![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение.
- •1. Основы построения эвм. Основные определения.
- •2. Принципы действия эвм. Принципы программного управления.
- •Страница–словарь.
- •4. История развития вычислительной техники. Поколения эвм.
- •«Компьютер... XVII века»
- •5. Основные параметры эвм.
- •1. Запоминающие устройства эвм.
- •1.1. Типы зу и их основные характеристики.
- •1.2. Оперативные запоминающие устройства.
- •1.2.1. Общие принципы организации озу.
- •1.2.2. Структурная организация блока памяти.
- •1.2.3. Полупроводниковые интегральные зу с произвольным обращением.
- •1.2.4. Модули памяти и элементы памяти (бис).
- •1.2.5. Система электрических параметров полупроводниковых бис зу.
- •1.2.6. Контроль функционирования бис зу.
- •1.2.7. Организация многоблочной оперативной памяти.
- •1.2.8. Организация озу с многоканальным доступом.
- •1.2.9. Ассоциативные зу.
- •1.3. Сверхоперативные зу.
- •1.3.1. Назначение и типы созу.
- •1.3.2. Организация созу с прямой адресацией.
- •1.3.3. Организация стекового и магазинного созу.
- •1.3.4. Организация ассоциативных созу.
- •1.3.5. Оценка эффективности использования созу в процессоре.
- •1.4. Постоянные зу.
- •1.5. Виртуальная память.
- •Логическое распределение оперативной памяти в персональных компьютерах (Intel/pc).
- •1.6.1. Стандартная оперативная память.
- •1.6.1.1.Таблица векторов прерываний.
- •1.6.1.2. Область данных bios.
- •1.6.1.3. Область для операционной системы.
- •1.6.1.4. Основная область памяти.
- •2. Арифметико-логические устройства эвм
- •2.1. Типы арифметических устройств и их структуры.
- •2.2. Организация алу параллельного действия при работе над числами в естественной форме.
- •2.2.1. Суммирование и вычитание чисел при использовании накапливающего сумматора.
- •2.2.2. Принципы построения алу для сложения и вычитания на комбинационных суммах.
- •2.2.3. Организация алу (параллельного действия) в режиме умножения чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.4. Аппаратные способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.5. Алгоритмические (логические) способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.6. Организация алу параллельного действия в режиме деления чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.7. Организация алу при реализации логических операций и операций специальной арифметики.
- •2.3. Организация алу параллельного действия при работе над числами в нормальной форме.
- •2.3.1. Принцип построения и работы алу при суммировании и вычитании чисел в нормальной форме.
- •2.3.2. Направления и методы ускорения операций над числами с плавающей запятой.
- •2.4. Организация алу, работающих в двоично-десятичных кодах.
- •2.5.Об экзотических формах представления чисел. Логарифмическая форма:
- •Трансформирующаяся запятая.
- •Инверсная запятая.
- •2.6. Итеративные методы деления.
- •3. Процессоры.
- •3.1. Система команд эвм.
- •3.1.1. Структура и форматы команд.
- •3.1.2. Список команд.
- •3.1.3. Способы адресации.
- •3.2. Устройства управления.
- •3.2.1. Организация цуу (на примере гипотетической одноадресной эвм).
- •3.2.2. Принципы формирования уфс.
- •3.2.3. Организация микропрограммных устройств управления.
- •3.3. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации.
- •3.3.1. Основные понятия и определения.
- •3.3.2. Способы обмена данными между ядром малой эвм и периферийными устройствами.
- •3.3.3. Программно управляемые способы передачи данных.
- •3.3.3.1. Простые типы передачи.
- •3.3.3.2. Последовательность событий при прерываниях.
- •3.3.3.3. Идентификация прерывающего устройства.
- •3.3.4. Организация прямого доступа к памяти.
- •4. Основы вычислительных конвейеров.
- •4.1. Введение в архитектурные принципы конвейерных процессоров и эвм.
- •Конвейерные сумматоры
- •Конвейерный умножитель
- •5. Архитектура сигнальных процессоров.
- •5.1. Введение. Основные задачи обработки сигналов. Методы обработки сигналов.
- •5.2. Основные характеристики и базовая архитектура семейства adsp-21xx
- •5.2.1. Общие сведения о составе функциональных устройств
- •5.2.2. Базовая архитектура.
- •5.2.3. Средства разработчиков для процессоров семейства.
- •5.3. Интерфейс процессоров adsp-21xx с памятью.
- •5.3.1. Интерфейс с загрузочной памятью.
- •5.3.2. Интерфейс с памятью программ.
- •5.3.3. Интерфейс с памятью данных.
- •5.4. Архитектура операционных устройств.
- •5.4.1. Арифметико-логическое устройство.
- •5.4.2. Умножитель/накопитель mac.
- •5.4.3. Устройство сдвига shifter.
1.2.5. Система электрических параметров полупроводниковых бис зу.
Параметры БИС ЗУ делятся на статические и динамические. Статические параметры характеризуют работу БИС ЗУ в статическом (устойчивом) режиме. Система статических параметров БИС ЗУ представляет собой совокупность контрольных точек вольт-амперных характеристик. Динамические параметры определяются временными процессами, происходящими в БИС ЗУ. Систему динамических параметров БИС образует совокупность временных позиций (фаз) перепадов входных и выходных сигналов, соответствующих границам правильного функционирования БИС.
Таблица 1.2.5.1. Основные сигналы БИС ЗУ.
Наименование сигнала |
Обозначение |
||
По ГОСТу 19480-72 |
МЭК |
||
Международное |
Отечественное |
||
Адрес |
А |
а |
A |
Тактовый сигнал |
С |
Т |
C |
Адрес столбца |
CA |
CA |
CA |
Строб адреса столбца |
CAS |
CAS |
CAS |
Цикл |
CY |
Ц |
С |
Входные данные |
DI |
Uвх.и |
D |
Данные вход/выход |
DIO (DI/DO) |
Uвх.и /Uвых.и |
DO |
Сигнал разрешения |
СЕ |
P |
E |
Сигнал обнуления (стирания) |
ER |
УСТ 0 |
ER |
Сигнал разрешения по выходу |
СЕО |
— |
G |
Выходные данные |
DO |
Uвых.и |
Q |
Сигнал информации |
D |
U |
D |
Сигнал считывания |
RD |
СЧ |
R |
Адрес строки |
RA |
RA |
RA |
Строб адреса строки |
RAS |
RAS |
RAS |
Сигнал регенерации |
REF |
РЕГ |
RF |
Сигнал запись – считывание |
WR/RD |
ЗП/СЧ |
WR |
Сигнал считывание – запись |
RD/WR |
СЧ/ЗП |
RW |
Выбор микросхемы |
CS |
BM |
S |
Сигнал записи |
WR |
ЗП |
W |
По способу контроля параметра БИС ЗУ делятся на измеряемые, режимные и производные.
Измеряемые параметры – измеряются с непосредственным отсчетом значений параметров.
Режимные параметры, контролируемые как условия измерения или как граничные условия правильного функционирования ЗУ.
Производные параметры получаются расчетным путем на основе измеряемых и режимных параметров.
Существуют также специальные классификационные параметры, по которым производится классификация по группам в соответствующие сериях БИС ЗУ. В качестве классификационных параметров могут также использоваться статические или динамические параметры.
Под предельными значениями параметров понимают их допустимые значения за пределами рабочих режимов, после воздействия которых БИС ЗУ не будет повреждена. При этом параметры не регламентируются. При превышении предельных режимов работоспособность БИС ЗУ может быть нарушена.
<52>
Таблица 1.2.5.2. Система параметров БИС ЗУ.
Тип вывода ЗУ |
Статические параметры |
Динамические параметры |
Классификационные параметры |
Производные параметры |
|||||||||||||||
Измеряемые |
Режимные |
Предельные |
Измеряемые |
Режимные |
|
|
|||||||||||||
Магистральный |
Входной |
на МОП транзисторах |
ILI |
UI; UCC |
UI lim |
Время выборки tA |
Время установления tSU |
Организация (словразрядов), бит |
Коэффициент объединения KC |
||||||||||
на биполярных транзисторах |
IIL |
UIL; UCC |
UI lim |
Время выбора tCS |
Время удержания tH |
Время цикла tCY |
Коэффициент разветвления KP |
||||||||||||
IIH |
UIH; UCC |
||||||||||||||||||
Выходной |
открытый коллектор |
UOL |
UTHRL(H); IOL; UCC |
UO lim |
Время восстановления tREC |
Время сохранения tV |
Потребляемая мощность PCC |
Потребляемая мощность PCC |
|||||||||||
IOH |
UTHRL(H); IOH; UCC |
IO lim |
|||||||||||||||||
двухтактный |
UOL |
UTHRL(H); IOL; UCC |
UO lim |
Время фронта (спада) выходного сигнала tRO (tFO) |
Длительность сигнала tW |
Число циклов перепрограммирования NCY |
Время цикла tCY |
||||||||||||
UOH |
UTHRL(H); IOH; UCC |
|
Время записи tWR |
||||||||||||||||
IOS |
UIL(H); UO; UCC |
IO lim |
Время считывания tRD |
||||||||||||||||
три состояния |
UOL |
UTHRL(H); IOL; UCC |
UO lim |
Входная емкость CI |
Время нарастания (спада) входного сигнала tRI (tFI) |
Время хранения информации tSG |
Период регенерации TREF |
||||||||||||
UOH |
UTHRL(H); IOH; UCC |
IO lim |
|||||||||||||||||
ILO, IOZ |
UTHRL(H); UO; UCC |
|
|||||||||||||||||
IOS |
UIL(H); UO; UCC |
|
|||||||||||||||||
Питание |
ICC |
UCC; UIL(H) |
UCC lim |
Выходная емкость C |
Нагрузка RL; Roff; CL |
|
|
||||||||||||
UCC |
ICC; UIL(H) |
ICC lim |
Для представления параметров используются буквенные индексы. В этой главе приводятся буквенные параметры и индексы, принятые ГОСТ 19480—74 в отечественном и международном обозначениях, а также рекомендованные Международным электротехническим комитетом.
Все параметры микросхем и индексы обозначаются прописными буквами. В индексе указываются дополнительные сведения о параметре.
Статические параметры представляются в виде xk m n, где Х – параметр; К – назначение (вид) параметра; М – режим; N – дополнительная информация.
Индексы K, М, N могут состоять из одной и более букв. Например, ics wrl – ток сигнала низкого уровня выбора микросхемы в режиме записи.
<53>
Таблица 1.2.5.3. Классификационные параметры БИС ЗУ.
Параметры |
Обозначение |
Определение параметра |
||
По ГОСТ 19480 |
МЭК |
|||
Международное |
Отечественное |
|||
Информационная емкость |
M |
M |
M |
Число бит памяти в накопителе БИС ЗУ |
Число слов в БИС ЗУ |
N |
N |
N |
Число адресов в накопителе БИС ЗУ |
Разрядность |
n |
n |
n |
Число разрядов в накопителе БИС ЗУ |
Коэффициент разветвления по выходу |
KP |
Kраз |
KP |
Число единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу БИС |
Коэффициент объединения по входу |
KCI |
Kоб |
KCI |
Число объединенных однотипных БИС ЗУ, по которым реализуется одна и та же логическая функция. |
Коэффициент объединения по выходу |
KCO |
Kоб.вых |
KCO |
Число однотипных микросхем, которые можно одновременно подключить к выходу БИС |
Число циклов перепрограммирования |
NCY |
Nц |
NCY |
Число циклов стирание-запись, при котором сохраняется работоспособность БИС |
Потребляемая мощность |
PCC |
Pпот |
PCC |
Потребляемая мощность микросхемы в оговоренном режиме работы |
Потребляемая мощность в режиме хранения |
PCCS |
Pпот.хр |
PCCS |
Потребляемая мощность микросхемы в режиме хранения при подключенном напряжении источника питания в режиме невыбора (при отсутствии сигнала CS) |
Время хранения данных (информации) |
tSG |
tхр |
tSG |
Интервал времени, в течение которого микросхема в заданном режиме сохраняет данные. |
<54>
Таблица 1.2.5.4. Статические параметры БИС ЗУ.
Параметры |
Обозначение |
Определение параметра |
||
По ГОCT 19480—74 с изменениями 1981 и1985 гг. |
МЭК |
|||
Международное |
Отечественное |
|||
I. Параметры, характеризующие обеспечение совместной работы БИС ЗУ с входными и выходными устройствами |
|
|
|
|
Напряжение питания |
UCC |
Uп |
UCC |
Напряжение источника питания микросхемы |
Ток потребления |
ICC |
Iпот |
ICC |
Ток потребления по определенному источнику питания микросхемы в заданном режиме |
Напряжение питания в режиме хранения |
UCCS |
Uп.хр |
UCCS |
Напряжение источника питания, необходимое для хранения информации микросхемы |
Ток потребления в режиме хранения |
ICCS |
Iпот.хр |
ICCS |
Ток, потребляемый микросхемой от источника питания или источников питания в режиме хранения |
Напряжение логического 0 входного (выходного) сигнала |
UIL |
|
UIL |
Напряжение сигнала на входе (выходе) микросхемы, соответствующее низкому уровню при положительной логике |
(UOL) |
( |
(UOL) |
||
Напряжение логическое 1 входного (выходного) сигнала |
UIH |
|
UIH |
Напряжение сигнала на входе (выходе) микросхемы, соответствующее высокому уровню при положительной логике |
(UOH) |
( |
(UOH) |
||
Ток логического 0 входного (выходного) сигнала |
IIL |
|
IIL |
Ток в цепи входного (выходного) сигнала микросхемы, соответствующий низкому уровню входного (выходного) напряжения |
(IOL) |
( |
(IOL) |
||
Ток логической 1 входного (выходного) сигнала |
IIH |
|
IIH |
Ток в цепи входного (выходного) сигнала микросхемы, соответствующий высокому уровню входного (выходного) напряжения |
(IOH) |
( |
(IOH) |
||
Выходной ток при третьем состоянии (высокоомный уровень) |
IOZ |
Iсыкл |
IOZ |
Выходной ток микросхемы, находящейся в третьем состоянии |
Сопротивление нагрузки |
RL |
Rн |
RL |
Суммарное активное сопротивление внешних цепей, подключенных к выходу микросхемы |
Выходное сопротивление при третьем состоянии (высокоомный уровень) |
ROFF |
R |
ROFF |
Выходное сопротивление микросхемы, находящейся в третьем состоянии |
Пороговое напряжение логического 0 (логической 1) |
UTHRL |
|
UTHRL |
Значения напряжений, определяющие переход микросхемы ЗУ из одного устойчивого состояния в другое |
(UTHRL) |
( |
(UTHRL) |
||
Помехоустойчивость при логическом 0 (логической 1) на входе |
(ML) (MH) |
|
(ML) (MH) |
Максимальное значение напряжения статической помехи на входе, при котором сохраняется состояние логического 0 (логической 1) микросхемы |
Напряжение сигнала программирования |
UPR |
( |
UPR |
Напряжение сигнала программирования информации микросхем постоянных ЗУ, программируемых и репрограммируемых |
Ток сигнала программирования |
IPR |
Iпр |
IPR |
Ток по цепи программирования микросхем постоянных ЗУ, программируемых и репрограммируемых |
II. Параметры, характеризующие устойчивость БИС ЗУ к воздействиям предельных и максимальных (минимальных) электрических режимов |
|
|
|
|
Предельное напряжение источника питания |
UCC lim |
Uп.пред |
UCC lim |
Допустимое значение напряжения питания за пределами рабочих режимов, при котором микросхема ЗУ не будет повреждена |
Предельное входное (выходное) напряжение и ток |
UI lim |
Uвх.пред |
UI lim |
Допустимое отклонение напряжения (тока) за пределы рабочих режимов, при котором микросхема ЗУ не будет повреждена |
(U0 lim) |
(Uвых.пред) |
(U0 lim) |
||
II lim |
Iвх.пред |
II lim |
||
(I0 lim) |
(Iвых.пред) |
(I0 lim) |
||
Максимальное (минимальное) входное (выходное) напряжение и ток |
UI max |
Uвх.max |
UI max |
Максимальное (минимальное) значение величин, соответствующих предельно допустимым рабочим режимам микросхем |
(UI min) |
(Uвх.min) |
(UI min) |
||
U0 max |
Uвых.max |
U0 max |
||
(U0 min) |
(Uвых.min) |
(U0 min) |
||
II max |
Iвх.max |
II max |
||
(II min) |
(Iвх.min) |
(II min) |
||
I0 max |
Iвых.max |
I0 max |
||
(I0 min) |
(Iвых.min) |
(I0 min) |
||
Предельная емкость нагрузки |
CL lim |
Сн.пред |
CL lim |
Предельная емкость нагрузки, при которой гарантируется работоспособность микросхемы, .но не гарантируются ее временные параметры |
Максимальная емкость нагрузки |
CL max |
Сн.max |
CL max |
Максимальная емкость нагрузки микросхемы, при которой гарантируются указанные в ТУ временные параметры |
III. Параметры, определяемые технологией и конструкцией микросхемы |
|
|
|
|
Ток утечки на входе (выходе) высокого уровня |
ILIH |
|
ILIH |
Значение тока высокого уровня во входной (выходной) цепи микросхемы при закрытом входе (выходе) и заданных режимах на остальных выводах |
(ILOH) |
( |
(ILOH) |
||
Ток короткого замыкания на выходе |
IOS |
Iк.з. |
IOS |
Значение выходного тока при коротком замыкании выходного вывода микросхемы на общую шину |
<55>
Динамические параметры представляются в виде:
,
где А — вид временного параметра; i — порядковый номер параметра (1, 2, ); В—наименование сигнала или вывода в соответствии с таблицей, относительно которого ведется отсчет данного вида временного параметра; С—направление перехода сигнала B в конечное состояние; D—наименование сигнала или вывода в соответствии с таблицей, до которого ведется отсчет данного вида временного параметра; Е — направление перехода сигнала в конечное состояние; F—добавочная информация (режим работы, условия измерения).
Индексы А ... F могут состоять из одной и более букв. Если событие В начинается раньше события D, то временной интервал положителен. Если событие D начинается раньше события В, то временной интервал отрицателен.
Переход из одного уровня (состояния) к другому обозначается двумя буквами: предыдущий уровень (состояние) указан первой буквой, последующий – второй буквой. На рисунке поясняются переходы:
Рис 1.2.5.1.
-
От высокого уровня к низкому;
-
От низкого уровня к высокому;
-
От безразличного состояния к постоянному уровню;
-
От высокого уровня к высокоомному (третьему состоянию);
-
От высокоомного уровня (третьего состояния) к низкому.
Таблица 1.2.5.5. Переход от одного уровня к другому.
Примеры переходов |
Индексы |
|
Полные |
Сокращенные |
|
Переход от высокого уровня к низкому |
HL |
L |
Переход от низкого уровня к высокому |
LH |
H |
Переход от безразличного состояния к постоянному уровню |
XV |
V |
Переход от высокого уровня к высокоомному |
HZ |
Z |
Переход от высокоомного уровня к низкому. |
ZL |
L |
Таблица 1.2.5.6
Уровни сигналов |
Обозначение |
Высокий логический уровень |
Н |
Низкий логический уровень |
L |
Постоянный уровень |
V |
Безразличное состояние |
Х |
Высокоомное состояние (третье состояние) |
Z |
Рис. 1.2.5.2. Временная диаграмма статического ЗУ. Цикл записи.
Рис.1.2.5.3. Временная диаграмма статического ЗУ. Цикл считывания.
<56>
Таблица 1.2.5.7. Динамические параметры БИС ЗУ.
Параметры |
Обозначение |
Определение параметра |
|||
По ГОСТ 19480-74 с изменениями |
МЭК |
||||
Международное |
Отечественное |
||||
Время выборки |
tA |
tв |
ta |
Интервал времени между подачей на вход ИС заданного сигнала и получением на выходе микросхемы данных, при условии, что все остальные необходимые сигналы поданы. |
|
Время выбора |
tCS |
tв.м |
ts |
Интервал времени между подачей на вход микросхемы сигнала выбора микросхемы и получением на ее выходе данных, при условии, что все остальные необходимые сигналы поданы |
|
Время цикла |
tCY |
tц |
tс |
Интервал времени между началами (окончаниями) сигналов на одном из управляющих входов микросхемы. При этом микросхема выполняет одну функцию. |
|
Период следования импульсов тактовых сигналов |
TС |
Tт |
T |
Интервал времени между началами (окончаниями) следующих друг за другом импульсов тактовых сигналов микросхемы, измеряемый на заданном уровне напряжений. |
|
Время запрещения |
tDIS |
tзпр |
tdis |
Интервал времени, в течение которого происходит запрещение данных на выходе микросхемы |
|
Временной интервал между двумя импульсами |
tD |
tзад |
td |
Время задержки между специально упомянутыми точками на двух сигналах микросхемы. |
|
Время разрешения |
tCE |
tр |
ten |
Интервал времени, в течение которого разрешен выход данных микросхемы. |
|
Время спада |
tF |
tс |
tf |
Время спада сигнала между двумя установившимися уровнями. |
|
Время удержания |
tH |
tу |
th |
Интервал времени между началом одного и окончанием другого сигналов микросхемы на разных входах. |
|
Время считывания |
tRD |
tсч |
tr |
Минимальное время совпадения управляющих сигналов на входах микросхемы, обеспечивающее считывание данных. |
|
Время фронта |
tR |
tф |
tr |
Время нарастания сигнала между двумя установившимися уровнями. |
|
Время восстановления |
tREC |
tвос |
trec |
Интервал времени между окончанием заданного сигнала на выводе микросхемы и началом заданного сигнала следующего цикла, необходимый для восстановления хранимой микросхемой информации. |
|
Время регенерации |
tREF |
tрег |
trf |
Интервал времени, необходимый для восстановления хранимой информации ЭП |
|
Период регенерации |
TREF |
Tрег |
Trf |
Максимальный интервал времени между двумя обращениями к ЭП микросхем для восстановления хранимой информации |
|
Время установления |
tSU |
tус |
tsu |
Интервал времени между началами двух заданных входных сигналов на разных входах |
|
Время сохранения |
tV |
tсх |
tv |
Интервал времени между окончанием двух заданных входных сигналов на разных входах микросхемы. |
|
Время хранения данных (информации) |
tSG |
tхр |
tsg |
Интервал времени, в течение которого микросхема в заданном режиме сохраняет данные (информацию) |
|
Длительность сигнала |
tW |
|
tw |
Интервал времени между заданными точками на фронте и спаде сигнала. |
|
Время записи |
tWR |
tзп |
tw |
Минимальное время совпадения управляющих сигналов на входах микросхем, обеспечивающее запись данных |
|
Емкость нагрузки |
CL |
Cн |
Cl |
Суммарная емкость внешних цепей, подключенных к выходу микросхемы |
|
Входная (выходная) емкость |
CI (CO) |
Cвх (Cвых) |
CI (CO) |
Величина, равная отношению емкостной реактивной составляющей входного (выходного) тока микросхемы к произведению круговой частоты на синусоидальное входное (выходное) напряжение микросхемы при заданном значении частоты сигнала. |
<57>