматом Мили.
Таким образом, для задания цифрового автомата необходимы три множества:
- множество входных сигналов: x1,x2,... xк;
- множество выходных сигналов: y1, y2,... yp;
- множество внутренних состояний: а1, а2,... аz.
На указанных трех множествах задают две функции: функцию переходов и функцию выходов.
Для автомата Мили эти функции имеют вид:
a(t +1) = f(a(t), (x(t)) (19)
y(t) = j(a(t), x(t)); (20)
где a(t+1) - новое состояние цифрового автомата;
a(t) - предыдущее состояние автомата;
y(t) - выходные сигналы текущего времени;
x(t) - сигналы на входе в данный момент времени.
Для автомата Мура:
a(t+1) = f(a(t), x(t)) (21)
y(t) = j(a(t)). (22)
Рис. 17. Управляющее устройство со схемной логикой
Последовательность действий автомата по формированию выходных сигналов и сигналов управления триггерами с учетом входных сигналов может быть задана с помощью алгоритма. Алгоритм фактически является формализованным представлением задачи по построению цифрового устройства, где определены группы выходных сигналов для инициализации устройств схемы (например, операционного устройства процессора в зависимости от поступления тех или иных входных сигналов - х). Задавать цифровой автомат удобно с помощью графа.
Графом называется непустое конечное множество узлов (вершин) вместе с множеством дуг (ветвей), соединяющих пары различных узлов. Граф обычно представляется в наглядной форме, при этом вершины изображаются точками или кругами, которые помечаются с целью идентификации, а ветви изображаются линиями, соединяющими соответствующе узлы. Если каждой дуге также приписано направление, то такой граф называется ориентированным. Если направления не указаны, то граф называется неориентированным. Данные представления полезны ввиду их наглядности. Вершины обычно соответствуют объектам некоторого вида (в цифровом автомате - внутренним состояниям), а дуги - физическим или логическим связям между ними. Таким образом, графы можно использовать для математического моделирования самых разнообразных систем и структур: электрических схем, вычислительных сетей и т.д.