Компьютерная память

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовая работа содержит 26 страниц, 14 рисунков, 5 использованных источников.

МИКРОПРОЦЕССОР, ОЗУ, ПЗУ, ХРАНЕНИЕ, РЕДАКТОР, СТЕНД, ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

Цель курсовой работы - создание стенда «Устройства хранения информации».

Задачи курсовой работы:

выбрать графический редактор для проектирования стенда;

спроектировать стенд;

распечатать стенд и закрепить на фанеру.

В результате исследования создан стенд «Устройства хранения информации».

Работа выполнена на листах А4 в соответствии с требованиями, принятыми в УГНТУ для оформления документации.



Содержание

Введение

1. Теоретические основы

1.1 Структура и архитектура МС68НС11Е9

1.2 Оперативное запоминающее устройство

1.3 Постоянное запоминающее устройство

2. Разработка стенда

2.1 Тематика стенда

2.2 Графический редактор

2.3 Проектирование стенда

Заключение

Список использованных источников

запоминающий оперативный графический редактор

Введение

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) -- часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х годов. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов -- динамическая память с произвольным доступом (DRAM), -- которая используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия. Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний -- 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы -- операцию записи и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства -- контроллера памяти. Также различают операцию стирания памяти -- занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 0016 или FF16. Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

1. Теоретические основы

1.1 Структура и архитектура МС68НС11Е9

Семейство 68НС11/711 является одним из наиболее распространенных в мире семейств микроконтроллеров. В его состав входит несколько десятков моделей, из которых в настоящее время выпускается около 20. Различные модели имеют одинаковое процессорное ядро, но отличаются объемом и типом внутренней памяти, номенклатурой периферийных устройств и рядом других характеристик. По производительности и функциональным возможностям микроконтроллеры этого семейства значительно превосходят семейство 68НС05/705 и находятся на уровне средних моделей семейства 68НС08/908 (модели АВ16, АВ32, GP20, GP32). Особенностью микроконтроллеров семейства 68НС11/711 является возможность подключения внешней памяти емкостью от 64 Кбайт до 4 Мбайт, что полезно в ряде применений. Существенным недостатком по сравнению с семейством 68НС08/908 является отсутствие внутреннего режима отладки, что вызывает необходимость использования схемных эмуляторов в процессе разработки систем на базе этих микроконтроллеров.

Микроконтроллеры этого семейства маркируются с помощью таких условных обозначений:

МС 68НС Р 7 11 хх В V FU 3

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

где отдельные группы символов имеют следующее назначение:

МС серийное производство;

ХС опытная серия;

PC опытные образцы;

НС произведено компанией Motorola по HCMOS-технологии,

L модификация с пониженным напряжением питания;

P наличие сторожевого таймера;

вид размещенной на кристалле памяти программ:

отсутствие цифры масочное ПЗУ или без ПЗУ,

электрически программируемое ПЗУ (ЭППЗУ однократно программируемое),

ПЗУ с электрическим стиранием (ЭСППЗУ);

семейство микроконтроллеров: 11;

серия и тип микроконтроллера (например, Е20, KW1);

наличие встроенного монитора загрузки Buffalo;

диапазон рабочих температур:

отсутствие буквы 0...70 °С;

C -40...85 °С;

V -40...105 °С;

M -40...125 °С;

тип корпуса (Р, РВ, FB, FN, FU и др.);

максимальная тактовая частота в мегагерцах.

Следует отметить, что микроконтроллеры 68НС11/711 программно-совместимы «снизу вверх» с высокопроизводительными 16-разрядными микроконтроллерами семейства 68НС12/912, выпуск которых начат компанией Motorola в 1998 г. Это позволяет использовать для программирования семейства 68НС12/912 объектные коды, созданные для микроконтроллеров 68НС11/711.

В настоящее время на сайте компании Motorola представлено 19 моделей семейства 68НС11/711, рекомендованных для применения. Микроконтроллеры семейства делятся на ряд серий (D, E, F, K, KS, P и др.), которые отличаются в основном составом используемых периферийных устройств.

Микроконтроллеры содержат внутреннюю память программ ПЗУ (в подсемействе 68НС11) или ППЗУ (в подсемействе 68НС711) емкостью до 32 Кбайт, ОЗУ данных емкостью от 192 до 1024 байт. Многие модели имеют внутреннее ЭСППЗУ емкостью до 640 байт. Предусмотрена возможность использования микроконтроллеров в двух рабочих режимах: автономном (без внешней памяти) или расширенном (с внешней памятью). В автономном режиме обращение производится только к внутренней памяти, как в микроконтроллерах семейства 68НС05/705. В расширенном режиме к микроконтроллеру подключается внешняя память емкостью от 64 Кбайт до 4 Мбайт, обращение к которой осуществляется с помощью мультиплексированной или раздельной внешней шины адресов-данных. Ряд моделей имеет программируемые выводы для сигналов разрешения выборки CS#, использование которых позволяет расширить объем адресуемой внешней памяти и организовать банки памяти.

Внешний вид микроконтроллера МС68НС11Е9 показан на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид микроконтроллера

В таблице 1 приведены основные характеристики микроконтроллера МС68НС11Е9.



Таблица 1 Основные характеристики микроконтроллера

Модель	ПЗУ, Кбайт	ОЗУ, байт	ЭСППЗУ, Байт	Таймер	Входы- выходы	Послед. порты	АЦП	ШИМ	Vn, B Ft,МГц
МС68НС11Е9	12	512	512	16р.(3/4IC, 4/5OC) 8p.(счетчик)	38	SPI, SCI	8р., 8вх.	-	3,0-5,0В 2-3МГц

Микроконтроллеры семейства 68НС11/711 работают при напряжении питания Vn=5,0 В, имеют максимальную тактовую частоту Ft = 3, 4 или 6 МГц. В ряде серий имеются модели, работающие при напряжении Vn=3,0 В с пониженной тактовой частотой Ft=2 или 3 МГц.

Все модели содержат 16-разрядный таймер, который имеет 3 или 4 входа сигналов захвата (1C), 4 или 5 выходов сигналов совпадения (ОС). Этот таймер служит также для генерации периодических запросов прерываний. Кроме таймера микроконтроллеры содержат 8-разрядный счетчик событий (внешних сигналов). В состав микроконтроллера 68HC11KW1 дополнительно включены два 16-разрядных таймера, которые имеют по одному входу захвата 1C и по 4 выхода совпадения ОС.

Микроконтроллеры семейства 68НС11/711 содержат от 4 до 10 параллельных 8-разрядных портов, а также асинхронный и синхронный последовательные порты SCI, SPI. В микроконтроллерах серий К, KS используется усовершенствованный вариант асинхронного последовательного порта SCI+. Микроконтроллеры серии Р имеют 3 порта SCI.

Большинство моделей имеют 8-разрядный АЦП с 8 аналоговыми входами, а в серии KW используется 10-разрядный АЦП с 10 входами. В состав микроконтроллеров серий К, KW и Р входят 8-разрядные ШИМ, имеющие 4 выхода, которые могут работать в режиме 16-разрядных ШИМ с двумя выходами.

Основными областями применения микроконтроллеров данного семейства являются средства беспроводной связи, телефонная аппаратура, локальные системы сбора информации и управления, автомобильная электроника, сложная бытовая техника.

На рисунке 2 показана структура микроконтроллера МС68НС11Е9, который является типичным представителем этого семейства. Микроконтроллер содержит 8- разрядный процессор 68НС11, однократно программируемую внутреннюю память объемом 12 Кбайт, ЭСППЗУ емкостью 512 байт, служебное ПЗУ емкостью 256 байт и ОЗУ данных емкостью 512 байт. Для ввода-вывода данных используется 5 параллельных портов А, В, С, D, Е, из которых порт В служит только для вывода данных, порт Е только для ввода, а порт А имеет 3 входа, 3 выхода и 2 двунаправленных вывода. Порты В, С можно использовать для организации мультплексированной 8- разрядной шины (мультиплексированные адрес-данные AD7-0, старшие разряды адреса А15-8), к которой подключается внешняя память емкостью до 64 Кбайт. В этом случае при обращении к памяти формируются также сигналы AS адресный строб - и R/WU сигнал чтения-записи. При использовании портов В, С для пересылки данных можно организовать квитированный обмен с помощью сигналов STRA, STRB.

Для последовательного обмена данными служат связной порт SCI и периферийный порт SPI, выводы которых совмещены с выводами параллельного порта D.

В состав микроконтроллера входят также таймерный блок, выводы которого совмещены с выводами порта А, и 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь, входы которого совмещены с выводами порта Е.



Рисунок 2 - Структурная схема МС68НС11Е9

Вход RESET# служит для подачи внешнего сигнала начального запуска микроконтроллера (низкий уровень потенциала). Для подачи внешних запросов прерывания используются входы IRQ# и XIRQ#. В режиме программирования внутреннего ПЗУ в микроконтроллерах подсемейства 68HC7I1 на вход XIRQ# подается повышенное напряжение программирования Vp = 12 В. Выводы MODA, MODB служат для подачи сигналов, задающих в процессе начального запуска режим функционирования микроконтроллера. При работе микроконтроллера с внешней памятью на выводе LIR# (выход с «открытым стоком») на один такт Tt устанавливается уровень 0 в начале каждого цикла обращения к памяти. Можно обеспечить сохранение содержимого внутреннего ПЗУ при отключении напряжения питания, если подать на вывод MODB/Vs пониженное напряжение Vs=2,0 В от отдельного источника питания.

Длительность такта машинного времени Tt = 1/Ft определяется генератором тактовых импульсов (ГТИ), частота следования которых Ft задается кварцевым резонатором, подключаемым к выводам EXTAL, XTAL, или внешними импульсами, подаваемыми на вход XTAL. При этом тактовая частота Ft в 4 раза меньше частоты внешнего резонатора Fq или генератора Fg: Ft = Fq/4 или Ft = Fg/4. Импульсы с частотой Ft поступают на выход Е микроконтроллера и могут использоваться для синхронизации работы других устройств системы.

Все микроконтроллеры семейства 68НС11/711 содержат блоки контроля функционирования СОР (Computer Operating Properly), в состав которых входит сторожевой таймер. В некоторых моделях в состав этого блока входит также монитор тактовых импульсов. Сторожевой таймер контролирует правильность выполнения программы, заставляя ее периодически устанавливать заданное значение определенных регистров или отдельных битов. Если такая установка (запись) не будет выполнена в заданный период времени Tw, то блок контроля выдает сигнал RESET# = 0, вызывающий перезапуск микроконтроллера. Период контроля Tw задается при конфигурировании микроконтроллера путем записи соответствующих битов в регистрах конфигурации. Разрешение работы сторожевого таймера обеспечивается путем установки в 1 соответствующего бита в регистре конфигурации. Различные модели микроконтроллеров реализуют разные варианты выполнения этой процедуры.

В таблице 2 приведены краткие характеристики и описание выводов микроконтроллера.

Таблица 2 Описание выводов микроконтроллера

Сигнал	Тип	Назначение
VDD VSS	Питание "земля"	+5 В 0 В
RESET\	Вх./вых.	Вход начальной установки, выход "системного сброса" (открытый сток) после сбоя системы
XTAL ETAL		Для подключения кварцевого резонатора (4ґЕ) Внешнюю частоту 4Е подают на ETAL
E	Вых.	Тактовая частота Е = ETAL/4
IRQ\	Вх.	Запрос асинхронного прерывания
XIRQ\	Вх.	Запрос немаскируемого прерывания
MODA/LIR	Вх./вых.	MODA, MODB - в момент действия RESET входы выбора режима работы. LIR - выход, отмечающий начало выполнения командного цикла
MODB/VSTBY	Вх./вх.	VSTBY - автономное питание ОЗУ
VRH, VRL		Опорные напряжения АЦП
STRB/ R/W\	Вых.	Строб порта В определяет направление передачи данных по внешней шине
STRA/AS	Вх./вых.	Вход строба записи в А строб адреса на мультиплексированной шине адреса/данных порта С

1.2 Оперативное запоминающее устройство

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) подразделяются на статические и динамические. Основным элементом динамических БИС ОЗУ является интегральный МОП-транзистор, стоковая область которого образует с подложной емкость, выполняющую функцию запоминающего конденсатора С3. К данному типу ИМС относятся БИС ОЗУ 565 серии.

В таблице 3 описаны характеристики динамического оперативного запоминающего устройства К565РУ5

Таблица 3 - Характеристики К565РУ5

Ёмкость, Кбит	Uпит , В	Pпот , мВт
		обращение	хранение
64х1	5	250	21

В структуре данной БИС на адресном входе имеется регистр адреса, который работает в двухтактном режиме. При подачи сигнала RAS в регистр адреса записывается адрес строки А0...А7, (выбирается строка), затем по сигналу CAS в тот же регистр записывается другой байт (А8...А15), адрес столбца. После этого в режиме считывания появляется информация с выбранного элемента памяти.

Динамические БИС ОЗУ 565 серии работают в следующих режимах: запись, считывание, считывание-модификация-запись, страничная запись, страничное считывание, регенерация. На рисунке 3 представлена схема ОЗУ К565РУ5.

Рисунок 3 - Схема ОЗУ К565РУ5

1.3 Постоянное запоминающее устройство

Микросхема К596РЕ1 представляет собой матрицу-накопитель постоянного запоминающего устройства емкостью 64 кбит (8к*8) со схемами управления (ТТЛ). Содержит 71377 интегральных элементов. На рисунке 4 представлена схема ПЗУ К596РЕ1.



Рисунок 4 - Схема ПЗУ К596РЕ1

В таблицах 4,5 приведены основные электрические параметры и назначение вводов/выводов микросхемы К596РЕ1 соответственно.

Таблица 4 - Основные электрические параметры микросхемы К596РЕ1.

Параметр	Значение
Напряжение источника питания	4 В±10% (предусмотрена возможность импульсного питания)
Входное напряжение высокого уровня	> 2,4 В
Входное напряжение низкого уровня	< 0,8 В
Выходное напряжение высокого уровня	> 2,0 В
Выходное напряжение низкого уровня	< 0,4 В
Входной ток высокого уровня	< 0,1 мА
Входной ток низкого уровня	< 0,5 мА
Выходной ток в состоянии «невыбор»	< 100 мкА
Ток потребления	< 145 мА
Потребляемая удельная мощность	< 0,01 мВт/бит
Время выборки адреса	< 0,35 мкс
Время выбора	< 0,1 мкс
Время цикла считывания	> 0,35 мкс
Входная емкость	< 10 пФ
Выходная емкость	< 50 пФ
Сохраняемость	15 лет
Минимальная наработка	50 000 ч



Таблица 5 - Назначение вводов/выводов микросхемы КР556РТ6

Номера контактов	Обозначение	Назначение	Тип сигнала	Состояние
1-13	А0-А12	Порты адреса	вх	1, 0, z
15-22	D0-D7	Входы-выходы порта D	вх/вых	1, 0, z
14	CS	Сигнал выбора микросхемы	вх	0



2. Разработка стенда

2.1 Тематика стенда

В качестве тематики информационного стенда был выбран раздел ЭВМ «Устройства хранения информации».

В любом компьютере обязательно есть устройства, которые хранят информацию. Устройства хранения информации в компьютере разделяются на оперативную память (память, которая нужна для хранения промежуточных результатов вычислений) и долговременную - здесь хранятся файлы.

В оперативной памяти компьютера любая информация хранится только до выключения компьютера. Внешний вид планок оперативной памяти компьютера представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Планки оперативной памяти

Если вам нужно сохранить документ и вернуться к работе над ним завтра, его нужно записать на долговременное устройство хранения, обычно - на диск. Вот самые распространенные типы дисков и устройств хранения.

Дискета, гибкий магнитный диск (англ. floppy disk, англ. diskette) -- сменный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных. Представляет собой помещённый в защитный пластиковый корпус диск, покрытый ферромагнитным слоем. Для считывания дискет используется дисковод. Дискета изображена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Дискета

Карта памяти - компактное электронное запоминающее устройство, используемое для хранения цифровой информации. Современные карты памяти изготавливаются на основе флеш-памяти, хотя принципиально могут использоваться и другие технологии. Карты памяти широко используются в электронных устройствах, включая цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки, портативные цифровые аудиопроигрыватели. Карты памяти изображены на рисунке 7.



Рисунок 7 - Карты памяти

Оптический диск (англ. optical disc) -- собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического (лазерного) излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками -- «питами» (от англ. pit -- «ямка», «углубление») на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация. Типы оптических дисков изображены на рисунке 8.



Рисунок 8 - CD, DVD и Blu-Ray Disc

USB-флеш-накопитель -- запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память, и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB. Флэш-накопители USB обычно являются съемными и перезаписываемыми, и физически намного меньше, чем оптический диск. Большинство весит менее 30 грамм. USB-накопители часто используются для тех же целей, для которых когда-то использовались гибкие диски или компакт-диски; то есть для хранения, резервного копирования данных и передачи компьютерных файлов. Они меньше, быстрее, имеют в тысячи раз больше мощности и более прочны и надежны, потому что у них нет движущихся частей. Кроме того, они невосприимчивы к электромагнитным помехам (в отличие от флоппи-дисков) и не подвергаются воздействию поверхностных царапин (в отличие от компакт-дисков).

USB-флеш-накопитель изображен на рисунке 9.



Рисунок 9 - USB-флеш-накопитель

Накопитель на жёстких магнитных дисках, или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер -- запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. НЖМД изображен на рисунке 10.

Рисунок 10 - Накопитель на жестких магнитных дисках

Твердотельный накопитель (англ. solid-state drive, SSD) -- компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти, которое пришло на смену HDD. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер. Наиболее распространённый вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создаётся на базе DRAM-памяти, снабжённой дополнительным источником питания -- аккумулятором. SSD изображен на рисунке 11.

Рисунок 11 - Твердотельный накопитель

2.2 Графический редактор

Для проектирования стенда был выбран графический редактор Adobe Photoshop, так как он содержит в себе все инструменты для комфортной работы с редактированием изображений высокого разрешения.

Adobe Photoshop - многофункциональный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems. В основном работает с растровыми изображениями, однако имеет некоторые векторные инструменты. Продукт является лидером рынка в области коммерческих средств редактирования растровых изображений и наиболее известным продуктом фирмы Adobe. 

Рисунок 12 - Интерфейс графического редактора Adobe Photoshop

2.3 Проектирование стенда

Оптимальным размером для стенда выбран формат А0 (1189 x 841 мм). Началом проектирования стенда стало создание пустого холста с разрешением 2378 x 1682 пикселов (масштаб 1:2 относительно реального размера для более чёткого изображения).

Следующим шагом являлось создание общего оформления стенда. Основной цветовой гаммой были выбраны оттенки цветов синего и голубого. Также сверху был добавлен заголовок тематики стенда. Первичные шаги разработки стенда показаны на рисунке 13.



Рисунок 13 - Начало проектирования стенда

Далее поле для основной информации было разделено на две части: внутренние и внешние носители информации.

К внутренним носителям информации относятся устройства, которые находятся внутри системного блока персонального компьютера, такие как оперативная память (ОЗУ), твердотельный накопитель (SSD) и жесткий диск (HDD).

К внешним носителям информации относятся устройства, такие как оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray), дискеты, карты памяти, USB-флеш-накопители и внешние накопители.

Данные типы устройств хранения информации представлены на стенде с их краткими характеристиками. Полностью спроектированный стенд показан на рисунке 14.



Рисунок 14 - Готовый стенд «Устройства хранения информации»

Заключительным этапом являлась распечатка стенда формата А0 на плоттере. Полотном для распечатки послужила цветная глянцевая бумага, благодаря которой сохранилось качество изображения.

Стенд был закреплен канцелярскими кнопками на фанере толщиной 18 мм соответствующего размера.



Заключение

В ходе курсовой работы был создан стенд «Устройства хранения информации».

Выполнены следующие задачи курсовой работы:

выбран графический редактор для проектирования стенда;

спроектирован стенд;

стенд распечатан и закреплён на фанеру.

В ходе изучения дисциплины «ЭВМ, системы и сети»:

- были ознакомлены с современными устройствами хранения информации;

- получены навыки оформления результатов деятельности с использованием графического редактора;

- подробно изучили строение системного блока персонального компьютера.



Список использованной литературы

1. Айен Синклер. Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Пер. с англ. А. Помогайбо. -- М.: Вече, АСТ, 1996. -- 177 с.

2. Э. Таненбаум. Архитектура компьютера. -- 4-е изд. -- СПб.: Питер, 2003. -- С. 68. -- 698 с.

3. Воройский Ф. С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь-справочник. -- 3-е изд. -- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. -- 760 с. -- (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах)

4. Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативная память // Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. -- 17-е изд. -- М.: Вильямс, 2007. -- С. 499--572.

5. Под. ред. чл.-корр. АН УССР Б. Н. Малиновского. Глава 2.3 БИС ЗУ для построения внутренней памяти // Справочник по персональным ЭВМ. -- К.: Тэхника, 1990. -- С. 384.

Размещено на Allbest.ru

...