Оперативная память

1.1.2. Оперативная память

Объем доступной оперативной памяти - один из важнейших параметров любого компьютера. Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) представляет собой совокупность микросхем на системной плате, способных накапливать и временно хранить программы и обрабатываемые данные. Эта информация по мере надобности может быстро считываться из оперативной памяти процессором и записываться туда вновь. При отключении питания содержимое оперативной памяти полностью стирается и утрачивается. Поэтому после включения компьютера программы и данные всякий раз необходимо заново загружать в оперативную память из источников долговременного хранения информации. Для долговременного хранения информации чаще всего применяются магнитные и оптические диски или иные накопители цифровой информации [2].

В современных компьютерах применяется главным образом динамическая оперативная память или DRAM (Dynamic Random Access Memory). Она строится на микросхемах, требующих во избежание потерь периодического обновления информации. Этот процесс получил название «регенерация памяти». Он реализуется специальным контроллером, установленным на материнской плате. На периодическую регенерацию данных в микросхемах динамической оперативной памяти расходуется некоторое время. Поэтому сбои в памяти нередко оказываются одной из распространенных проблем в работе недорогих персональных компьютеров «желтой» или «черной» сборки, даже если в них используются совершенно исправные микросхемы динамической оперативной памяти.

Объем любой компьютерной памяти, в том числе и оперативной памяти, измеряется в килобайтах и мегабайтах. Наименьшей единицей измерения информационной емкости и наименьшей единицей деления памяти компьютера является байт. Собственно байт - это, в свою очередь, совокупность восьми мельчайших единиц информации, которые называют битами. Разница между простейшими стационарными двоичными состояниями, например, «включено»/«выключено» или между 0 и 1 составляет всего один бит. Байтовая (или 8 - битовая) структура измерения выбрана из - за двоичной организации вычислительной техники. Для передачи или сохранения одного любого символа - буквы, цифры или знака - требуется минимум один байт.

1 килобайт равен 1024 байтам, 1 мегабайт - 1024 килобайтам, 1 гигабайт - 1024 мегабайтам.

Самые первые IBM PC имели оперативную память всего лишь 16 Кбайт. Последующие модели персоналок типа IBM PC и PC/XT располагали объемом оперативной памяти до 640 Кбайт - именно таков максимальный объем памяти, которым способна управлять операционная система MS-DOS. А для увеличения объема памяти использовались специальные платы расширения, позволявшие дополнительно увеличить объем памяти до 16 - 64 Мбайт [2].

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel - 8088 или Intel - 8086 (например, IBM PC XT) может иметь размер не более 1 Мбайта, поскольку эти микропроцессоры могут обращаться не чем к 1 Мбайту памяти. Эта память состоит из двух частей. Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными программами и операционной системой. Остальные адреса памяти («верхняя память») зарезервированы для служебных целей:

для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также выполнение основных низкоуровневых услуг ввода - вывода;

для передачи изображения на экран;

для хранения различных расширений операционной системы, которые поставляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Как правило, тогда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то имеют в виду именно первую ее часть, которая может использоваться прикладными программами и операционной системой.

Барьер 640 Кбайт. Для многих программ 640 Кбайт мало (к тому же из этих 640 Кбайт до 100 Кбайт могут занимать DOS и различные системные программы - драйверы устройств и резидентные программы). Поэтому были разработаны расширенная (extended) и дополнительная (expanded) памяти.

В качестве компонентов памяти в современных компьютерах используются главным образом модули памяти с однорядным расположением выводов, которые называются SIMM. Эти модули выпускаются с 30 и с 72 контактами емкостью 256 Кбайт, 1 Мбайт, 4 Мбайт, 16 Мбайт или 32 Мбайта.

1.1.3. Дисковая операционная система (DOS)

Дисковая операционная система - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, посредством команд (каждая команда означает действие, которое DOS должна выполнить) осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т. д.), выводит информацию на видеомонитор, запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов (файл -- это поименованный набор информации на диске или другом машинном носителе). Все функции по обслуживанию таблиц размещения файлов, поиску информации в них, выделению места для файлов на дискетах выполняются операционной системой.

Главным достоинством DOS является ее способность управлять устройствами памяти на магнитных дисках (именно поэтому она названа - дисковая операционная система) [7].

Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

1.2. Характеристики программных средств вычислительной техники

Система программирования Турбо Паскаль (Turbo Pascal), разработанная американской корпорацией Борланд (Borland), остается одной из самых популярных систем программирования в мире. Этому способствуют, с одной стороны, простота, лежащая в основе языка программирования Паскаль, а с другой - труд и талант сотрудников корпорации Борланд во главе с идеологом и создателем Турбо Паскаля Андерсом Хейлсбергом. [3]

Придуманный швейцарским ученым Никласом Виртом как средство для обучения студентов программированию, язык Паскаль стараниями А. Хейлсберга превратился в мощную современную профессиональную систему программирования, которой по плечу любые задачи - от создания простых программ, до разработки сложнейших реляционных систем управления базами данных. [4]

Турбо Паскаль - это строго типизированный язык. Развитая система типов позволяет легко разрабатывать адекватные представления для структур данных любой решаемой задачи. В то же время существующие в Турбо Паскале средства преобразования типов дают возможность гибко манипулировать различными данными.

Основные операторы языка являются хорошей иллюстрацией базовых управляющих конструкций структурного программирования. Их использование позволяет записывать сложные алгоритмы обработки данных в компактной форме. Гармоничное включение в структуру языка средств объектно-ориентированного программирования делает переход от традиционных технологий программирования к объектно-ориентированному для тех, кто программирует на Турбо Паскале, достаточно безболезненным.

Система программирования Турбо Паскаль поддерживает модульный принцип программирования, который лежит в основе всех современных технологий разработок программ. Программа, написанная на Турбо Паскале, обычно разбивается на модули, а те, в свою очередь, состоят из подпрограмм. [4]

1.3. Постановка задачи

Целью задачи является разработка программного интерфейса (ПИ), который должен связывать персональный компьютер и лабораторный макет «Программатор ПЗУ».

ПИ должен обеспечивать подачу входных воздействий на все контакты ИМС (шину адреса, шину данных, управляющие сигналы), осуществлять считывание и запись данных, используя стандартный порт ввода-вывода LPT (параллельный).

Требования к интерфейсу: ПИ должен обеспечивать формирование и подачу адреса, содержащего шесть информационных и четыре управляющих бита данных на соответствующие контакты программируемой ПЗУ, обеспечить стробирование чтения/записи информации. ПИ должен обеспечить удобный вывод текстовой информации на экран для упрощения работы пользователя с программой.

2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
2.1. Разработка алгоритма программного обеспечения

Структура программного интерфейса была построена на основе иерархической системы экранного меню.

Эта система позволяет обеспечить для пользователя удобный переход и взаимодействие различных уровней иерархии данного алгоритма структуры меню.

При разработке алгоритма программного обеспечения были использованы следующие программные модули:

модуль главного меню;

модуль настройки программы;

модуль чтения ПЗУ;

модуль записи ПЗУ;

модуль просмотра настроенной программы.

Модуль главного меню обеспечивает отображение на экране всех пунктов меню, и, соответственно, осуществляет передачу управления программы по этим пунктам с предварительным сохранением информационных переменных и массивов.

Модуль настройки программы осуществляет определение пользователем всех входных и выходных параметров, которые необходимы для дальнейшей работы модулей чтения и записи ПЗУ, а также тестирования программатора.

Модули чтения и записи ПЗУ, обеспечивает связь программного интерфейса с аппаратной частью лабораторного макета, и осуществляет основную связь по работе с ПЗУ.

Модуль просмотра настроенной программы осуществляет выдачу на экран текста настроенной универсальной программы.

2.2. Разработка универсальной управляющей программы

Управляющая программа построена в режиме меню для обеспечения наибольшей простоты ее использования.

Программа была реализована на экране с разрешающей способностью в текстовом режиме 80x60. Для упрощения программного алгоритма были разработаны процедуры, которые позволили выводить меню, управлять курсором, работать с файловой системой DOS.

Процедура WaitRt - ждет вертикального обратного хода луча

Процедура Color - установка цвета

Таблица 2.1

Переменные используемые в процедуре Color

Переменная	Назначение
C1	Цвет символа
С2	Цвет экрана

Процедура Loc - позиция курсора на экране

Таблица 2.2

Переменные используемые в процедуре Loc

Переменная	Назначение
X	Позиция курсора по X
С2	Позиция курсора по Y

2.2.4. Процедура Wchar - печать символа

2.2.5. Процедура Shade- создание тени для окна.

2.2.6 Процедура Wrt - вывод текста на экран.

2.2.7. Процедура Map - выводим созданный виртуальной эран на дисплей.

2.2.8. Процедура Cls - очистка экрана.

2.2.9. Процедура ScanKey - выдает ASCII код нажатой клавиши.

2.2.10. Процедура SkipTime - пропускает время (таймер процессора).

2.2.11. Процедура MoveMan - анимация человека и стрелки.

2.2.12. Процедура MakeMan - создание человека.

2.2.13. Процедура LoadFont - загрузка моего шрифта.

2.2.14. Процедура WaitKey - ожидание нажатия любой клавиши.

Процедура Window - создание окон.

Таблица 2.3

Переменные используемые в процедуре Window

Переменная	Назначение
XUL	Позиция левого верхнего угла по X
YUL	Позиция левого верхнего угла по Y
XDR	Позиция правого нижнего угла по X
XDR	Позиция правого нижнего угла по Y

Процедура Morph - создание эффекта “Морфий”, плавное преоразование одного окна в другое.

Таблица 2.4

Переменные используемые в процедуре Morph

Переменная	Назначение
1	2
XF1	Позиция левого верхнего угла по X исходного окна
YF1	Позиция левого верхнего угла по Y исходного окна
XF2	Позиция правого нижнего угла по X исходного окна
YF2	Позиция правого нижнего угла по Y исходного окна
XT1	Позиция левого верхнего угла по X получаемого окна

Продолжение таблицы 2.4

1	2
YT1	Позиция левого верхнего угла по Y получаемого окна
XT2	Позиция правого нижнего угла по X получаемого окна
YT2	Позиция правого нижнего угла по Y получаемого окна

Процедура MorphL - создание эффекта “Морфий” с последними координатами.

Таблица 2.5

Переменные используемые в процедуре MorphL

Переменная	Назначение
XF1	Последняя позиция левого верхнего угла по X
YF1	Последняя позиция левого верхнего угла по Y
XF2	Последняя позиция правого нижнего угла по X
YF2	Последняя позиция правого нижнего угла по Y

2.2.18. Процедура WindowL - создание окна с последними координатами.

Процедура Menu - работа с меню, выбор пункта меню и перемещение курсора.

Таблица 2.6

Переменные используемые в процедуре Menu

Переменная	Назначение
X1	Координаты по X первой строчки меню
Y1	Координаты по Y первой строчки меню
STEPY	Шаг пунктов меню
ALL	Количество пунктов в меню
COL	Цвет позиций в меню
S1...S5	Название пунктов меню

2.2.20. Процедура HexL2Str - представление символа в ввиде шестнадцатиричного кода.

2.2.21. Процедура HexB2Str - представление символа в ввиде восьмеричного кода.

2.2.22. Процедура MemEd - редактор текста.

2.2.23. Процедура Ffile - работа с файлами, запись, создание и чтение.

2.2.24. Процедура ReadROM - работа с программатором, чтение и запись данных ПЗУ, тестировнаие устройства.

2.3. Разработка программного интерфейса

Программный интерфейс был разработан с учетом всех его эксплуатационных характеристик. Он должен отвечать следующим требованиям:

полнота и краткость отображаемой информации;

удобное расположение информации на экране;

оперативность работы.

Интерфейс программного обеспечения был построен по иерархической структуре.

Рис. 2.1. Интерфейс программного обеспечения

Вся программа построена на основе типизированных меню, которые позволят легко и интуитивно работать, и не потребуют дополнительного времени от учащихся на изучение интерфейса программы. Фон, окна меню, и текст отвечают всем требованиям предъявляемым к цветовому оформлению; цветовая палитра подобрана так, чтобы глаза учащихся как можно меньше уставали при работе с программатором. Также был разработан новый шрифт, что позволило обеспечить крупные символы букв, и русифицированный программный интерфейс.

Кадровые окна основного меню и все подпункты меню на каждом уровне иерархии выполнены в виде окон с соответствием каждого окна его информационному назначению.

Межоконный переход осуществляется выбором соответствующего пункта перемещением по экрану маркера, в виде стрелки, позиция которого указывает на выбранный пункт меню. Обратный переход в иерархическом меню осуществляться выбором последнего пункта меню - «НАЗАД», или нажатием функциональной клавиши «ESC».

Работа с пунктом меню «Работа с ПЗУ» возможна только после выбора типа ПЗУ в пункте меню «Выбор ПЗУ», это связанно с особенностью работы аппаратной части лабораторного макета «Программатор ПЗУ».

2.4. Описание процесса отладки

При отладке программного интерфейса лабораторного макета был использован пошаговый режим пяти основных программных модуля: модуль меню, модуль чтения ПЗУ, модуль записи ПЗУ, модуль тестирования программатора, модуль файловых операций.

В процессе отладки были использована промежуточная печать для определения некоторых промежуточных вычислений и кода вводимых с клавиатуры символов и клавиш.

Была произведена отладка программы на выявление орфографических, синтаксических, логических и графических ошибок в экранных частях программы.

Осуществлена отладка программного интерфейса совместно с его аппаратной частью. Были внесены некоторые изменения в программу, связанные с обеспечением синхронизации работы программного интерфейса лабораторного макета с его аппаратной частью.

2.5. Разработка эксплуатационно-методической документации

При эксплуатации лабораторного макета “Програматор ПЗУ” по проведению лабораторных работ необходимо:

Подсоединить интерфесный продов к программатору и параллельному порту персонального компьютера (оба должны быть обесточены)

Включить питание копьютера

Включить питание на лабораторном макете

Загрузить на компьютере программный интерфейс

Вставить микросхему ПЗУ в слот на лабораторном макете

Ознакомиться с программой

Выбрать в программе тип микросхемы ПЗУ, вставленную в слот лабораторного макета

Провести тестирование работоспособности программатора

Выполнить задание по работе с лабораторным макетом

Выйти из программы

Выключить лабораторный макет

Выключить персональный компьютер

Снять микросхему ПЗУ со слота лабораторного макета

Для ознакомления с устройством и работой программатора ПЗУ пользователю предоставлена документация.

2.6. Результаты испытаний

В процессе дипломного проектирования были получены следующие результаты:

Был разработан программный интерфейс лабораторного макета «Программатор ПЗУ», который обеспечивает связь аппаратного интерфейса лабораторного макета с последовательным портом (LPT) персонального компьютера IBM PC, позволяет считывать и записывать информацию на микросхемы ПЗУ.

Также программный интерфейс создает удобный режим общения пользователя с программой по принципу экранных меню.

Вся программа реализована на персональном компьютере IBM PC 486 с монитором разрешающей способностью в текстовом режиме 80x60, при палитры 16 цветов.

В ходу отладки программного интерфейса экспериментным путем были установлены минимальные требования к персональному компьютеру:

IBM совместимы персональный компьютер;

процессор 286;

цветной дисплей;

видеоадаптер EGA;

операционная оболочка DOS 3.0 или старше;

объем оперативной памяти 416 Kb;

свободное пространство на жестком диске из расчета: программа (20Kb) + 64Kb*кол. прошивок ПЗУ.

Техническая характеристика программы:

Объем программы на жестком диске	20 Kb
Занимаемая память во время исполнения	17Kb
Скорость чтения микросхемы ПЗУ	1Kb/сек.
Скорость записи прошивки в ПЗУ	0.5Kb/сек.
Тестирование программатора	13 сек

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1. Оценка издержек на разработку программного интерфейса для программатора ПЗУ

3.1.1 Статья I. Материальные ресурсы

Статья I включает стоимость всех видов сырья и материалов, расходуемых на изготовление продукции, а также транспортно-заготовительные расходы.

Расчет сырья и материалов приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Расчет сырья и материалов

Наименование	Ед. Измерения	Цена, руб.	Норма расходов, шт.	Стоимость, руб.
Операционная система MS-DOS 6.20	шт.	342000.00	1	342000.00
Язык программирования Borland Turbo Pascal v7.0	шт.	570000.00	1	570000.00
			Итого:	912000.00
ТЗР=					(3.1)

ТЗР=912000.00*1%/100%=9120.00 руб.

Ст.I=

(3.2)

Ст.I=912000.00+9120.00=921120.00 руб.

3.1.2. Статья II. Оплата труда

Статья II включает заработную плату основных производственных рабочих, в которые непосредственно на рабочих местах выполняют операции, по обработке продукции.

Определение норм времени на операции приведено в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Нормы времени

Должность	Стоимость 1 часа	Кол-во часов	Оплата
Программист	15000.00 руб.	60	900000.00 руб.
Отладчик	5000.00 руб.	15	75000.00 руб.
		Итого:	975000.00 руб.

Ст.2=975000.00 руб.

3.1.3 Статья III. Отчисления во внебюджетные фонды

Статья III включает в себя отчисления в пенсионный фонд (28 %), фонд занятости (1.5 %), медицинское страхование (3.6 %), социальное страхование (5.4 %), в фонд образования (1 %) и транспортный налог (1 %).

Всего 40,5 % от начисленной заработной платы.

Ст.3=

(3.3)

Ст.3== 394875.00 руб.