
- •А.Л. Ахтулов, л.Н. Ахтулова, с.И. Смирнов основы микропроцессорной техники
- •Содержание
- •Глава 1. Структура, архитектура и функционирование Электонных Вычислительных Машин и микропроцессорных систем
- •1.1. История развития информации и вычислительной техники
- •1.2. Этапы развития электронно-вычислительной техники
- •1.3. Классическая архитектура электронной вычислительной машины и принципы фон Неймана
- •1.4. Архитектура мини-эвм и микропроцессора
- •1.5. Принцип работы микро-эвм
- •Глава 2. Числа, кодирование и арифметические операции
- •2.1. Арифметические основы микропроцессорной техники
- •2.2. Двоичная арифметика
- •2.3. Дополнительный код
- •2.4. Арифметика в дополнительном коде
- •2.5. Группировка бит
- •2.6. Буквенно-цифровой код
- •Глава 3. Основные элементы микропроцессорной техники
- •3.1. Логические элементы
- •3.2. Электронные логические вентили
- •3.3. Комбинации логических элементов
- •3.4. Практическая реализация логических вентилей
- •3.5. Задержка на распространение сигнала
- •3.6. Ограничения по входу и выходу
- •3.7. Тристабильные элементы
- •3.8. Мультиплексор и демультиплексоры
- •3.9. Дешифраторы
- •3.10. Модули интегральных микросхем
- •3.11. Триггеры и защелки
- •3.12. Тактирование фронтом сигнала
- •3.15. Триггеры с дополнительными входами для установки и очистки
- •3.16. Регистры и сдвиговые регистры
- •3.17. Счетчики
- •Глава 4. Программируемые логические устройства
- •4.1. Программируемая логическая матрица
- •4.2. Программируемая матричная логика
- •4.3. Сложные программируемые логические устройства
- •4.4. Программируемые вентильные матрицы
- •4.5. Пример счетчика с прямым/обратным счетом
- •4.6. Временные диаграммы
- •4.7. Модель конечного автомата
- •4.8. Синтез конечных автоматов
- •Глава 5. Полупроводниковая память
- •5.1. Микросхемы rom
- •5.2. Затенение rom
- •5.3. Прожигаемая при изготовлении память rom
- •4.4. Память prom
- •5.5. Память eprom
- •5.6. Системная память
- •5.7. Быстродействие озу
- •5.8. Динамическая и статическая память
- •5.9. Память типа dram
- •5.10. Статическая память
- •5.13. Подсистема памяти
- •5.14. Организация кэш-памяти
- •5.15. Принципы организации основной памяти в современных компьютерах
- •5.16. Виртуальная память и организация защиты памяти
- •5.17. Модули памяти
- •5.18. Использование оперативной и постоянной памяти
- •Глава 6. Основы микропроцессорной техники
- •6.1. Архитектура простой микро-эвм
- •6.2. Структура простейшей памяти
- •6.3. Состав команд
- •6.4. Структура элементарного микропроцессора
- •6.5. Функционирование микро-эвм
- •6.9. Код коррекции ошибок
- •Глава 7. Микропроцессорная система
- •7.1. Классификация
- •7.2. Определение понятия микропроцессор
- •7.3. Основные характеристики микропроцессора
- •7.4. Шинная структура связей
- •7.5. Логическая структура микропроцессора
- •7.6. Режимы работы микропроцессорной системы
- •7.7. Архитектура микропроцессорных систем
- •7.8. Типы микропроцессорных систем
- •Глава 8. Организация обмена информацией
- •8.1. Циклы обмена микропроцессорной системы
- •8.2. Шины микропроцессорной системы
- •8.3. Организация циклов обмена информацией
- •8.4. Прохождение сигналов по магистрали
- •8.5. Функции устройств магистрали
- •Глава 9. Функционирование процессора
- •9.1. Адресация операндов
- •9.2. Регистры процессора
- •9.3. Система команд процессора
- •Глава 10. Организация микроконтроллеров
- •10.1. Процессорное ядро и память микроконтроллеров
- •10.2. Классификация и структура микроконтроллеров
- •10.3. Система команд процессора мк
- •10.4. Схема синхронизации мк
- •10.5. Память программ и данных мк
- •10.6. Порты ввода/вывода
- •Библиографический список
- •Основы микропроцессорной техники
- •Издательство государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
- •6 25039, Г. Тюмень, ул. Киевская, 52
5.5. Память eprom
Это разновидность памяти PROM, которая одно время была весьма популярна. Данные в памяти EPROM можно стирать. Микросхема EPROM (рис. 5.2) четко видна через кварцевое окошко, расположенное прямо над кристаллом. Фактически сквозь окно вы можете видеть кристалл. Микросхемы EPROM имеют тот же номер 27nnnn, что и стандартные PROM, причем они функционально и фактически идентичны, если бы не прозрачное кварцевое окно над матрицей.
Рис. 5.2. Внешний вид микросхемы EPROM
Окно пропускает ультрафиолетовые лучи. Интенсивное ультрафиолетовое облучение стирает информацию на матрице (микросхеме) EPROM. Окно сделано из кристалла кварца, потому что обычное стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей. (Ведь вы не можете загорать при закрытых окнах!). Кварцевое окно повышает стоимость микросхемы EPROM. Такое повышение будет неоправданным если информацию не нужно стирать.
Ультрафиолетовые лучи стирают информацию на микросхеме, вызывая химическую реакцию, которая как бы восстанавливает {спаивает} плавкие предохранители. Так, любой двоичной 0 в микросхеме становится двоичной 1. Для этого требуется, чтобы длина волны ультрафиолетовых лучей была равна примерно 2,537 ангстрема, а их интенсивность была довольно высокой {12000 мВт/см2). Источник должен располагаться в непосредственной близости - не дальше 2-3 см (приблизительно 1 дюйм), а время экспозиции должно составлять от 5 до 15 мин. Устройство стирания EPROM содержит источник ультрафиолетовых лучей (обычно это ультрафиолетовая лампа накаливания), расположенным над выдвижным ящичком, в котором размещаются стираемые микросхемы.
Кварцевое окно на микросхеме EPROM обычно заклеивается липкой лентой, чтобы предупредить случайное проникновение ультрафиолетовых лучей. Они входят в состав солнечного света и. конечно, присутствуют даже в обычном комнатном освещении, так что через какое-то время в микросхеме, подвергающейся экспозиции, может произойти потеря данных. Поэтому после программирования, ее окно заклеивается, чтобы предотвратить потерю данных.
5.6. Системная память
Обычно под системной памятью понимают оперативную память. На самом работоспособность всей компьютерной системы зависит от характеристики подсистемы памяти в целом. Подсистема памяти охватывает:
- оперативную память как таковую;
-память первого уровня, расположенную в ядре процессора;
-память второго уровня (в некоторых конфигурациях она выступает как кэш третьего уровня), размещаемую на материнской плате, картридже процессора или в его контроллер памяти;
-шины данных и команд, объединявшие все элементы подсистемы в единое целое.
Рост требуемых объемов оперативной (системной) памяти происходит практически непрерывно по мере развития технологии аппаратных средств и программных продуктов. Сегодня повсеместным стандартом становится 64 Мбайт. При 32 Мбайт еще обеспечиваются минимально необходимые условия функционирования современных операционных систем.
Для комфортной работы в среде издательских пакетов и графических редакторов понадобится уже 128 Мбайт. Если же работать с цветом, то 256 Мбайт оперативной памяти не покажутся излишними. Для профессиональной работы по созданию трехмерных изображений высокого качества, обработки видео в режиме реального времени лучше иметь не менее 512 Мбайт.
Те же правила относятся и к кэш-памяти. Если кэш второго уровня расположен на ядре процессора и работает на его частоте, он в принципе эффективнее кэша, размещенного на материнской плате. Естественно, что чем больше емкость кэш-памяти, тем эффективней работает подсистема памяти в целом. В дальнейшем мы покажем, как сконфигурировать подсистему памяти по объему, параметрам модулей памяти, согласованию с другими компонентами с целью добиться наилучшего соотношения цена/производительность. Но прежде необходимо уяснить некоторые общие вопросы, касающиеся принципов функционирования элементов подсистемы памяти.