- •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
5.17. Модули памяти
Процессор и архитектура системной платы (набора микросхем) определяют емкость физической памяти компьютера, а также типы и форму используемых модулей памяти. За прошедшие годы скорость передачи данных и быстродействие памяти значительно выросли. Скорость и разрядность памяти определяются процессором и схемой контроллера памяти. В современных компьютерах контроллер памяти включен в набор микросхем системной платы. В том случае, если система может физически поддерживать определенный объем памяти, типом программного обеспечения будут обусловлены более конкретные характеристики используемой памяти.
Объем физической памяти компьютера зависит от типа используемого процессора и архитектуры системной платы. В процессорах 8086 и 8088 с 20 линиями адреса объем памяти не превышает 1 Мбайт (1 024 Кбайт). Процессоры 286 и 386SX имеют 24 линии адреса и могут адресовать до 16 Мбайт памяти. Процессоры 386DX, 486, Pentium, Pentium ММХ и Pentium Pro имеют 32 линии адреса и могут взаимодействовать с памятью объемом до 4 Гбайт. Процессоры Pentium 1VUVA, а также AMD Athlon и Duron имеют 36 линий адреса и в состоянии обрабатывать 64 Гбайт. Новый процессор Itanium, с другой стороны, имеет 44-разрядную адресацию, что позволяет обрабатывать до 16 Тбайт (терабайт) физической памяти!
Режим эмуляции процессора 8088 микропроцессорами 286 и выше называется реальным режимом работы системы. Это единственно возможный режим процессоров 8088 и 8086 в компьютерах PC и XT. В реальном режиме все процессоры, даже всемогущий Pentium, могут адресовать только 1 Мбайт памяти, при этом 384 Кбайт зарезервировано для системных нужд. Полностью возможности адресации памяти процессоров 286 и последующих могут быть реализованы только в защищенном режиме.
Системы класса Р5 могут адресовать до 4 Гбайт памяти, системы класса Р6/Р7 — до 64 Гбайт. Если внедрить поддержку 64 Гбайт (65 536 Мбайт) памяти в современную систему, то ее стоимость достигла бы примерно 70 тыс. долларов! Более того, объем наибольших модулей памяти DIMM, существующих сегодня, равен 1 Гбайт. Поэтому для установки 64 Гбайт оперативной памяти потребуется системная плата, содержащая 64 разъема DIMM. Следует заметить, что в большинстве систем поддерживается только до четырех разъемов DIMM.
Системные платы обычно содержат от трех до шести разъемов DIMM, которые позволяют при полном их заполнении достичь максимального объема 0,75-1,5 Гбайт. Максимальный объем установленной памяти определяется не процессором, а в основном свойствами набора микросхем. Существующие процессоры позволяют адресовать, как уже отмечалось, до 64 Гбайт памяти, но возможности наборов микросхем ограничены объемом в 1 Гбайт.
Модули памяти DIMM и RIMM содержат встроенное ПЗУ (ROM), передающее параметры синхронизации и скорости модулей, поэтому рабочая частота контроллера памяти и шины памяти в большинстве систем соответствует наименьшей частоте установленных модулей DIMM/SIMM. Большинство модулей DIMM содержат микросхемы памяти SDRAM, т. е. передача данных происходит в виде высокоскоростных пакетов, использующих синхронизируемый интерфейс. В модулях DDR DIMM также используются микросхемы SDRAM, но передача данных выполняется дважды в течение одного такта, т. е. вдвое быстрее.
Оперативное запоминающее устройство микро-ЭВМ служит для размещения на определенное время программ и данных пользователя. Постоянное запоминающее устройство используется для размещения команд на машинном языке, которые представляют собой программу-монитор (сокращенно — монитор). Монитор содержит в себе неизменяющиеся подпрограммы инициализации, ввода/вывода и арифметических алгоритмов.