1.2 Структура мп устройства

МП выполняет арифметические и логические операции над данными, а также выполняет управление в процессе обработки информации. Работу МП задает схема синхронизации (тактовый генератор), который задает тактовую сетку.

К МП подключаются отдельные функционально законченные модули, обеспеченные собственными схемами управления. Межмодульные связи и обмен информации осуществляется по средствам шин. При этом в каждый отдельный момент времени возможен обмен информацией только между 2-мя устройствами, т.е. обмен осуществляется путем разделения во времени общих шин.

Для современных МПС характерно наличие 3-х шин: шина адреса, данных, управления. Блок периферийных модулей делятся на 2 части: блок памяти и блок ввода/вывода. К первому относятся устройства, предназначенные для хранения программ и данных. Вторые предназначены для подключения периферийных устройств, необходимых для обеспечения связи с внешней средой. Для этого используются программный периферийный адаптер, предназначенный для передачи данных в параллельном режиме, и программируемый связной адаптер, предназначенный для последовательной передачи.

Наличие программно настраиваемых адаптеров делает широко функциональную систему ввода/вывода.

1.3 Запоминающие устройства

Любой МП имеет в своем составе набор регистров, предназначенных для временного хранения операндов, участвующих в операциях. Количество регистров как правило мало, чего недостаточно для организации и выполнения сложных операций. Для хранения больших массивов используются внешние памяти.

ЗУ делятся:

1.по принципу доступа:

- устройства с произвольным доступом (ОЗУ, ПЗУ)

- ЗУ с последовательным доступом (магнитные диски, магнитные ленты)

2. по быстродействию:

- время выборки - интервал времени между моментом подачи сигнала выборки и появлением данных на выходе.

- цикл записи – максимально допустимое время между подачей сигнала выборки, и моментом, когда допустимо последующее обращение к памяти.

- время цикла – наименьший интервал времени, который может иметь место между двумя обращениями к памяти.

3.по емкости

4.по принципу адресации (байт/бит адресованные)

5.энергозависимые и энергонезависимые:

- ОЗУ – оперативное ЗУ;

- ПЗУ – постоянное ЗУ

Также ЗУ классифицируются по мощности потребления, набору и уровню питающего напряжения, типу корпуса.

1.4 Оперативное запоминающее устройство

ОЗУ предназначены для использования в условиях, когда необходимо выбирать и обновлять информацию в высоком темпе работы процессора цифрового устройства. Используется для хранения быстроизменяющихся данных. Практически все типы ОЗУ являются энергозависимыми. Информация в ОЗУ теряется даже при кратковременном падении напряжения питания ниже определенной величины.

ОЗУ имеет 3 режима работы:

-режим хранения

-режим чтения

-режим записи

В режиме чтения и записи ОЗУ должно функционировать с высоким быстродействием. Все ОЗУ подразделяются:

-статические ОЗУ

-динамические ОЗУ

Статическое ОЗУ основано на триггере (на транзисторных каскадах) и характеризуется работой RS триггера. Хранение единицы осуществляется переводом плеча в высокое состояние, хранение нуля переводом симметричного плеча. Достоинства – энергетическая независимость в режиме хранения, надежное хранение информации. Недостатки – большая площадь элемента памяти, невысокая скорость цикла записи и чтения, высокое энергопотребление в режиме записи. Данная память используется в принтерах и сканерах для хранения.

Динамические запоминающие устройства реализуют принцип хранения заряд на емкости. В качестве конденсатора используют барьерную емкость p-n перехода или МДП структуры.

Ячейкой памяти является конденсатор в виде входной емкости МОП транзистора. Память осуществляется путем удержания заряда емкости, соответствующей логической единице в течение нескольких микросекунд. По истечении времени необходимо выполнить перезарядку конденсатора. Данное действие выполняется путем перезаписи той же информации. Отсутствие заряда – логический «0».

Повторная запись данных в ячейку называется регенерацией. Регенерация ячейки памяти таких устройств производится при каждом обращении к ней. Из-за непрерывной природы этого процесса такая память называется динамической.

Устройства динамической памяти снабжены специальными устройствами регенерации. Такие схемы автоматически осуществляют обращение к каждому столбцу памяти с интервалом в несколько десятков микросекунд. При этом ЗУ построены так, что само обращение к столбцу обеспечивает регенерацию его ячеек.

Отличительная особенность – необходимость поддержания заряда. Достоинства – минимальная площадь запоминающего элемента, высокая скорость чтения/записи. Недостатки – наличие процесса регенерации, высокое потребление энергии в режиме хранения, высокая стоимость и невысокая надежность хранения информации.

Согласно такой структуре информация хранится в накопителе, который представляет собой матрицу, состоящую из ячеек памяти, расположенных вдоль столбцов и строк. Элементы памяти хранят 1цу или 0. Для работы каждая ячейка памяти снабжена управляющими цепями, устанавливающие элемент в один из режимов работы (чтение, хранение, запись). К каждой ячейки приписан адрес. Для поиска необходимо ячейки указывается номер строки и столбца. Этот адрес в двоичном виде принимается по линии адреса в регистры адреса, который разделяет 2 позиции: n1- определяет количество строк, n2 – столбцов в накопителе.

Каждая группа разрядов адреса находится на соответствующем DC. При этом каждый из DC создает только на одной выходной линии уровень логической единицы. Остальные находятся в «0». Выбираемая ячейка памяти под воздействием единицы одновременно по цепям строк и столбцов.

При чтении содержимое ячейки выдается на буферную схему, которое затем передается на выход МПС. Запись осуществляется через буферный усилитель. Данная структура отображает работу бит адресованной памяти, в которой присутствует возможность адресации к каждому разряду.

В промышленности используется байт адресованная память. В этом случае в шине адреса определяет только номер строки накопителя, под воздействием которого на внешнюю шину передается все содержимое строки (8-16 разрядов). Данная структура позволяет увеличивать скорость обращения к памяти. МПС дополнительно наращивает емкость путем наращивании разрядности или числа ячеек.