- •Эвм и вычислительные системы».
- •Часть I.
- •Лекция №1 общие сведения о микропроцессорах и микропроцессорных системах.
- •Предисловие
- •1.1 . Основные определения и классификация микропроцессорных систем.
- •1.2. Однокристальные мп.
- •1.2.1 Краткий исторический обзор развития.
- •Лекция №2 обзор микропроцессоров фирм клонмейкеров. Современный уровень развития однокристальных микропроцессоров.
- •2.1. Микропроцессоры-клоны.
- •2.2. Современные универсальные однокристальные микропроцессоры.
- •Процессоры Pentium II.
- •2.2.1. Процессоры фирмы amd
- •2.2.2.ПроцессорыфирмыCyrix.
- •2.2.3. Сравнительный анализ мп различных семейств.
- •2.2.4. Перспективы развития.
- •2.3. Программируемые микроконтроллеры.
- •Лекция №3 обзор микропроцессоров с микропрограммным управлением и микропроцессоров с сокращенным набором команд.
- •3.1. Мп с микропрограммным управлением.
- •3.2. Мп с сокращенным набором команд.
- •3.2.1. Risc-процессоры: предпосылки создания.
- •3.2.2. Принципы risc
- •3.2.3. Особенности risc-процессоров.
- •3.2.4. Представители группы risc-процессоров.
- •3.2.5. Цифровые процессоры обработки сигналов.
- •Лекция №4 представление информации в мпс.
- •4.1. Способы кодирования информации в мпс.
- •4.2 Двоичный формат.
- •4.3. Двоично-десятичная система кодирования.
- •4.4. Шестнадцатиричная система счисления.
- •4.4. Формат с плавающей точкой.
- •4.5. Кодирование команд.
- •Лекция №5 архитектура мп и мпс.
- •5.1. Понятие организации и архитектуры мп и мпс.
- •5.2 Обобщенная функциональная схема мп.
- •5.2.1 Устройство управления на основе аппаратной реализации.
- •5.2.2. Программируемая логическая матрица.
- •Лекция №6 архитектура мп и мпс.(продолжение)
- •6.1. Функциональная схема однокристального мп.
- •6.2 Структура адресного пространства мпс.
- •6.3 Взгляд программиста на адресное пространство.
- •6.4 Понятие стека.
- •Лекция №7 способы адресации
- •7.1 Основные определения.
- •7.2 Однокомпонентные способы адресации.
- •7.2.1 Прямой способ адресации.
- •7.2.3 Способы адресации с автомодификацией.
- •7.3 Многокомпонентные способы адресации.
- •Лекция №8 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086.
- •8.1. Формат команд на языке встроенного ассемблера.
- •8.2. Архитектура мп i8086.
- •8.2.1 Сегментация памяти мп i8086.
- •8.2.2 Структура мп i8086.
- •8.2.3 Устройство шинного интерфейса.
- •8.2.4 Операционное устройство(оу).
- •8.3 Основные команды языка Ассемблер для мп i8086.
- •8.3.1 Команды пересылки данных.
- •Лекция №9 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086. (продолжение).
- •9.1. Арифметические команды.
- •9.2. Логические команды.
- •9.3. Команды передачи управления.
- •9.4. Команды управления мп.
- •Лекция №10 запоминающие устройства.
- •10.1 Основные характеристики полупроводниковых запоминающих устройств.
- •10.2 Способы организации бис зу.
- •10.3 Классификация полупроводниковых зу.
- •10.3.1. Статические озу (Static Random Access Memory).
- •10.3.2. Озу динамического типа (Dynamic Random Access Memory dram).
- •10.3.4. Кмоп - озу.
- •Лекция №11 запоминающие устройства. (продолжение)
- •11.1. Постоянные зу. (Read Only Memory - rom).
- •11.2. Flash-память.
- •11.3. Корпуса модулей зу.
- •11.4. Наращивание объема и разрядности памяти, построенной на полупроводниковых зу.
- •Лекция № 12 организация магистралей мпс.
- •12.1 Типы магистралей мпс.
- •12.2 Циклы обращения к магистрали.
- •12.3 Примеры архитектур системных магистралей современных мпс.
- •Лекция №13 методы расширения адресного пространства мпс.
- •13.1 Предварительные замечания.
- •13.2 Метод окна.
- •13.3 Метод базовых регистров.
- •13.4 Метод банков.
- •13.5 Метод виртуальной памяти.
- •Лекция №14 система прерываний.
- •14.1 Понятие системы прерываний, классификация систем прерываний.
- •14.2. Организация радиальной системы прерываний.
- •14.3. Расширение радиальной системы прерываний методом поллинга.
- •14.4. Организация векторной системы прерываний.
- •Лекция №15 организация связи мпс с переферийными устройствами.
- •15.1. Классификация способов обмена информацией в мпс.
- •Прямой ввод/ вывод
- •15.3 Условный ввод-вывод.
- •15.4. Режим прямого доступа к памяти.
- •Лекция №16 интерфейсы мпс.
- •16.1. Принципы организации и классификация интерфейсов.
- •16.2. Элементная база интерфейсов.
- •16.3. Средства параллельного ввода/вывода.
- •Лекция №17 расширитель интерфейса для ibm-совместимых пк. Программируемый интервальный таймер.
- •17.1. Расширитель интерфейса рс на основе ппа кр580вв55.
- •17.2 Программируемый интервальный таймер.
- •17.3. Модуль преобразования цифрового кода в шим-сигнал на базе пит.
- •Лекция №18 интерфейсы последовательной связи.
- •18.1. Общая характеристика последовательной связи.
- •18.2. Асинхронные последовательные интерфейсы.
- •18.3. Бис для организации последовательного интерфейса.
- •18.4. Модем.
- •18.5. Стандарты физической связи. Стандарт rs -232- c.
10.3.1. Статические озу (Static Random Access Memory).
Статические ОЗУ строятся на RS-триггерах. Они способны хранить информацию как угодно долго, пока подано электропитание.
Однако, вследствие того, что каждая триггерная ячейка памяти содержит большое количество элементов, невозможно реализовать на одной БИС ЗУ большого объема. БИС статических ОЗУ имеют емкость от 64 бит до 16 К на кристалл.
10.3.2. Озу динамического типа (Dynamic Random Access Memory dram).
Разработка и изготовление БИС сверхбольшого объема (>=16 Кбит) потребовало существенного уменьшения площади, занимаемой одним элементом памяти. Решение было найдено в результате перехода от статического хранения информации к динамическому.
В динамических ОЗУ в качестве элементов памяти используют электрические конденсаторы. Вследствие разряда конденсатора, они способны сохранять информацию только непродолжительное время, поэтому для хранения информации ее необходимо периодически перезаписывать - регенерировать. Регенерация содержимого элемента памяти осуществляется выполнением операций чтения/записи содержимого ЭП в буферные усилители, без выдачи информации в выходную шину.
DRAM является наиболее распространенным и дешевым типом ОЗУ, однако, необходимость выполнения периодической регенерации требует специальных схем управления и ухудшает временные характеристики динамической памяти. Данные могут быть записаны или считаны в SRAM приблизительно за 1/4 времени, требуемого для этого даже самым быстрым динамическим ОЗУ.
10.3.3. КЭШ - память.
Функционально КЭШ - память обычно предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленной динамической памяти со сравнительно быстрым микропроцессором. Дело в том, что работа большинства элементов, на которых построен процессор, во многом похожа на работу ячеек статической памяти - триггеров. Поэтому их быстродействие существенно выше, нежели элементов динамической памяти.
Для пользователей IBM PC - совместимых ПК использование КЭШ- памяти началось с 386-х микропроцессоров. Для таких устройств, синхронизируемых, например, частотой 33МГц, тактовый период составляет приблизительно 30 нс. Обычные микросхемы динамической памяти имеют время выборки от 60 до 100 нс. Отсюда, в частности, следует, что центральный процессор вынужден простаивать 2 - 3 такта, пока информация из соответствующих микросхем памяти не установится на системной шине данных ПК.
Из этого положения существует казалось бы простой выход – использовать в качестве основной памяти достаточно быструю статическую. Однако, при этом очень существенно возрастает стоимость компьютера.
Компромиссный вариант между стоимостью и производительностью был найден в результате применения 60 К КЭШ-памяти сравнительно небольшого объема (64 К128 К), построенной на статических ЗУ.
В КЭШ-память записываются наиболее часто используемые команды и данные. МП при чтении информации обращается в первую очередь к КЭШ - памяти, и только если в ней нет необходимых данных он читает основную память. За обновлением информации в КЭШ-памяти следит специальное устройство, называемое контроллером КЭШ-памяти. В результате проведенных исследований установлено, что для КЭШ-памяти объемом 64К вероятность нахождения в ней нужной информации составляет - 95 % , а для 128 К - 98%. Т.о. использование КЭШ- памяти сравнительно небольшого объема позволяет избежать циклов ожидания в работе системы.