
- •Факультет кибернетики лекции
- •Вопросы к экзамену по курсу "мпСиУ"
- •Оглавление
- •Обобщенная структура микропроцессорной системы
- •Интерфейс
- •Шинная структура
- •Типы обмена по системной магистрали.
- •Магистраль процессора.
- •Формирование сигналов системной магистрали
- •Контроллер магистрали
- •Регистровая структура 32-разрядного микропроцессораIntel.
- •Сегментированное лап.
- •Логическая адресация
- •Структура логического адреса
- •Преобразование логического адреса в физический
- •Структура дескриптора
- •Вычисление процессором смещения
- •Обобщённый формат команды
- •Реализация виртуальной памяти
- •Принципы страничной организации памяти
- •Преобразование линейного адреса в физический.
- •Буфер ассоциативной трансляции
- •Формирование адреса памяти в защищённом режиме
- •Многозадачный режим
- •Аппаратное обеспечение многозадачного режима
- •Переключение задач
- •Переключения с задачи на задачу по некоторым внешним событиям (нажатие клавиши)
- •Защита в многозадачном режиме
- •Привилегии
- •Защита сегментов
- •Прерывания в мпс
- •Виды прерываний
- •Требования к обработчику прерываний
- •Вектор и шлюз прерывания
- •Последовательность обработки прерываний
- •Обработка внешних прерываний.
- •Обработка внутренних прерываний
- •Обработка программных прерываний
- •Организация приоритетной системы прерываний
- •Приоритетная цепочка
- •Контроллер приоритетных прерываний
- •Каскадное включение кпп
- •Подсистема внутренней памяти в мпс
- •Общая характеристика подсистемы памяти
- •Блок динамической памяти
- •Контроллер динамической памяти
- •Конроллер dram (кдп)
- •Характеристика внешней кэш – памяти
- •Функции контроллера кэш - памяти
- •Каталог контроллера кэш
- •Режим прямого доступа к памяти
- •Этапы прямого доступа к памяти
- •Структура контроллера прямого доступа к памяти
- •Структураканала контроллера
- •Блок управления
- •Каскадное включение контроллера пдп
- •Алгоритм работы контроллера
- •Микропроцессоры risc–архитектуры
- •Предпосылки появления и особенности risc -процессоров
- •Конвейерная обработка команд
- •Конфликты
- •Структурные конфликты и способы их устранения
- •Классификация конфликтов по данным и способы их устранения
- •Конфликты по данным, приводящие к приостановке конвейера
- •Планирование работы конвейера на этапе компиляции
- •Аппаратные методы устранения конфликтов
- •Конфликты по управлению
- •Сокращение потерь из-за конфликтов по управлению
- •Статическое прогнозирование переходов
- •Точное прерывание в конвейере
- •Причины прерываний на разных фазах выполнения команды.
- •Особенности обработки многотактных операций
- •Поддержка точных прерываний в длинных конвейерах
- •АрхитектураRisc-мпpower–pc
- •Основные элементы структуры мп и их взаимодействие
- •Внутренняя кэш – память в структуре процессора
- •Структура и принципы работы кэш в мультипроцессорной системе
- •Mesi – диаграмма.
- •Основных операций кэш–памяти
- •Однокристальные микроконтроллеры
- •Обобщенная структураMcs-51
- •Организация памяти программ
- •Организация внутренней памяти
- •Подключение внешней памяти программ
- •Организация памяти данных
- •Подключение внешней памяти данных
- •Система синхронизации
- •Межкомандные зависимости
- •Динамическое планирование
- •Динамическая оптимизация с централизованной схемой обнаружения конфликта
- •Регистр состояния централизованной схемы управления
- •Методы уменьшения влияния конфликтов по управлению
Каскадное включение кпп
Реальное количество обслуживаемых прерываний превышает 8. В структуру КПП включают средства, позволяющие расширить количество обрабатываемых IRQ. В таких системах используется несколько КПП, но задачи, решаемые ими, - различные. Выделяется один ведущий КПП, остальные - ведомые. Ведомые КПП связаны с ведущим. Выходы INT ведомых КПП подключены на входы IRQ ведущего КПП.
При каскадном включении в структуру КПП добавляется дополнительный 8-рарзядный регистр. Назначение разрядов этого регистра различно в зависимости от того, как определён контроллер - ведущий или ведомый. Если КПП ведомый, то 3 младших разряда регистра определяют номер IRQ ведущего КПП, к которому подключен ведомый КПП. Если КПП ведущий, то каждый из разрядов регистра определяет, что подключено на соответствующий вход IRQ - ведомый контроллер или сигнал из внешнего устройства.
Схема каскадного включения КПП:
Такая система будет обрабатывать 22 запроса на прерывание.
Если
от ведомого контроллера КПП пришёл
сигнал INT,
то ведущий
КПП выставляет на линии CAS
номер того IRQ,
на который поступил запрос. Далее
ведомые контроллеры сравнивают код на
линиях CAS
с кодом, который занесён в их специальный
регистр. Если код на линиях CAS
совпал с
содержимым регистра, это означает, что
запрос, пришедший на ведомый КПП принят
к обслуживанию и этот КПП формирует на
шине данных тип прерывания. Сигнал
подведён ко всем контроллерам приоритетных
прерываний в системе.
Подсистема внутренней памяти в мпс
Общая характеристика подсистемы памяти
Память делится на основную (оперативная, системная) и постоянную память.
В оперативной памяти хранятся рабочие программы и данные, а также выделяются буферные зоны для обеспечения взаимодействия с устройствами ввода-вывода.
Постоянное запоминающее устройство используется для хранения программ управления аппаратурой системы (обычно).
Для построения ОП используется два типа интегральных схем - статические(SRAM) и динамические (DRAM).
Память характеризуется:
ёмкостью
разрядностью
быстродействием
В современных системах ёмкость ОП достигает 512 Мб (система UltraSpark).
В настоящее время существует явная тенденция к увеличению разрядности ОП. Известно построение ОП, хранящей 512-разр слова. Становится стандартом контроль по чётности - каждому байту ставится в соответствие 1 контрольный разряд.
Быстродействие ОП определяется быстродействием интегральных схем памяти. Используются две характеристики - время доступа и время цикла.
Время доступа - это время от начала обращения к ОП до момента появления информации на выходах схемы.
Время цикла - это минимальное время между двумя последовательными обращениями к ОП.
Модули памяти, построенные на статических ИС (SRAM), делятся по времени чтения на три типа:
время чтения 50нс
время чтения [20,50]нс
время чтения 20нс
В SRAM время доступа и время цикла практически совпадают.
Блок динамической памяти
Рассмотрим построение блока памяти на ИС памяти динамического типа, хранящей 256 Кб одноразрядных слов.
ИС выполняется в виде матрицы запоминающих элементов.
Структура модуля памяти:
Адрес
делится на две части:
старшая
часть адреса - это адрес столбца, младшая
часть адреса - адрес строки. Адрес строки
фиксируется во внутреннем регистру по
сигналу
,
адрес столбца - по сигналу
.
На пересечении строки и столбца
выбирается запоминающий элемент. При
чтении он выдаёт бит данных на выход
Dout,
при записи в него поступает информация
со входа Din.
По
сигналу
младшая часть адреса поступает в регистр
строки и фиксируется в нём.
Выборка
строки состоит в том, что информация
из 512 запоминающих элементов записывается
в регистр данных. По сигналу
старшая часть адреса фиксируется в
регистре столбца. Код, установленный
в регистре столбца, выбирает один из
512 триггеров регистра данных.
Операция чтения.
Соответствующий разряд регистра данных поступает на выход микросхемы Dout. После чтения содержимое регистра данных переносится обратно в выбранную строку так как выборка строки связана с потерей информации в ней.
Операция записи.
После выборки строки и записи её в регистр данных в выбранный триггер со входа Din записывается бит и уже модифицированное содержимое регистра данных записывается обратно в строку.
Для создания модуля памяти 256К 32-разр слов используется 32 рассмотренных выше модуля памяти. На адресные входу микросхемы поступает старшая часть 20-разр адреса.