Практическая работа №5
Цель. Отработать навыки анализа и синтеза схем микропроцессорных систем, пользования справочным материалами, закрепить теоретические знания.
Задание. Синтезировать схему блока памяти МПС с адресным пространством
АП 64К, содержащую масочное ПЗУ, электрически репрограммируемое ПЗУ, статическое ОЗУ, каждое ёмкостью по 8К.
Указания и рекомендации по выполнению работы.
1. При составлении схемы блока памяти использовать микросхемы памяти
КР537РУ17, К573 РФ4А (или КМ558РР3), КР1656РЕ4, данные которых
приведены в приложении.
2. При составлении схемы блока памяти использовать в качестве образцов
схему блока памяти и принципиальную схему МПК радиостанции РС-46М.
Схема организации блока памяти
3. УГО ИМС вычерчивать аккуратно, в соответствии с ГОСТ; входы и выходы
ИМС, шины, типы ИМС обозначать так же, как в приводимом примере.
4. Раскрыть обозначения управляющих сигналов.
Содержание отчёта.
Тема и цель работы, схема блока памяти, раскрытые обозначения управляющих сигналов, письменные ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
Как обозначаются и каковы области применения ОЗУ, ПЗУ, РПЗУ с
электрическим и УФ стиранием?
Что такое АП и как оно делится в работе между ИМС памяти?
Литература.
1. Радиостанция РС-46М «Транспорт РС-46М», ТО и ИЭ.
2. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / Под редакцией А.Ю. Гордонова и Ю.П. Дьякова. – М.: Радио и связь, 1990.
(ПР № 5 СИНТЕЗ БЛОКА ПАМЯТИ)
51
2.3.5 Виртуальная память
Виртуальная (кажущаяся) память ВП отличается от обычной ОП тем, что ка-кие-то её редко используемые фрагменты могут находиться во внешней памяти, на диске, и подгружаться в реальную ОП по мере необходимости. Применение ВП поз-воляет увеличить адресное пространство АП в сотни до тысяч раз по сравнению с тем, которое предоставляет физическая ОП, за счёт локализации обрабатываемых данных во внешней памяти. При этом время доступа в расширенном адресном пространстве оказывается меньше, чем в физической памяти такого же объёма, а цена меньше. АП увеличивается путём увеличения разрядности шины адреса.
Виртуальная память может быть организована как страничная и сегментная.
При страничной организации ОП организуется как совокупность блоков размером от 64 байт до 4 Кбайт. При этом основная часть страниц хранится во внешней памяти, а в ОП пересылаются из внешней памяти страницы с данными, обрабатываемыми в данный момент. Такая локализация данных сокращает время вычислений, несмотря на потери времени на пересылку страниц между основной и внешней памятью. Адресное пространство виртуальной памяти при страничной организации может в сотни (до тысяч) раз превышать объём физической памяти.
Команды процессора используют виртуальные адреса, которые состоят из двух частей: номера виртуальной страницы и адреса внутри страницы. Номера страниц определяются по таблице страниц РТ (Page Table), каждая строка которой соответст-вует одной виртуальной странице.
Использование ВП требует двух обращений к памяти: первое обращение – для работы с таблицей, второе – для доступа к данным внутри страницы, что также приводит к потере времени.
Рисунок
2. 3.4 – Структура страничного АП
Рисунок 2.3.5 - Пример АП
(а); формирование адреса с применением с разделением на сегменты
переключателя страниц (б)
Для организации страничной ВП вводится, в дополнение к регистрам РС – счёт-чика адреса команд и SP – указателя стека, регистр – переключатель страниц. При
52
восьми его разрядах добавляются восемь дополнительных линий адреса.
Структура нового АП приведена на рисунке 2.17. Страницы имеют фиксирован-ный размер, поэтому в памяти могут остаться неиспользуемые области.
Сегментный метод – это механизм адресации, обеспечивающий существование нескольких адресных пространств. Сегменты – это независимые блоки памяти произвольного размера. Пример АП с разделением на сегменты приведён на рисунке 2.19. Адресация команд и данных осуществляется относительно базового регистра, разрядность которого обычно равна разрядности СчАК. Для формирования адреса используется параллельный двоич-ный сумматор, на входы которого подаются содержимое базового регистра и СчАК (см. рисунок 2.19).
Количество сегментов определяется количеством базовых регистров. Сегменты могут перекрываться в АП, за счёт чего регулируется размер памяти, отводимый на каждый сегмент памяти. В компьютерах IBM PC имеется четыре базовых регистра, которые определяют сегмент данных, сегмент программы, сегмент стека и дополнительный сегмент. Информация в базовые регистры заносит операционная система при переключении задач.
Рисунок 2. 3.6 – Модификация адресов при сегментной адресации