Вопрос 3.
Принципы работы ЭВМ.
В настоящее время большинство микро-ЭВМ строится по принципу соединения блоков через общую системную магистраль.
Системная магистраль – набор шин (проводников), по которым передаются данные места нахождения данных (адреса) и управляющие сигналы. Блоки микро-ЭВМ соединены с шинами общей системной магистрали и используют ее для обмена информацией.
Задачей универсальной микро-ЭВМ является обработка данных/информации по запросу пользователя.
Взаимодействие устройств посредством
общей системной магистрали
Будем исходить из того, что физически к общей системной магистрали подсоединен 1 активный модуль (задатчик), как правило, это МП, и большое число пассивных модулей (ОЗУ, ПЗУ, контроллеры). Логически, в каждый момент времени, к общей системной магистрали подсоединены 2 модуля: 1 активный и 1 пассивный.
Тристабильная логика: логическая единица 1, логический ноль 0, высокоимпедансное состояние. Это значит, что выводы находятся в трех стабильных состояниях, где высокоимпедансное – отключение от системной магистрали.
Активный модуль всегда начинает взаимодействие с выдачи информации об адресе. Соответствующий пассивный модуль выдает содержащиеся по этому адресу данные или принимает посланные активным модулем. Для указания направления обмена информацией и момента ее приема активный модуль вырабатывает управляющий сигнал. При этом адресные и управляющие сигналы всегда направлены от активного модуля к пассивному, а передача данных возможна в обоих направлениях, хотя существуют модели, когда передача данных идет в одном направлении.
Формы организации общей
системной магистрали в микро-ЭВМ
1 форма общей системной магистрали состоит в том, что для всех сигналов применяют параллельно расположенные проводники.
Шину разделяют на 3 части (адреса, данных и управления).
Вторая форма организации общей системной
магистрали – это общая шина адресов и
данных, т.е. адреса и данные передаются
одни за другими, разделенные по времени
(мультиплексированная по времени шина
адреса, данных).
Вопрос 5.
Организация (структура) памяти микропроцессора i8086.
Микропроцессор имеет 2 различных физических адресных пространства: памяти и ввода-вывода, которые в совокупности образуют структуру памяти.
1 Мб=220 байт. Надо 20 адресных линий, чтобы задать 1 Мб.
Адресное пространство ввода-вывода 65536(устройств)= 216
Помимо адресных линий есть еще 4 сигнала:
MEMR – сигнал чтения памяти
MEMW – сигнал записи в память
IOR – сигнал чтения устройства ввода-вывода
IOW – сигнал записи устройства ввода-вывода
Сдвинем одно 16-ти разрядное число относительно другого на 4 бита.
Таблица закрепления адресного пространства ввода/вывода
за устройствами
Адрес |
Устройство |
0000h-001Fh |
Контроллер прямого доступа к памяти, DMA контроллер |
0020-003F |
Контроллер прерываний |
0040-005F |
Таймер |
0060-006F |
Контроллер клавиатуры |
0070-007F |
Память CMOS |
01F0-01F7 |
Контроллер НЖМД |
025A-025B |
Часы реального времени |
02F8-02FF |
Контроллер последовательного ввода/вывода СОМ2 |
0378-037A |
Контроллер параллельного ввода/вывода LPT1 |
03F0-03F7 |
Контроллер НГМД |
03F8-03FF |
Контроллер последовательного ввода/вывода СОМ1 |
Примечание: порты 0000-00FF находятся на системной плате. 0100-03FF отведены для контроллеров внешних устройств ввода/вывода.
Оперативно запоминающее устройство (ОЗУ).
RAM – служит для хранения программ и данных. Известны микросхемы ОЗУ статического и динамического типов. Микросхемы ОЗУ статического типа после записи в них информации сохраняются до тех пор, пока не будет выключено питание, не появится сигнал сброса или она не будет перезаписана на новый. Микросхемы ОЗУ динамического типа могут сохранять информацию в течение нескольких микросекунд после записи, что требует постоянного обмена информацией, записанной в них (регенерации), что является их недостатком. Однако микросхемы ОЗУ динамического типа имеют большую емкость и меньшую стоимость, что обуславливает их широкое применение.
Контроллер ОЗУ.
Служит для приема, хранения и выдачи данных на системную магистраль по запросу МП или устройства ввода/вывода.
Структурная схема контроллера ОЗУ. D0-D15
MEMR
MEMW
BHE
DACK0
IOCHK
A0
A1- A19
Каждый контроллер условно разделен на 2 банка: младший и старший. Из памяти байты могут одновременно выбираться из младшего и старшего банка. Слова данных, расположенных по четному адресу считываются из памяти за одно обращение. Слова данных по нечетному адресу за 2 обращения к памяти.
ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство)
ROM – для хранения служебных программ и для подпрограмм, служащих для обеспечения возможности функционирования микро-ЭВМ. Осуществляет взаимодействие ОС и программ пользователя с ресурсами микро-ЭВМ.
Масочные ПЗУ (ROM) – запись в такие микросхемы осу3ществляется в процессе производства согласно назначенной маске.
PROM – с плавкими перемычками. Внутри микросхемы ПЗУ находится матрица из нихромовых перемычек.
Стираемые ПЗУ – EPROM – данные, чрез которые на матрицу запоминающих элементов падает свет, при экспонировании ультрафиолетовым светом в течение нескольких минут. Хранимые данные стираются, после чего ПЗУ можно снова запрограммировать.
EEPROM – в данных микросхемах ОЗУ данные можно стирать электрическими импульсами, при этом микросхему нужно вынимать из гнезда.