5 Проектування модуля пам'яті мікропроцесорної системи

5.1 Місце модуля пам'яті в мікропроцесорній системі (МПС).

5.2 Основна і зовнішня пам'ять МПС. Резидентна пам'ять ОМЕОМ.

5.3 Динамічна і статична пам'ять.

5.4 Основні характеристики ЗП.

5.5 Адресація комірок пам'яті всередині мікросхем.

5.6 Проектування ЗП необхідного обсягу і розрядності.

5.7 Розподіл необхідного обсягу ЗП між ОЗП і ПЗП.

5.8 Розробка засобів сполучення ОЗП і ПЗП із системною шиною.

5.9 Особливості проектування пам'яті великого обсягу. Розподіл пам'яті на сторінки.

5.10 Види мікросхем ПЗП.

5.11 Фізична і логічна організація пам'яті.

5.12 Розподіл пам'яті на банки.

5.13 Організація стека.

5.14 Введення-виведення з прямим доступом до пам'яті.

5.15 Приклад проектування модуля пам'яті.

5.1 Місце модуля пам'яті в мікропроцесорній системі (мпс)

При вивченні модульної структури МПС відзначалося, що одним з основних її модулів є пам'ять (рисунок 5.1). У пам'яті, яку також називають запам'ятовуючим пристроєм (ЗП), зберігаються програми і дані, що використовуються для керування роботою МПС.

Пам'ять поділяється на:

• енергозалежну - оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) ;

• енергонезалежну - постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП).

В енергозалежній пам'яті дані при відсутності живлення руйнуються, а в енергонезалежній — ні.

Керуючі програми повинні розміщатися в ПЗП, щоб зберігатися при вимиканні живлення, тому його іноді називають пам'яттю програм. У ОЗП зберігаються дані, що приймають участь у виконанні операцій, тому його називають пам'яттю даних. Це робиться дуже умовно, тому що в процесі роботи системи (великої, складної) у ОЗП із зовнішнього носія інформації може завантажуватися керуюча програма.

ПЗП допускає виключно читання записаної в нього інформації, а в ОЗП можна спочатку записати поточні дані, а потім їх прочитати.

Нижче приводиться частина структури МПС, яка пояснює підключення модуля пам'яті до системної шини (СШ) МПС (рисунок 5.2).

Дешифратор адреси (ДША), декодуючи n₂ старших біт США, вибирає ВІС ПЗП чи ОЗП, що обмінюється інформацією з мікропроцесором у даний момент часу. На ДША подаються, як правило, кілька старших розрядів адреси, тому що молодші розряди використовуються для адресації комірок пам'яті (КП) всередині ПЗП чи ОЗП.

Рисунок 5.1 - Модульна структура МПС

Рисунок 5.2 - Підключення модуля пам'яті до системної шини

5.2 Основна і зовнішня пам'ять мпс. Резидентна пам'ять омеом

Пам'ять часто розділяють на основну (внутрішню) і зовнішню. Кожен МП може адресувати деяке число комірок пам'яті, що утворюють єдиний адресний простір цього МП і МПС, реалізованої на основі даного МП-ра. Цей простір (ці комірки пам'яті) утворює основну пам'ять МПС. Будь-яку комірку основної (внутрішньої) пам'яті можна адресувати в конкретній системі для читання або для запису інформації (наприклад, якщо США має n = 16, то основна пам'ять МП-ра має 2¹⁶ = 65536 комірок).

Зовнішню пам'ять МПС утворюють пристрої тривалого збереження інформації, наприклад, магнітні стрічки, диски, дискети і т.д.

Основна (внутрішня) пам'ять виконується, як правило, на напівпровідникових БІС, що і будемо розглядати в даному розділі.

Основна пам'ять МП-в і ОМЕОМ у свою чергу поділяються на: внутрішню (резидентну) пам'ять (РП) і зовнішню пам'ять (ЗП).

Внутрішню пам'ять восьми- і шістнадцатирозрядних процесорів утворюють регістри загального призначення (РЗП), що є надоперативним ОЗП (НЗП), тому що характеризуються мінімальним часом доступу.

До складу ОМЕОМ крім РОНів входить ОЗП невеликого обсягу, наприклад, 128 байт (ОМЕОМ типу ВЕ751). Крім ОЗП деякі ОМЕОМ мають резидентну пам'ять програм (РПП), наприклад, обсягом 4 Кбайт (ОМЕОМ типи ВЕ751).

Крім наявності РПД і РПП ОМЕОМ можуть адресувати зовнішню основну пам'ять програм (ЗПП) і зовнішню основну пам'ять даних (ЗПД). Наприклад, в ОМЕОМ типу ВЕ751 сумарний обсяг пам'яті програм (РПП і ЗПП) складає 64 Кбайт, сумарний обсяг пам'яті даних (РПД і ЗПД) дорівнює 128 байт + 64 Кбайт. При цьому РПП і ЗПП фізично розділені, а логічно сполучені. РПД і ЗПД розділені логічно і фізично.

У залежності від способу звертання до окремих комірок пам'яті розрізняють:

— пам'ять з довільним доступом;

— пам'ять з послідовним доступом.

При довільному доступі (вибірці) допускається будь-який порядок проходження адрес, що лежать в адресному просторі даного процесора.

При адресації комірок пам'яті другого типу зміна адрес можлива тільки у визначеному порядку — зростання чи зменшення адрес. Прикладом такого доступу є запис і читання інформації на магнітну стрічку. Очевидно, що основна пам'ять МПС є ЗП із довільним доступом.

Основна пам'ять МПС будується, як правило, на МОП (КМОП)-транзисторах і поділяється на статичну і динамічну.