조회표

지난 장에서 디지털 메모리 장치에 대해 배웠으므로 솔리드 스테이트 장치 내에 이진 데이터를 저장할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 솔리드 스테이트 메모리 장치 내의 이러한 저장 "셀"은 적절한 바이너리 값으로 장치의 "주소" 라인을 구동하여 쉽게 주소 지정됩니다.

ROM의 주소 라인이 입력 역할을 하고 ROM의 데이터 라인이 출력 역할을 하여 특정 논리 기능의 특성 응답을 생성하도록 특정 데이터로 작성되거나 프로그래밍된 ROM 메모리 회로가 있다고 가정합니다. 이론적으로 우리는 이 ROM 칩을 프로그래밍하여 와이어 연결이나 게이트를 변경하지 않고도 원하는 논리 기능을 에뮬레이트할 수 있습니다.

반가산기의 기능으로 프로그래밍된 4 x 2비트 ROM 메모리(매우 작은 메모리!)의 다음 예를 고려하십시오.

이 ROM이 위의 데이터(반가산기의 진리표를 나타냄)로 기록된 경우 A 및 B 주소 입력을 구동하면 ROM 칩의 각 메모리 셀이 활성화되어 해당 데이터를 Σ( 합계) 및 C_out 비트. 게이트나 릴레이로 구성된 반가산기 회로와 달리 반가산기 기능뿐만 아니라 2개의 입력과 2개의 출력으로 모든 논리 기능을 수행하도록 설정할 수 있습니다.

논리 기능을 변경하려면 다른 데이터 테이블을 다른 ROM 칩에 쓰기만 하면 됩니다. 우리는 마음대로 다시 쓸 수 있는 EPROM 칩을 사용할 수도 있어 궁극적인 기능 유연성을 제공합니다.

디지털 회로에 적용되는 이 원리의 중요성을 인식하는 것이 매우 중요합니다. 게이트 또는 릴레이로 제작된 반가산기는 프로세스 특정 출력에 도달하기 위한 입력 비트, ROM은 단순히 기억합니다. 주어진 입력 조합에 대해 출력이 어떻게 되어야 하는지.

이것은 초등학교에서 암기하는 "시간표"와 크게 다르지 않습니다. 5 곱하기 6(5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 =30)의 곱을 계산해야 하는 대신 학교 학생들은 기억하도록 배웁니다. 5 x 6 =30이고 필요에 따라 메모리에서 이 제품을 불러올 것으로 예상됩니다. 마찬가지로 배선된 게이트나 릴레이(하드웨어)의 기능적 배열에 따른 논리 기능이 아니라 메모리(소프트웨어)에 기록된 데이터에만 의존합니다.

모든 입력에 대해 명확한 출력을 제공하는 이러한 간단한 애플리케이션을 룩업 테이블이라고 합니다. , 메모리 장치는 단순히 입력 상태의 주어진 조합에 대해 출력이 어떠해야 하는지 "조회"하기 때문입니다.

논리적 기능을 수행하기 위한 메모리 장치의 적용은 다음과 같은 몇 가지 이유로 중요합니다.

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소프트웨어는 하드웨어보다 변경하기가 훨씬 쉽습니다.

소프트웨어는 다양한 종류의 메모리 미디어(디스크, 테이프)에 보관할 수 있으므로 "가상" 형식으로 기능을 쉽게 문서화하고 조작할 수 있습니다. 하드웨어는 일종의 그래픽 그림 형태로 추상적으로만 "보관"할 수 있습니다.

한 메모리 장치(예:EPROM 칩)에서 다른 메모리 장치로 소프트웨어를 복사할 수 있으므로 한 장치가 다른 장치에서 기능을 "학습"할 수 있습니다.

논리 함수 예제와 같은 소프트웨어는 개별 논리 게이트(또는 릴레이)로 에뮬레이트하기 극히 어려운 기능을 수행하도록 설계할 수 있습니다.

룩업 테이블의 유용성은 기능의 복잡성이 증가함에 따라 점점 더 분명해집니다. ROM을 사용하여 4비트 가산기 회로를 구축한다고 가정합니다. 8개의 주소 라인(두 개의 4비트 숫자가 함께 추가됨)과 4개의 데이터 라인(서명된 출력용)이 있는 ROM이 필요합니다.

이 ROM 칩에 256개의 주소 지정 가능한 메모리 위치가 있으므로 이진 입력의 모든 조합에 대해 생성할 이진 출력을 알려주는 상당한 양의 프로그래밍이 필요합니다.

또한 조심하지 않으면 프로그래밍에서 실수를 할 위험이 있으며 잘못된 합계를 출력하게 됩니다. 그러나 소프트웨어 단독으로 이 기능(또는 모든 기능)을 구성할 수 있는 유연성은 일반적으로 그 비용을 능가합니다.

위의 "가산기"로 구현할 수 있는 고급 기능 중 일부를 고려하십시오. 2의 보수 부호 표기법에 두 세트의 숫자를 추가하면 답이 오버플로될 위험이 있다는 것을 알고 있습니다.

예를 들어, 4비트 숫자 필드만 사용하여 0111(십진수 7)을 0110(십진수 6)에 추가하려고 하면 올바른 값인 13(7 + 6), 4개의 부호 있는 비트를 사용하여 표현할 수 없습니다. 원한다면 오버플로가 발생할 것으로 알고 있는 조건(즉, 실제 합계가 +7을 초과하는 경우)에서 다른 것을 출력하도록 이 조회 테이블 회로를 프로그래밍하여 오버플로 조건에서 제공되는 이상한 대답을 피할 수 있습니다. 또는 -8).

한 가지 대안은 수량 0111(4개의 부호 있는 비트로 나타낼 수 있는 최대 양수 값)을 출력하도록 ROM을 프로그래밍하거나 일반적인 오버플로된 "오류" 값보다 애플리케이션에 더 적합하다고 판단한 다른 값일 수 있습니다. 일반 가산기 회로가 출력됩니다. 우리는 더 이상 로직 게이트 기능의 제약에 의해 제한되지 않기 때문에 이 회로가 무엇을 하기를 원하는지 결정하는 것은 모두 프로그래머에게 달려 있습니다.

가능성은 맞춤형 논리 기능에서도 멈추지 않습니다. 256 x 4 ROM 칩에 더 많은 주소 라인을 추가하여 여러 기능을 포함하도록 조회 테이블을 확장할 수 있습니다.

2개의 주소 라인이 추가되면 ROM 칩은 이전보다 4배 많은 주소를 갖게 됩니다(256 대신 1024). 이 ROM은 A8과 A9가 모두 낮을 때 출력 데이터가 합을 나타내도록 프로그래밍할 수 있습니다. 이전 256 x 4 ROM 회로에서와 같이 주소 라인 A0에서 A7에 입력된 두 개의 4비트 이진수 중

주소 A8=1 및 A9=0의 경우 차이를 출력하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 첫 번째 4비트 이진수(A0~A3)와 두 번째 이진수(A4~A7) 사이의 (빼기). 주소 A8=0 및 A9=1의 경우 두 숫자의 차이(빼기)를 역순(첫 번째 - 두 번째가 아닌 두 번째)으로 출력하도록 ROM을 프로그래밍할 수 있으며 마지막으로 주소 A8=1의 경우 A9=1인 경우 ROM은 두 입력을 비교하고 동일 또는 부등식 표시를 출력하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

그러면 우리가 갖게 될 것은 4비트 이진수에 대해 프로그래밍된 답을 "조회"함으로써 4가지 다른 산술 연산을 수행할 수 있는 장치입니다.

2개 이상의 추가 주소 라인이 있는 ROM 칩을 사용했다면 2개의 4비트 입력에서 수행하기 위해 보다 다양한 기능으로 프로그래밍할 수 있습니다. 이러한 룩업 테이블에 프로그래밍하면 유용할 수 있는 이진 데이터 고유의 작업(예:패리티 검사 또는 비트의 배타적 OR)이 많이 있습니다.

이진 입력 코드에 따라 다양한 산술 작업을 수행할 수 있는 이와 같은 장치를 산술 논리 장치라고 합니다. (ALU)이며 컴퓨터 기술의 필수 구성 요소 중 하나를 구성합니다. 최신 ALU는 속도의 이유로 매우 복잡한 조합 논리(게이트) 회로로 구성되는 경우가 더 많지만 정확한 조회 테이블로 프로그래밍된 "멍청한" ROM 칩으로 똑같은 기능이 복제될 수 있다는 사실은 위안이 될 것입니다. (들).

사실, 이 정확한 접근 방식은 1959년 IBM 1401 및 1620 컴퓨터의 개발과 함께 IBM 엔지니어들이 사용했는데, 이 컴퓨터는 이진 가산기 회로가 아닌 덧셈을 수행하기 위해 룩업 테이블을 사용했습니다. 이 기계는 "C를 의미하는 "CADET"으로 잘 알려져 있었습니다. A가 아닙니다. dd, D E가 아닙니다. 벤 T 라이.”

룩업 테이블 ROM의 매우 일반적인 응용 프로그램은 사용자 정의 수학 함수를 나타내야 하는 제어 시스템에 있습니다. 이러한 응용 프로그램은 여러 환경 및 작동 변수에 따라 효율적이고 깨끗한 작동을 위한 적절한 공기/연료 혼합비가 변경되는 자동차 엔진용 컴퓨터 제어 연료 분사 시스템에서 볼 수 있습니다.

연구 실험실에서 엔진에 대해 수행된 테스트는 엔진 부하, 주변 공기 온도 및 기압의 다양한 조건에 대해 이러한 이상적인 비율이 무엇인지 결정합니다. 변수는 센서 변환기로 측정되며, 아날로그 출력은 A/D 회로를 통해 디지털 신호로 변환되며 병렬 디지털 신호는 공연비에 대한 최적의 디지털 값을 출력하도록 프로그래밍된 고용량 ROM 칩에 대한 주소 입력으로 사용됩니다. 이러한 주어진 조건 중 하나.

때때로 ROM은 디지털화된 신호 값을 "수정"하여 실제 의미를 보다 정확하게 나타내기 위해 1차원 조회 테이블 기능을 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 장치의 예로는 열전쌍 송신기가 있습니다. , 이종 금속의 접합에 의해 생성된 밀리전압 신호를 측정하고 직접해야 하는 신호를 출력합니다. 해당 접합 온도에 해당합니다.

불행히도 열전쌍 접합은 완벽하게 선형적인 온도/전압 응답을 갖지 않으므로 원시 전압 신호는 온도에 완벽하게 비례하지 않습니다. 전압 신호(A/D 변환)를 디지털화하고 해당 디지털 값을 필요한 수정 값으로 프로그래밍된 ROM의 주소로 전송함으로써 ROM의 프로그래밍은 열전쌍의 온도 대 밀리 전압 관계의 비선형성을 일부 제거할 수 있으므로 다음을 수행할 수 있습니다. 장치의 최종 출력이 더 정확할 것입니다.

이러한 조회 테이블에 대해 널리 사용되는 계측 용어는 디지털 특성화기입니다. .

룩업 테이블의 또 다른 응용 프로그램은 특수 코드 번역입니다. 예를 들어 128 x 8 ROM은 7비트 ASCII 코드를 8비트 EBCDIC 코드로 변환하는 데 사용할 수 있습니다.

다시 말하지만, ROM 칩이 필요한 데이터로 적절하게 프로그래밍되어 각각의 유효한 ASCII 입력이 해당하는 EBCDIC 출력 코드를 생성하기만 하면 됩니다.

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