Hukommelsesenheder

Hi Res Audio File Playback for Pioneer AV Receivers (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Hukommelsesenheder

Digitale kredsløb


Spørgsmål 1

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at analysere digitale kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så din testudstyr giver svarene "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Tegn skematisk diagram for det digitale kredsløb, der skal analyseres.
  2. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  3. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  4. Analyser kredsløbet, bestemmer alle output logiske tilstande for givne indgangsforhold.
  5. Mål forsigtigt de logiske tilstande for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  6. Hvis der er fejl, skal du omhyggeligt kontrollere dit kredsløbs konstruktion mod diagrammet, og analyser derefter kredsløbet omhyggeligt igen og mål igen.

Sørg altid for, at strømforsyningsspændingsniveauet er inden for specifikationen for de logikkredsløb, du planlægger at bruge. Hvis TTL, skal strømforsyningen være en 5 volt reguleret forsyning, justeret til en værdi så tæt på 5.0 volt DC som muligt.

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at forudsige de forskellige logiske tilstande. På den måde kommer den digitale teori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse boolske ligninger eller forenkle Karnaugh-kort.

En anden grund til at følge denne metode er at lære studerende videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde logiske tilstand forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

Jeg anbefaler stærkt CMOS logik kredsløb til hjemme eksperimenter, hvor eleverne måske ikke har adgang til en 5 volt reguleret strømforsyning. Moderne CMOS-kredsløb er langt mere robust med hensyn til statisk udladning end de første CMOS-kredsløb, så frygt for, at eleverne beskadiger disse enheder ved ikke at have et "korrekt" laboratorieopsætning derhjemme, er stort set ugrundede.

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med eleverne, der tager dit kursus? Panelarkontrolpanelets standardpanel?

Spørgsmål 2

Da Digital Audio Tape (DAT) blev introduceret til den amerikanske offentlighed, blev det udråbt som at levere overlegen lydkvalitet. Vigtigst er det, at denne høje lydkvalitet ikke skulle nedbrydes over tid som standard (analog) lydbåndoptagelser.

De magnetiske medier, hvorfra DAT blev fremstillet, var stort set de samme ting, der blev brugt til at lave analogt lydbånd. Forklar hvorfor kodningen af ​​lyddata digitalt på det samme medie ville give overlegen modstand mod nedbrydning over analoge optagelser, selvom optagemediet var det samme. Forklar også, hvordan dette er vigtigt for moderne digitale datalagringsteknologier som dem, der bruges til at gemme fotografiske billeder og numeriske data.

Reveal svar Skjul svar

Svaret på, hvorfor digitale optagelser bevarer deres kvalitet længere, ligger i den digitale værdi af digitale data, der består af enten "høje" eller "lave" stater, med intet imellem. Overvej en sinusbølge, der er optaget direkte i analog form på magnetbånd, i modsætning til en digitaliseret repræsentation af en sinusbølge, optaget som en serie på 1 og 0 på samme type bånd. Nu introducere noget "støj" til hvert af signalerne, og overvej resultaterne ved afspilning.

Bemærkninger:

Udfordre eleverne til at komme med nogle ulemper ved digitale optagelser, nu hvor de forstår forskellen mellem analog og digital datalagring. Mens digital teknologi helt sikkert nyder nogle fordele i forhold til analog, er det ikke nødvendigvis overlegen i alle aspekter!

Spørgsmål 3

Definer følgende udtryk, som de vedrører digitale hukommelsesenheder:

VÆDDER:
ROM:
Volatile:
Ikke-flygtig:

Især forklarer hvorfor "RAM" er et vildledende udtryk.

Reveal svar Skjul svar

ROM står for Read-Only Memory, hvilket betyder, at det kun kan skrives til en gang. Flygtige og ikke- flygtige refererer til, om lagrede data går tabt, når enheden er slukket.

Teknisk betyder RAM, Random Access Memory, hvor data, der er gemt i hukommelsen, kan fås uden at skulle ßift gennem "alle de andre data bits i rækkefølge. I praksis er udtrykket RAM imidlertid brugt til at betegne den flygtige elektroniske hukommelse inde i en computer, som bare tilfældigvis er tilfældigt tilgængelig.

Bemærkninger:

Misbrug af forkortelsen "RAM" er en anden uheldig indgang i elektronikens leksikon. Dine elever er sikker på at have spørgsmål om dette begreb, så vær forberedt på at diskutere det med dem!

Spørgsmål 4

Bestem, om følgende optageenheder er tilfældig adgang eller sekventiel adgang, og diskuter fordelene / fordelene for en type adgang over den anden:

Dvd (disk)
Audio tape kassette
Cd-rom (disk)
ROM-hukommelseschip
Vinyl fonograf rekord
Videokassette
Magnetisk "hard" -drev
Magnetisk boblehukommelse
Papirbånd (en lang stribe tape med huller stanset i den)
RAM-hukommelseschip
Reveal svar Skjul svar

DVD (disk) - tilfældig adgang
Audio tape kassette - sekventiel adgang
CD-ROM (disk) - tilfældig adgang
ROM-memory chip - tilfældig adgang
Vinylfonograf record - tilfældig adgang
Videokassettebånd - sekventiel adgang
Magnetisk "hard" -drev - tilfældig adgang
Magnetisk boblehukommelse - sekventiel adgang
Papirbånd (en lang bånd af tape med huller stanset i den) - sekventiel adgang
RAM-hukommelseschip - tilfældig adgang

Vær forberedt på at diskutere, hvordan hver af disse optagelsesteknologier virker, og hvorfor hver enkelt er enten tilfældig eller sekventiel adgang.

Bemærkninger:

Et af formålene med dette spørgsmål er at få eleverne til at indse, at "RAM" -hukommelse (solid state, volatile memory "chips" i en computer) ikke er den eneste type datalagringsenhed, der er i stand til tilfældigt at få adgang til dens indhold, og at Begrebet "RAM", som det almindeligvis anvendes, er noget af en misdannelse.

Spørgsmål 5

Definer følgende akronymer:

ROM:
PROM:
EPROM:
EEPROM:
UVEPROM:

Vær rede til at forklare et par ting om hver af disse hukommelsesteknologier: hvordan de fungerer, hvilke applikationer de kan findes i, fordele og ulemper ved hver.

Reveal svar Skjul svar

ROM: Read-Only Memory
PROM: Programmerbar skrivebeskyttet hukommelse
EPROM: sletbar programmerbar skrivebeskyttet hukommelse
EEPROM: Elektrisk sletbar programmerbar skrivebeskyttet hukommelse
UVEPROM: UltraViolet sletbar programmerbar skrivebeskyttet hukommelse

Bemærkninger:

ROM-betegnelser er et andet sæt misnomerer, der har klemt ind i elektronik leksikonet. Jeg mener virkelig, hvordan kan noget være både sletbart og programmerbart, men stadig være skrivebeskyttet ?

Spørgsmål 6

Forklar forskellen mellem statisk RAM ("SRAM") og dynamisk RAM ("DRAM") hukommelsesteknologi. Hvilken type hukommelsesteknologi giver hurtigere adgang til data, og hvorfor? Hvilken type hukommelsesteknologi giver den største lagertæthed, og hvorfor?

Reveal svar Skjul svar

Statisk RAM giver den hurtigste adgang, mens dynamisk RAM giver den største mængde hukommelse pr. Fysisk volumen (lagertæthed).

Opfølgningsspørgsmål: Hvordan leveres forfriskende til dynamiske RAM-chips? Er dette noget taget hånd om intern til chipet, eller skal kredsløbsdesigneren give eksterne kredsløb til at opdatere den dynamiske RAM-chip's hukommelsesceller?

Bemærkninger:

Spørg dine elever, hvor de fik deres oplysninger om statisk versus dynamisk RAM-teknologi. Ekstra kredit for høring af datablade!

Spørgsmål 7

Flash- hukommelse er en ikke-flygtig hukommelsesteknologi, der giver større densitet end enten SRAM eller DRAM, og hurtigere sletning end standard EPROM'er. I starten ser det ud til, at Flash-hukommelse overgår alle andre hukommelsestyper, men det gør det ikke. Hvad er nogle af ulemperne ved Flash-hukommelse, og hvilken slags applikationer passer den bedst til?

Reveal svar Skjul svar

Flash-hukommelser kan kun slettes eller omprogrammeres i blokke snarere end enkelt ord ad gangen. Desuden er deres cykel liv ganske lidt mindre end enten SRAM eller DRAM teknologi.

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever nogle af de forskellige anvendelser af Flash-hukommelsesteknologi. Tal om, hvordan disse applikationer passer godt til evnerne (og svaghederne) af Flash-teknologi.

Spørgsmål 8

To meget vigtige begreber til at forstå, når du arbejder med digitale hukommelsesenheder, er adresse og data . Definer hvert af disse udtryk i dine egne ord.

Reveal svar Skjul svar

Jeg vil lade dig undersøge disse vilkår på egen hånd! Der findes mange tekniske referencer til digital hukommelsesteknologi, så det er ikke svært at finde definitioner for "adresse" og "data".

Bemærkninger:

Analogier er ofte nyttige til at formidle begreberne "adresse" og "data" til nye studerende. Jeg kan godt lide at bruge eksemplet på postkasser (mange adresserede kasser, der hver indeholder forskellige elementer), når jeg forklarer adresse og data.

Spørgsmål 9

En ROM-hukommelseschip er bedømt til 4k × 8 bits. Hvad betyder netop denne betegnelse? Hvor mange adresser er der inde i denne hukommelseschip? Hvor mange lagringspladser er der i alt i denne hukommelseschip? Hvor mange adressebit er der, og hvor mange databit er der?

Reveal svar Skjul svar

Der er 4096 adresser inde i denne ROM chip, for i alt 32768 bits datalagring. Denne chip vil have tolv adressebits og otte databits.

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever, hvorfor der ikke er 4000 (nøjagtigt) adresser i en "4k" hukommelseschip.

Spørgsmål 10

Antag, at du skal gemme en tekstbesked i digital hukommelse, der består af 7500 ASCII-tegn. Hvad er den mest logiske hukommelsesorganisation (adresser × datalinjer) for at gøre dette? Hvor mange adressebits ville være nødvendige for at gemme disse 7500 tegn?

Reveal svar Skjul svar

Ideel hukommelsesorganisation: 8k × 8, tretten adressebits kræves.

Bemærkninger:

Sørg for at spørge dine elever om, hvordan de har beregnet 13 bit for adressen. Selvfølgelig er der prøve- og fejlmetoden til at prøve forskellige kræfter af to, men der er en meget mere elegant løsning, der involverer logaritmer for at finde det nødvendige antal bits.

Spørgsmål 11

Antag at du har brug for en hukommelsesgruppe med 1k × 8 organisation, men alt du har på hånden er 1k × 4 memory chips. Vis, hvordan du kan forbinde to af dem for at danne den ønskede matrix:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: En fælles fejl foretaget af eleverne, når de "udvider" databusbredden af ​​et hukommelsesarray er at parallelere outputlinierne (på samme måde som adresselinjerne er vist parallelt her). Hvorfor ville det være forkert at gøre "noter skjult"> Noter:

Sørg for at bruge lidt tid på at diskutere den fælles fejl, der henvises til i opfølgningsspørgsmålet. Dette er noget, jeg har set mere end én gang, og det afslører et fundamentalt hul i forståelsen af ​​den fejltagne studerende. Hvad eleverne er tilbøjelige til at gøre er at forsøge at huske rækkefølgen af ​​forbindelser snarere end virkelig forstå, hvorfor hukommelses array ekspansion virker, hvilket fører til fejl som dette.

Bemærk, at svaret på "hvad der kan ske" afhænger af om den første operation er en læst eller en skrivning .

Spørgsmål 12

Antag, at du har brug for en hukommelsesgruppe med 2k × 4 organisation, men alt du har på hånden er 1k × 4 hukommelseschips. Vis, hvordan du kan forbinde to af dem for at danne den ønskede matrix:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: hvilken af ​​de to hukommelseschips, der vises her, gemmer de første 1024 adresser, og den ene gemmer de næste 1024 adresser "noter gemt"> Noter:

Sørg for at bruge lidt tid på at diskutere opfølgningsspørgsmålet. Endnu engang har jeg bemærket, at eleverne er tilbøjelige til at huske forbindelsesmønsteret i stedet for at tage sig tid til at finde ud af, hvorfor chipsene er forbundet som de er.

Spørgsmål 13

Antag at du har brug for en hukommelsesgruppe med 4k × 4 organisation, men alt du har på hånden er 1k × 4 hukommelseschips. Forklar hvordan du kan bygge et hukommelsesarray af denne størrelse ved at bruge flere 1k × 4 chips.

Reveal svar Skjul svar

Brug fire hukommelseschips: parallel de ti adresselinjer fra hver 1k × 4 hukommelseschip, og tilslut derefter (CS) linien for hver chip til udgangen af ​​en 2-linjers til 4-linjers dekoder. De to dekoderindgangslinjer bliver så adresselinjer A 10 og A 11 i 4 k × 4 hukommelsesarrayen.

Bemærkninger:

Selvom der ikke er angivet noget skema her i svaret, forventer jeg, at mine elever kan tegne en på egen hånd.

Spørgsmål 14

Dynamiske RAM-chips indeholder ofte flere adresser, end de har adresselinjer for at vælge dem med. For eksempel har MCM516100 DRAM chip en organisation på 16M × 1, men den har kun tolv adresselinjer.

Forklar, hvordan det er muligt at vælge en ud af 16 millioner unikke adresser, mens du kun bruger tolv adresselinjer. Tip: Teknikken er kendt som adressemultipleksering . Sørg for at henvise til en eller flere dynamiske RAM-datablade, når du gør din forskning!

Reveal svar Skjul svar

Ved adressemultiplexering anvendes adresselinjerne, der går ind i memorychipet, to gange for at vælge enhver vilkårlig adresse, der bringer 12 bit værd af 24-bit-adressen ad gangen.

Opfølgningsspørgsmål: Forklar hvordan hukommelseschip "ved", hvilken 12 bit af adressen læses til enhver tid.

Bemærkninger:

Forklar til dine elever, at adressemultiplexering ikke er teknisk begrænset til anvendelse kun i dynamiske RAM-chips, men at det normalt anvendes der på grund af den høje adressetæthed, der ydes af dynamisk RAM-teknologi. De fleste statiske RAMS er derimod ikke tætte nok til at kræve adresselinjer tjener dobbeltarbejde!

Spørgsmål 15

Når en ROM-hukommelse er programmeret med data, er det godt at verificere, at de data, der nu er gemt, er okay, og ikke er beskadiget med fejl. En populær metode til at gøre dette er at beregne et checksum på de lagrede data, og sammenligne det med checksummet for de oprindelige data. Hvis checksumnumrene er identiske, er der chancer for, at der ikke er nogen korruption i de lagrede data.

Forklar præcis, hvad checksum er, og hvordan det virker som en fejlregistreringsstrategi.

Reveal svar Skjul svar

En måde at tænke på checksum er at huske fejlsøgningsstrategien for paritetsbits . Ved rot er de to processer meget ens. Hvad angår detaljerne af, hvad checksum er, og hvordan det beregnes, forlader jeg det for dig at undersøge!

Bemærkninger:

Endnu en gang er der lidt jeg kan afsløre i svaret uden at give alt væk. Der er tilstrækkelige ressourcer til rådighed for eleverne til at lære om checksummen på egen hånd, at du ikke skal give yderligere oplysninger.

Spørgsmål 16

En vigtig brug for læse-kun halvlederminnelser er som opslagstabeller . Beskriv, hvad et "look-up-bord" er, og hvad man kan bruge til.

Reveal svar Skjul svar

Et opslagstabel er et sæt data programmeret til en hukommelsesenhed, der bruges til at kortlægge en slags funktion: for hver unik input (adresse) er der en output (data), der betyder noget for det system, hvori det er installeret.

Et eksempel på en opslagstabel er en EBCDIC-til-ASCII-kodekonverter, hvor en EBCDIC-kode, der indtastes til adresselinjerne i en ROM-chip, "ser op" den tilsvarende ASCII-tegnværdi fra hukommelsen og output det som resultat gennem ROM-chipens datalinjer.

Bemærkninger:

EBCDIC-til-ASCII-kodekonverteringsbegrebet er ikke hypotetisk! Jeg har faktisk designet og hjulpet med at opbygge et sådant kredsløb for at gøre det muligt for standard pc'er at "tale" til en forældet CNC-maskinværktøjskontrolcomputer, som ikke forstod ASCII-data, kun EBCDIC. Et opslagstabel implementeret i en UVEPROM fungerede som en pæn måde at implementere denne funktion på, uden mange komplekse kredsløb.

Spørgsmål 17

Antag en bilfabrikant at designe et nyt bilmotor design, og de havde brug for en hukommelseschip til at opbevare opslagstabeller til motorens styreenhed, idet de holdt data som optimale brændstof / luftforhold for forskellige motorbelastninger, som computeren derefter ville rådføre sig med opretholde den bedste ydeevne, eller økonomi eller emissioner. Hvilken type hukommelseschip vil du anbefale til opgaven, og hvorfor? Vælg fra følgende liste:

Statisk RAM (SRAM)
Mask ROM
PROM
Dynamisk RAM (DRAM)
EPROM
Magnetisk kerne
Reveal svar Skjul svar

EPROM ville nok være det bedste valg. Jeg vil lade dig diskutere dette med dine klassekammerater og med din instruktør!

Bemærkninger:

Dette spørgsmål er mangesidet. Studerende skal overveje volatilitet og lette opdatering (data), samt simpelthen at anvende konceptet af et opslagstab til en bils motorstyringscomputer for intelligent at besvare dette spørgsmål.

Spørgsmål 18

Undersøg datablade for 74LS184 og 74LS185 integrerede kredsløb, og forklar derefter, hvordan skrivebeskyttet hukommelsesteknologi bruges til at udføre BCD / binære konverteringsfunktioner.

Reveal svar Skjul svar

Disse integrerede kredsløb er virkelig bare skrivebeskyttede hukommelseschips programmeret med opslagstabeller til konvertering af BCD til binær (74LS184) og binær til BCD (74LS185).

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever, hvorfor nogen ville vælge at implementere disse funktioner i et opslagstab i stedet for at bruge kombinationslogik eller en mikroprocessor / mikrocontroller. Hvilke fordele kan der realiseres med opslagstabellen tilgang?

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →