Dispozitive de memorie

LIVE - Memorii si dispozitive de stocare (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Dispozitive de memorie

Circuite digitale


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza circuitele digitale necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Desenați schema schematică a circuitului digital care urmează să fie analizat.
  2. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  3. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  4. Analizați circuitul, determinând toate stările logice de ieșire pentru condițiile de intrare date.
  5. Măriți cu atenție aceste stări logice, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  6. Dacă există erori, verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi reanalizați cu atenție circuitul și re-măsurați.

Asigurați-vă întotdeauna că tensiunile sursei de alimentare sunt în limitele specificațiilor pentru circuitele logice pe care intenționați să le utilizați. În cazul în care TTL, sursa de alimentare trebuie să fie o sursă de reglare cu 5 volți, ajustată la o valoare cât mai apropiată de 5, 0 volți DC.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să își construiască propriile "probleme practice" cu componente reale și să încerce să prezică diferitele stări logice. În acest fel, teoria digitală "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu o vor câștiga decât prin rezolvarea ecuațiilor booleene sau prin simplificarea hărților Karnaugh.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a învăța metodele științifice ale studenților: procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz predicții de stare logică) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

Vă recomand foarte mult circuitele logice CMOS pentru experimentele la domiciliu, unde elevii nu pot avea acces la o sursă de alimentare reglementată de 5 volți. Circuitele CMOS moderne sunt mult mai rezistente în ceea ce privește descărcarea statică decât primele circuite CMOS, astfel încât temerile studenților care lezează aceste dispozitive prin faptul că nu au un laborator "potrivit" înființat la domiciliu sunt în mare măsură nefondate.

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Când a fost introdusă pentru publicul american pentru prima oară tehnologia Digital Audio Tape (DAT), aceasta a fost prezentată ca fiind o calitate superioară a sunetului. Cel mai important, această calitate ridicată a sunetului nu trebuia să se degradeze în timp ca înregistrările de casete audio standard (analogice).

Mediul magnetic din care a fost fabricat DAT a fost, în esență, aceleași lucruri folosite pentru a realiza o bandă audio analogică . Explicați de ce codificarea datelor audio pe aceleași suporturi media ar oferi o rezistență superioară la degradare în cazul înregistrărilor analogice, chiar dacă suportul de înregistrare era același. De asemenea, explicați modul în care acest lucru este semnificativ pentru tehnologiile moderne de stocare a datelor digitale, cum ar fi cele utilizate pentru stocarea imaginilor fotografice și a datelor numerice.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Răspunsul la motivul pentru care înregistrările digitale își păstrează calitatea mai mult se află în natura bivalentă a datelor digitale, fiind compuse fie din state "înalte", fie din cele "scăzute", fără nimic între ele. Luați în considerare un val sinusoidal, înregistrat direct în formă analogică pe bandă magnetică, față de o reprezentare digitizată a unui val sinusoidal, înregistrată ca o serie de 1 și 0 pe același tip de bandă. Acum introduceți un "zgomot" pentru fiecare dintre semnale și luați în considerare rezultatele după redare.

Note:

Provocați elevilor să vină cu unele dezavantaje ale înregistrărilor digitale, acum că înțeleg diferența dintre stocarea datelor analogice și digitale. În timp ce tehnologia digitală se bucură cu siguranță de niște avantaje față de analogie, aceasta nu este neapărat superioară în toate aspectele!

Întrebarea 3

Definiți următorii termeni, în ceea ce privește dispozitivele de memorie digitale:

BERBEC:
ROM:
Volatil:
Ne volatil:

În special, explicați de ce "RAM" este un termen înșelător.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

ROM-ul reprezintă Memoria Numai pentru citire, ceea ce înseamnă că poate fi scrisă numai o singură dată. Volatile și Nonvolatile se referă la pierderea sau pierderea datelor stocate atunci când aparatul este oprit.

Din punct de vedere tehnic, RAM înseamnă memorie cu acces aleatoriu, unde datele stocate în memorie pot fi accesate fără a trebui să treacă prin "toți ceilalți biți de date în ordine succesivă. În practică, totuși, termenul RAM este utilizat pentru a desemna memoria electronică volatilă din interiorul unui computer, care tocmai se întâmplă să fie accesibil în mod aleatoriu.

Note:

Utilizarea greșită a acronimului "RAM" este o altă intrare nefericită în lexiconul electronicii. Studenții dvs. sunt sigur că aveți întrebări despre acest termen, așa că fiți pregătiți să discutați cu ei!

Întrebarea 4

Determinați dacă următoarele dispozitive de înregistrare sunt acces aleatoriu sau acces secvențial și discutați avantajul (avantajele) unui tip de acces asupra celuilalt:

DVD (disc)
Casetă pentru casete audio
CD-ROM (disc)
ROM cip de memorie
Înregistrări de fonografie din vinil
Casetă cu casetă video
Unitate magnetică "tare"
Memorie cu bule magnetice
Banda de hârtie (o bandă lungă de bandă cu găuri perforate în ea)
Cip de memorie RAM
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

DVD (disc) - acces aleator
Casetă banda audio - acces secvențial
CD-ROM (disc) - acces aleatoriu
Cip de memorie ROM - acces aleatoriu
Înregistrare de fonograme din vinil - acces aleatoriu
Casetă pentru casete video - acces secvențial
Unitate magnetică "tare" - acces aleatoriu
Memorie cu bule magnetice - acces secvențial
Banda de hârtie (o bandă lungă de bandă cu găuri perforate în ea) - acces secvențial
Cip de memorie RAM - acces aleatoriu

Fiți pregătiți să discutați despre modul în care funcționează fiecare dintre aceste tehnologii de înregistrare și de ce fiecare dintre acestea are fie acces la întâmplare, fie la întâmplare.

Note:

Unul dintre scopurile acestei întrebări este de a face pe studenți să înțeleagă că memoria "RAM" (memorie volatilă, "memorie volatilă" a unui computer) nu este singurul tip de dispozitiv de stocare a datelor capabil să acceseze aleatoriu conținutul său și că termenul "RAM", așa cum este folosit în mod obișnuit, este ceva de natură defectuoasă.

Întrebarea 5

Definiți următoarele acronime:

ROM:
BALUL DE ABSOLVIRE:
EPROM:
EEPROM:
UVEPROM:

Fiți pregătit să explicați câteva lucruri despre fiecare dintre aceste tehnologii de memorie: modul în care funcționează, ce aplicații ar putea fi găsite, avantajele și dezavantajele fiecăruia.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

ROM: memorie numai pentru citire
PROM: memorie programabilă pentru citire
EPROM: Memorie programabilă pentru citire cu citire
EEPROM: Memorie programabilă numai pentru citire cu descărcare electrică
UVEPROM: UltraViolet Erasable Programmable Read-Only Memory

Note:

Declarațiile ROM sunt un alt set de termeni care au intrat în lexiconul electronic. Vreau să spun cu adevărat, cum poate fi ceva atât de șters, cât și de programabil, dar poate fi read-only ?

Întrebarea 6

Explicați diferența între tehnologiile de memorie RAM statice ("SRAM") și dinamica RAM ("DRAM"). Ce tip de tehnologie de memorie oferă acces mai rapid la date și de ce? Ce tip de tehnologie de memorie oferă cea mai mare densitate de stocare și de ce?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

RAM static oferă cel mai rapid acces, în timp ce RAM dinamic oferă cea mai mare cantitate de memorie pentru volumul fizic (densitatea de stocare).

Următoarea întrebare: cum se oferă răcoritoare cipurile RAM dinamice? Este ceva ce se ocupă de cipul intern, sau trebuie proiectantul circuitului să furnizeze circuite externe pentru a reîmprospăta celulele de memorie cip dinamice RAM?

Note:

Adresați-vă elevilor unde au obținut informațiile despre tehnologiile RAM statice versus dinamice. Credit suplimentar pentru fișele tehnice de consultanță!

Întrebarea 7

Memoria flash este o tehnologie de memorie nonvolatile, oferind o densitate mai mare decât SRAM sau DRAM și o ștergere mai rapidă decât EPROM-urile standard. La început, ar părea că memoria flash depășește toate celelalte tipuri de memorie, dar nu. Care sunt unele dintre dezavantajele memoriei Flash și ce tipuri de aplicații este cea mai potrivită?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Memorile Flash pot fi șterse sau reprogramate numai în blocuri, mai degrabă decât cuvinte singulare la un moment dat. De asemenea, durata ciclului lor este cu mult mai mică decât tehnologia SRAM sau DRAM.

Note:

Discutați cu elevii dvs. câteva dintre diferitele aplicații ale tehnologiei de memorie Flash. Discutați despre modul în care aceste aplicații se potrivesc bine capabilităților (și punctelor slabe) ale tehnologiei Flash.

Întrebarea 8

Două concepte foarte importante pe care trebuie să le înțelegeți atunci când lucrați cu dispozitive de memorie digitale sunt adresele și datele . Definiți fiecare dintre acești termeni în propriile cuvinte.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Vă voi lăsa să cercetați acești termeni pe cont propriu! Există multe referințe tehnice disponibile pentru tehnologia de memorie digitală, astfel încât găsirea definițiilor pentru "adresa" și "date" nu ar trebui să fie dificilă.

Note:

Analogiile sunt adesea utile pentru a comunica noilor studenți noțiunile de "adresă" și "date". Îmi place să folosesc exemplul cutiilor poștale (o mulțime de casete adresate, fiecare conținând elemente diferite) atunci când explică adresa și datele.

Întrebarea 9

Un cip de memorie ROM este evaluat la 4k × 8 biți. Ce înseamnă exact această desemnare? Câte adrese există în interiorul acestui cip de memorie? Câți biți de stocare sunt acolo, total, în acest cip de memorie? Câți biți de adresă sunt acolo și câte biți de date există?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Există 4096 de adrese în interiorul acestui cip ROM, pentru un total de 32768 de biți de stocare a datelor. Acest cip va avea douăsprezece biți de adresă și opt biți de date.

Note:

Discutați cu elevii dvs. de ce nu există 4000 (exact) adrese într-un cip de memorie "4k".

Întrebarea 10

Să presupunem că trebuie să stocați un mesaj text în memoria digitală, format din caractere 7500 ASCII. Care este cea mai logică organizație de memorie (adrese × linii de date) pentru a face acest lucru? Câți biți de adresă ar fi necesari pentru a stoca aceste 7500 de caractere?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Organizarea ideală a memoriei: 8k × 8, sunt necesari treisprezece biți de adresă.

Note:

Asigurați-vă că le-ați întrebat elevilor cum au calculat 13 biți pentru adresă. Desigur, există metoda de încercare și eroare de a încerca diferite puteri de două, dar există o soluție mult mai elegantă care implică logaritmuri pentru a găsi numărul necesar de biți.

Întrebarea 11

Să presupunem că aveți nevoie de o matrice de memorie cu o organizație 1k × 8, dar tot ce aveți la îndemână sunt cipuri de memorie de 1k × 4. Arătați cum ați putea conecta două dintre ele pentru a forma matricea dorită:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: o greșeală obișnuită făcută de studenți atunci când acestea "extind" lățimea magistralei de date a unei matrice de memorie este de a paralel liniile de ieșire (în același mod în care liniile de adresă sunt arătate paralele aici). De ce ar fi greșit să faci "note ascunse"> Note:

Asigurați-vă că petreceți ceva timp discutând greșeala obișnuită menționată în întrebarea de urmărire. Acesta este un lucru pe care l-am văzut de mai multe ori și dezvăluie un decalaj fundamental în înțelegerea din partea elevului greșit. Ceea ce elevii sunt predispuși să facă este să încerce să memoreze secvența conexiunilor, mai degrabă decât să înțeleagă cu adevărat de ce funcționează extinderea matricei de memorie, ceea ce duce la astfel de erori.

Rețineți că răspunsul la "ce s-ar putea întâmpla" depinde de faptul dacă prima operație este o citire sau o scriere .

Întrebarea 12

Să presupunem că aveți nevoie de o matrice de memorie cu o organizație 2k × 4, dar tot ce aveți la îndemână sunt cipuri de memorie de 1k × 4. Arătați cum ați putea conecta două dintre ele pentru a forma matricea dorită:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: care dintre cele două cipuri de memorie afișate aici stochează primele 1024 adrese și care stochează următoarele 1024 de adrese "note hidden"> Note:

Asigurați-vă că petreceți ceva timp discutând întrebarea de urmărire. Încă o dată, am observat că elevii sunt predispuși să memoreze modelul de conectare, mai degrabă decât să-și dea seama când chips-urile sunt conectate așa cum sunt.

Întrebarea 13

Să presupunem că aveți nevoie de o matrice de memorie cu o organizație de 4k x 4, dar tot ce aveți la dispoziție sunt cipuri de memorie de 1k × 4. Explicați cum ați putea construi o matrice de memorie de această dimensiune utilizând mai multe chipsuri de 1k × 4.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Utilizați patru jetoane de memorie: paralel cu cele zece linii de adrese de la fiecare cip de memorie de 1k × 4, apoi conectați linia (CS) a fiecărui cip la ieșirea unui decodor de 2 linii la 4 linii. Cele două linii de intrare a decodorului vor deveni apoi liniile de adresă A 10 și A 11 ale matricei de memorie de 4k × 4.

Note:

Deși în răspuns nu este dată schematică, mă aștept ca elevii mei să poată desena unul singur.

Întrebarea 14

Cipurile dinamice RAM conțin adesea mai multe adrese decât au linii de adresă pentru a le selecta. De exemplu, cipul MCM516100 DRAM are o organizație de 16M × 1, dar are doar douăsprezece linii de adrese.

Explicați cum este posibil să selectați una din cele 16 milioane de adrese unice în timp ce utilizați numai douăsprezece linii de adrese. Indiciu: tehnica este cunoscută ca multiplexarea adreselor . Asigurați-vă că vă referiți la una sau mai multe foi de date dinamice RAM atunci când faceți cercetările!

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cu multiplexarea adreselor, liniile de adrese care intră în cipul de memorie sunt utilizate de două ori pentru a selecta orice adresă arbitrară, aducând în valoare de 12 biți adresa de 24 de biți în același timp.

Următoarea întrebare: explicați modul în care cipul de memorie "știe" care sunt cele 12 biți ale adresei citite la un moment dat.

Note:

Explicați-vă studenților că abordarea multiplexării nu este limitată din punct de vedere tehnic la aplicarea numai în chipuri dinamice RAM, dar este de obicei aplicată acolo datorită densității de adresă ridicată oferită de tehnologia dinamică RAM. Cele mai multe RAMS statice, dimpotrivă, nu sunt suficient de dense pentru a solicita liniile de adresă să servească dublu-duty!

Întrebarea 15

După ce o memorie ROM a fost programată cu date, este bine să verificați dacă datele stocate acum sunt în regulă și nu sunt corupte cu erori. O metodă populară de a face acest lucru este de a calcula o sumă de control a datelor stocate și de ao compara cu suma de control pentru datele originale. În cazul în care numerele de control sunt identice, există șanse să nu existe corupție în datele stocate.

Explicați exact ce este suma de control și cum funcționează ca strategie de detectare a erorilor.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

O modalitate de a ne gândi la suma de control este de a reaminti strategia de detectare a erorilor a biților de paritate . La bază, cele două procese sunt foarte asemănătoare. În ceea ce privește detaliile a ceea ce este controlul și modul în care este calculat, lăsăm asta pentru tine de cercetare!

Note:

Încă o dată, există puține lucruri pe care le pot dezvălui în răspuns, fără a da totul departe. Există suficiente resurse disponibile pentru ca studenții să învețe singuri contul de control, că nu ar trebui să furnizați informații suplimentare.

Întrebarea 16

O utilizare importantă a memoriei semiconductoare numai pentru citire este ca și tabelele de căutare . Descrieți ce este o "masă de căutare" și ce ar putea fi folosit.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

O masă de căutare este un set de date programat într-un dispozitiv de memorie, folosit pentru a mapa o funcție de un fel: pentru fiecare intrare unică (adresa), există o ieșire (date) care înseamnă ceva în sistemul în care este instalat.

Un exemplu de tabelă de căutare este un convertor de cod EBCDIC-ASCII, unde un cod EBCDIC introdus în liniile de adrese ale unui cip ROM "caută" valoarea caracterului ASCII echivalent din memorie și îl transmite ca rezultat liniile de date ale cipului ROM.

Note:

Conceptul de conversie a codului EBCDIC-ASCII nu este ipotetic! De fapt, am proiectat și am ajutat la construirea unui astfel de circuit pentru a permite calculatoarelor personale standard să "vorbească" cu un calculator de control al uneltelor CNC care nu a înțeles datele ASCII, doar EBCDIC. O tabelă de căutare implementată într-un UVEPROM a servit ca mod de a implementa această funcție, fără o mulțime de circuite complexe.

Întrebarea 17

Să presupunem că un producător de automobile proiecta un nou model de motor și că avea nevoie de un cip de memorie pentru a stoca tabelele de căutare pentru computerul de control al motorului, păstrând date cum ar fi rapoartele optime de combustibil / aer pentru diferite sarcini ale motorului pe care computerul le- să mențină cea mai bună performanță, economie sau emisii. Ce tip de cip de memorie ați recomanda pentru sarcină și de ce? Alegeți din lista următoare:

Static RAM (SRAM)
Mască ROM
BALUL DE ABSOLVIRE
Dynamic RAM (DRAM)
EPROM
Miez magnetic
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

EPROM ar fi probabil cea mai bună alegere. Vă las să discutați acest lucru cu colegii de clasă și cu instructorul dvs.!

Note:

Această întrebare este multi-fațetă. Elevii trebuie să ia în considerare volatilitatea și ușurința de actualizare (datele), precum și să aplice pur și simplu conceptul de tabel de căutare la computerul de control al unui motor al mașinii, pentru a răspunde inteligent la această întrebare.

Întrebarea 18

Fișe de date de cercetare pentru circuitele integrate 74LS184 și 74LS185 și apoi explicați modul în care se utilizează tehnologia de memorie cu citire numai pentru a efectua funcțiile de conversie BCD / binare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Aceste circuite integrate sunt într-adevăr chips-uri de memorie doar pentru citire, programate cu tabele de căutare pentru conversia BCD în binary (74LS184) și binare la BCD (74LS185).

Note:

Discutați cu elevii dvs. de ce cineva ar alege să implementeze aceste funcții într-o tabelă de căutare în loc să utilizeze logica combinațională sau un microprocesor / microcontroler. Ce avantaje ar putea fi obținute prin abordarea tabelului de căutare?

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →