4.3. Основная память.

Основная память (ОП) служит для хранения информации (данных, программ, промежуточных и конечных результатов обработки). В состав ОП входит оперативная (ОЗУ) и постоянная (ПЗУ) память. ОЗУ используется для хранения временных данных, а ПЗУ для хранения неизменяемых и энергонезависимых данных (как минимум базовой системы ввода-вывода, содержащую программную поддержку ресурсов ЭВМ и обеспечивает конфигурирование аппаратных средств и их диагностику при запуске).

ЦП оперирует 32-разрядными адресами, следовательно, максимальный объем ОП составляет 4Гбайта.

ПЗУ целесообразно реализовать на Flash-памяти, которая является наиболее практичной (позволяет вносить изменения в хранимые данные без извлечения из ЭВМ) и благодаря упрощению внутренней структуры стоит дешевле, чемEEPROM. Емкость ПЗУ – 32Мб.

ОЗУ должно обладать достаточным быстродействием, для поддержания темпа работы ЦП. В противном случае неизбежны простои процессора, снижающие быстродействие всей системы в целом. Реализовать такое ОЗУ возможно как на микросхемах DRAM, так и наSRAM.

Было принято решение о выборе в качестве ОЗУ микросхемы SRAM. Выбор обусловлен большей надежностью, так как не нужно поддерживать постоянную регенерацию. Кроме того, было решено использовать дешевые микросхемы SRAM, так как имеется КЭШ команд и данных.

Емкость ОЗУ – 32Мб.

Таким образом, суммарная емкость ОП составляет – 64Мб, для адресации которой потребуется 21 разряд. Учитывая требования к возможности увеличения емкости ОЗУ, организация адресного пространства следующая (Рис. 3).

FFFFFFFF Резерв 00200000

001FFFFF SRAM 00100000

000FFFFF FLASH 00000000

Рис.3 -Карта расположения памяти в адресном пространстве.

Из этого следует, что 21 бит служит для разделения адресного пространства ПЗУ и ОЗУ. Если он принимает значение 0, то происходит обращение к ПЗУ, если 1, то к ОЗУ.

При этом только те адреса, старшие 10 разрядов (с 22 по 31) которых равны 0, принадлежат адресному пространству ОП.

Помимо ПЗУ и ОЗУ в состав ОП входит контроллер, управляющий ее работой. Он выполняет следующие функции:

• Определение принадлежности текущего адреса на шине ADDRESS_BUSк пространству ОП, а затем к ПЗУ или ОЗУ уже внутри ОП.

• Формирование сигналов управления микросхемами памяти на основе системных сигналов R/~W(чтение/запись) и ~MEM(разрешение вывода данных на шинуDATA_BUS).

• Буферизация данных с шины DATA_BUS– данные, предназначенные для сохранения в ОП, считываются в буфер контроллера, а затем переписываются непосредственно в память. Это позволяет быстрей освобождать шину данных и увеличивает общее быстродействие системы.

• Формирование диаграмм записи и чтения (освобождает систему от необходимости соблюдать режимные параметры, которые к тому же разные для ПЗУ и ОЗУ).

В соответствии с представленным описанием структурная схема ОП выглядит следующим образом (Рис.4).

Рис.4 -Структурная схема ОП

Из структурной схемы, представленной на рис. 4, видно, что помимо управляющих сигналов ~MEMиR/~Wв блок контроллера подается синхросигнал СLK. Он необходим для тактирования входного буфера. Адрес ОП и данные, предназначенные для сохранения по этому адресу, появляются на системной шине синхронно (загрузка выходных регистров ЦП происходит по фронтуCLK). Загрузка входного буфера контроллера ОП происходит спустя задержкуTбуфотносительно фронтаCLK. ЗадержкаTбуфвносится внутренними средствами синхронизации контроллера и необходима для анализа выставленных ЦП адреса и управляющих сигналов, на основе которого формируется сигнал разрешения или запрета загрузки буфера ОП. Помимо этого контроллер формирует сигналMem_Ready, для оповещения системы о готовности ОП к следующей операции.