Лекция 4 (25.09.2012) Ассоциативная память

В классической машине команды выполнялись в порядке, записанном программистом.

Насколько нужно соблюдать этот порядок? Всегда ли программист наилучшим образом определяет порядок действия?

Порядок должен определяться таким образом, чтобы для каждой новой операции были готовы данные. Так появилась идея машины, управляемой данными.

В такой машине все проблемы конвейера исчезают. Но есть у такой машины один серьезный недостаток: а как узнать, что данные готовы? Нужен признак для команды и команды должны выбираться по активному значению этого признака. Для этого используется ассоциативное ЗУ (память с выборкой по содержанию). Задается ключ и выбирается то слово, в котором присутствует этот ключ (несколько бит слова). Ключ в слове – переменный, таким образом нарушается принцип неизменности программы.

Легко редактировать текст программы в такой машине. Такие машины очень надежны. Отсутствие проблем с помехами.

Возможности, появившиеся при создании risc-процессоров

Кристаллы с программируемой логикой. Система Альтера.

Самое медленное место – каналы памяти.

Под процессор на кристалле используется только ¼ площади. На кристалле заводится регистровый стек, он разбивается на несколько областей. В каждый момент времени программно доступна только одна область. При прерывании области можно переключать.

Интерфейсные системы

Понятие интерфейса, понятие предельной частоты передачи и т.д.

Интерфейс – совокупность трех компонент:

1. Логическая (программная) – определение состава и порядка обмена сигналами;

2. Аппаратная (электрическая) – определение сигналов, которыми обмениваются устройства;

3. Конструктивная – определение типа разъема, размещения разъема и т.п.

Интерфейс открытого типа – интерфейс, куда пользователь может подключить любое свое устройство.

Интерфейс закрытого типа – пользователь не может подключать свои устройства.

В открытых интерфейсах используются высокие уровни сигнала, чтобы различать значащий сигнал и помехи. Задержка на приемнике и передатчике около 30нсек, на линии 10нсек. Суммарная: 70-100нсек. Соответственно частота 13-10мГц. В интерфейсах закрытого типа эти величины можно увеличить до 10 раз. Эти величины приведены для передач одиночными посылками. При передаче массивом задержки можно уменьшить (т.е. передача следующего сигнала начинается, не дожидаясь окончания передачи предыдущего).

Обеспечить гальваническую развязку при соединении устройств, установленных на разной земле и с разными источниками питания. Два приема: оптронная развязка (с помощью фототранзисторов) – линия передачи с такой развязкой всегда однонаправленная и соединяет только 2 устройства; трансформаторная схема (с помощью трансформаторов) – линия может быть двунаправленной и можно подключить более 2 устройств.

При передаче данных от одного устройства к другому всегда нужно определять:

1. Когда ведется передача (факт передачи);

2. Момент достоверности данных на входе приемника, чтобы записать в регистр правильное значение.

Интерфейсы делятся на:

1. Параллельные (передача словами) и последовательные (передача побитная);

2. Синхронные (присутствует специальный тактовый сигнал для определения достоверности передачи) и асинхронные.

Недостатки синхронных: большой период передачи, наличие тактового генератора увеличивает время передачи информации.