5. Оперативная память

Основная память служит для хранения данных, команд, промежуточных или конечных результатов. ОП делится на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в ПЗУ хранится программа начальной загрузки ЭВМ, основные команды и данные, которые не нуждающиеся в изменении, ОЗУ служит для временного хранения данных и программ в процессе работы.

При проектировании ЭВМ было решено использовать в качестве ОЗУ память типа DRAM, а в качестве ПЗУ – PROM. Такой выбор обусловлен дешевизной этих типов памяти.

Объем проектируемой ОП – 24Мбайта, 16 приходится на ОЗУ и 8 на ПЗУ. Разрядность данных в ЭВМ – 32 бита, соответственно в памяти может храниться 6М слов, т.е. для адресации необходимо 23 разряда.

По заданию организация памяти – многоблочная, т.е. адресное пространство разбито на группы последовательных адресов и каждая такая группа обеспечивается отдельным банком памяти (банк памяти хранит в себе определенное количество слов нужной разрядности, в нашем случае – 32 бита). Это позволяет легко заменять неисправные блоки памяти, а так же позволяет повысить производительность, так как при нарушении работы одного блока работа остальных продолжится. Выбор банка обеспечивается дешифратором, который разрешает работу выбранному банку. В функциональном отношении такое ОП рассматривается как единое ЗУ, емкость которого равна суммарной емкости составляющих блоков, а быстродействие – быстродействию отдельного банка.

Количество используемых банков – и для ПЗУ и для ОЗУ – 16, соответственно банк ОЗУ будет объемом 256К, банк ПЗУ – 128К.

За выбор банка отвечают 22-19 разряды адреса для ОЗУ и 21-18 разряды адреса для ПЗУ, они поступают на дешифратор номера банка.

Адресация памяти организована по шине АВ. Выбор ПЗУ-ОЗУ осуществляется с помощью адресного селектора(4-х битный мультиплексор 2->1), который декодирует старший(23-й) бит с шины адреса. Если старший бит = 0, то идет адресация в PROM, если = 1 то в DRAM. Адресная карта памяти приведена на рис. 9.

0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(полностью используются 22 разряда адреса) DRAM

10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(полностью используются 21 разрядов адреса) PROM

11xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(остается возможность адресовать еще 2Kслов) Не используется

Рис. 4. Адресная карта памяти.

За обращением к адресам неиспользуемого адресного пространства контроль не ведется, за этим должен следит пользователь. Таким образом, микросхемы памяти DRAM и PROM работают в взаимоисключающем режиме.

Неиспользуемое адресное пространство можно использовать для адресации внешних устройств и расширения объема ОП, т.е. можно добавить еще до 2М слов.

Описание работы памяти: если нет обращений к памяти (из бита микрокоманды или от КПДП), то адресный селектор (мультиплексор, отвечающий за выбор адреса) и буферные регистры переводятся в Z-состояние, исключая тем самым возможные конфликты на шинах DB и AB. Если произошло обращение к памяти, то буферы и адресный селектор переводятся в активное состояние, и осуществляется обмен данными. С шины AB поступает адрес на буферный регистр. Затем этот адрес идет на дешифратор выбора номера банка и на банки памяти. Выбор памяти, которая будет использоваться, определяет адресный селектор, на вход которого подается 23-ий бит с шины AB и сигнал, задающий режим чтения/записи для DRAM. Если требуется обращение к PROM, то на вход селектора нужно подать 0: выход селектора передаст 0 на вход разрешения работы PROM и разрешит чтение из него, на DRAM будет подана единица. Аналогичным образом выполняется обращение к DRAM.

При обращении к SRAM направление передачи буферного регистра данных регулируется сигналом, при обращении к PROM на вход выбора направления подается 1.

Рис. 5. Структурная схема ОП