Разработка программной модели памяти FIFO, LIFO

Указания по выполнению лабораторной работы.

Для того чтобы приступить к изучению лабораторной роботы РЗУ типа LIFO необходима запустить программу Microcap7. Запуск программы производится двойным щелчком мыши на значок МС7 в каталоге программы или на рабочем столе. Окно программы изображено на рисунке 7.4. Для того чтобы открыть схему LIFO необходимо в появившемся окне нажать кнопку FILE которая расположена в верхнем левом углу на панели команд, после чего в появившемся меню выбрать строку Open, как показано на рисунке 7.5. Далее в открывшемся окне приводится содержание каталога данных DATA (рисунок 7.6). В нём находятся файлы схем. Из списка выбираем файл под названием LIFO.CIR. После того как выделили файл необходимо нажать кнопку Открыть. В результате загружается схема памяти типа LIFO, показанная на рисунке 7.7.

На схеме нанесены метки, в виде точек с названием узлов, которые необходимы для спецификации переменных, выводимых на графики. Нанесение меток производится инструментом Text Tool, щелчком курсора по необходимому узлу, или цепи схемы.

Для того чтобы посмотреть работу схемы необходима выполнить моделирование схемы в режиме анализа. Режим анализа запускается по команде Analysis после этого в развернувшемся меню выбрать пункт Transient (рисунок 7.8). В появившемся окне Transient Analysis Limits задаются выражения, по которым можно будет отследить ход работы схемы

(рисунок 7.9). Так по шкале Х будет откладываться переменная Т (время), а для шкалы Y зададим следующие выражения:

- R - обнуление регистров;

- D0 - DS3 - четырех разрядное слово поступающее в стек

- Q0 - Q3 - выводы контроля данных при записи, хранении, чтения.

- М0 М1 - входы выбора режима работы стека;

В строке Time Range задаёт длительность моделирования 3u что соответствует 3 мс.

После того как заполнены все необходимые строки окна Transient Analysis Limits это окно можно закрыть нажав на кнопку - (закрыть) при этом все введенные параметры сохранятся. Это делается для того чтобы перейти в режим анимации. Режим анимации - это один из способов просмотра результатов моделирования. После нажатия в режиме Analysis на кнопку (Animation) выводится диалоговое окно (рисунок 7.10), в котором выбирается способ построения графиков:

Don?t wait - выключение режима анимации (построение графиков без дополнительной задержки), обеспечивается максимальная скорость построения графиков;

Wait for Key Press - задержка построения очередной точки графиков до каждого нажатия клавиш;

Wait for time Delay - включение режима анимации, при котором очередная точка графиков строится с указанным запаздыванием (по умолчанию установлено запаздывание 0.5с).

После появления этого окна необходимо переставить точку на Wait for time Delay и в строке Time Delay прописать 0.2с и нажать кнопку ОК.

После выполнения команды RUN начинается моделирование, и в процессе получения результатов на экран выводятся их графики, показанные на рисунке 7.11, где можно наглядно увидеть изменение сигналов во временной области. Командой File\Print содержание окна с изображением графиков выводится на печать. При наведении курсора мыши на одну из кривых графика, над курсором высвечиваются данные, о текущем положении курсора, в формате <Y expression, X expression>.

Для того, что бы одновременно с выводом графиков наблюдать работу схемы можно на строке инструментов нажать кнопку (Title Vertical) - последовательное расположение открытых окон по вертикали (рисунок 7.12). Для того чтобы начать моделирование, необходимо в окне Transient Analysis нажать на кнопку - (Run).

После завершения работы нужно закрыть программу МС7 командой File\Exit или комбинацией клавиш Alt + F4, при этом на вопрос программы сохранить изменения в файле LIFO. Cir ответить нет.

Задание для.

1). Открыть файл LIFO.CIR

2). Выполнить анализ загрузки и чтения.

3). Открыть файл FIFO. CIR

4). Выполнить анализ загрузки и чтения по аналогии как для схемы LIFO.

Для дальнейшей защиты лабораторной работы студент должен предоставить отчёт, который должен содержать следующие пункты:

1). Распечатки принципиальных схем LIFO, FIFO.

2). Распечатку графиков схем LIFO, FIFO.

3). Выводы по работе схемы РЗУ типа LIFO, FIFO.

8. Экспериментальное исследование моделей

На рисунке 5.5 (см. пункт 5 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПАМЯТИ FIFO LIFO) представлена схема регистрового запоминающего устройства типа LIFO.

Данная схема должна выполнять следующие функции:

1) Производить загрузку данных от генератора цифровых сигналов (U1) в двоичной форме в регистры (Х1, Х2, Х3, Х4) со сдвигом их в сторону старших разрядов.

Загрузка данных со сдвигом их в сторону старших разрядов производится путем подачи комбинации на входы выбора режима работы регистра М0=1 и М1=0 которая формируется генераторами цифровых сигналов (U5, U6) и по положительному фронту синхроимпульса формирующемуся генератором цифровых сигналов (U2).

2) Хранение записанного двоичного слова.

Хранение осуществляется при подачи комбинации на входы выбора режима работы регистра М0 = 0 и М1 = 0 соответственно.

3) Считывание данных из регистра.

Считывание данных происходит после того как все разряды регистров заполнены и на выходе Q8 счетчика (Х5) появляется сигнал логической 1 сообщает о том что разряды регистров заполнены и теперь можно считывать информацию. Считывание происходит в обратном порядке записи, с выхода младшего разряда регистров при наличии комбинации на входах выбора режима МО = 0 Ml = 1 соответственно при этом все записанные комбинации сдвигаются в сторону младших разрядов по мере их считывания.

Для того чтобы наглядно проанализировать работу схемы необходимо открыть схему РЗУ типа LIFO в программе MICROCAP7 (см. пункт 7 РАЗРАБОТКА ИНСТРУКЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ)

После того как запустили программу и открыли схему РЗУ типа LIFO, выполним моделирование в режиме анализа переходных процессов (Transient Analysis) (см. пункт 7 РАЗРАБОТКА ИНСТРУКЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ) получим графики, показанные на рисунке 8.1. Из графиков видна, что данная модель выполняет все требования, которые к ней предъявлялись.

На рисунке 5.4 (см. пункт 5 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПАМЯТИ FIFO LIFO) представлена схема регистрового запоминающего устройства типа FIFO.

Данная схема должна выполнять следующую функцию:

Производить загрузку 8 - битного последовательного слова формирующегося генератором цифровых сигналов (U1) сначала в регистр (Х1), а затем в регистр (Х2).

Последовательность загрузки в регистры определяет логическими состояниями на выходе счетчика (Q8). При значении Q8 = 0 последовательная шина данных 1DI подключается к регистру (Х1) и первое 8 - битное слово загружается в регистр (Х1) по палажительному фронту синхросигнала С формирующемуся генератором цифровых сигналов (U2) и при наличии на входах выбора режима работы регистра сигналов S0 = 0 S1 = 1. Режим загрузки невозможно пронаблюдать из-за того, что выходы регистров находятся в высокоимпедансном состоянии. На графиках это отображается в виде неопределенности.

Запись 8 - битного слова в регистр (Х2) производится после установления сигнала флага готовности AN триггером флага. После появления сигнала флага готовности AN устройство принимающее считываемый параллельный код подает стробирующий сигнал 2С который поступает на входы Е01и Е01 - входы разрешения высокого импеданса в виде сигнала низкого уровня тем самым открывая параллельный порт ввода - вывода регистра Х1. Одновременно со стробирующим сигналом 2С на вы ходе счетчика Q8 появляется сигнал высокого уровня который переключает обращение шин к регистрам. К регистру Х1 подключается параллельная шина ввода - вывода 2DIO и регистр выдает в шину готовый байт данных, а к регистру Х2 последовательная шина ввода и следующее 8 - битное слово записывается в регистр Х2.

Для того чтобы наглядно проанализировать работу схемы необходимо открыть схему РЗУ типа FIFO в программе MICROCAP7 (см. пункт 7 РАЗРАБОТКА ИНСТРУКЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ)

После того как запустили программу и открыли схему РЗУ типа FIFO, выполним моделирование в режиме анализа переходных процессов (Transient Analysis) (см. пункт 7 РАЗРАБОТКА ИНСТРУКЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ) получим графики, показанные на рисунке 8.2. Из графиков видна, что после прихода первого стробирующего сигнала 2С и установление флага готовности AN порт DIO регистра Х1 открывается для вывода первого записанного 8 - битного слова в параллельную шину ввода - вывода 2DIO, а по приходу второго стробирующего сигнала 2С и установление флага готовности AN открывается порт DIO регистра Х2 открывается для вывода второго записанного 8 - битного слова в параллельную шину ввода - вывода 2DIO.

Заключение

В ходе разработки памяти типа FIFO, LIFO был произведен анализ программных средств схемотехнического моделирования, выполнен анализ функций памяти FIFO LIFO в современных микропроцессорах, разработаны принципиальные схемы памяти FIFO, LIFO, которые отражают понятие о построении устройств данного типа.

На основе принципиальных схем были созданы модели схемы памяти FIFO, LIFO в программе Micro - Cap 7, что позволило посмотреть работу памяти FIFO, LIFO.

Разработаны имитаторы управляющих сигналов для управления моделями памяти FIFO, LIFO. Было составлено описание лабораторной работы, которая в свою очередь включила краткое руководство пользователя программы Micro - Cap 7, так и инструкцию по выполнению лабораторной работы.

В дипломном проекте так же рассмотрен вопрос охраны труда, в котором освещается организация рабочего места при работе с компьютером.

Произведен расчет надежности схем, который показал высокую надежность разработанных схем.

По итогам выполненной работы можно сделать вывод, что данные схемы могут быть пригодны для изучения студентами принципа работы памяти типа FIFO, LIFO являющихся одним из важных элементов микропроцессора.

Список литературы

1.Д. Гивоне, Россер Р. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс: Пер. с анг. - М.: Мир, 1983.

2. А.Ю. Гордонов Применение интегральных микросхем памяти: Справочник А.А. Дерюгин, В.В. Цыркин, идр.; - М.: Радио и радиосвязь, 1994

3. О.Н. Лебедев Микросхемы памяти и их применение. М.: 1990

4. Б.А. Калабеков Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Радио и радиосвязь, 1988.

5. И.И. Петровский, А.В. Прибыльский, А.А. Троян Логические ИС КР1533, КР1554. Спрвочник. Часть 1

6. В.Д. Разевиг Схемотехническое моделирование с помощью Micro - Cap 7. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

7. Б.В Шевкопляс. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. Дополнение первое: Справочник. - М.: Радио и радиосвязь, 1993.

Размещено на Allbest.ru