11.2.2 Розподіл адресного простору мпс
Вхідний контроль:
З якою метою адресний простір розподіляється між різними типами підсистем МПС?
Які вимоги визначають розподіл адресного простору між підсистемами МПС?
Які підсистеми МПС входять до адресного простору?
Чим визначається максимальний розмір адресного простору МПС?
Кожна з підсистем МПС має власну область адрес у адресному просторі МПС. Розподіл адресного простору визначається мапою адрес, котра завдає межі адресного простору для кожної з підсистем. Розподіл адресного простору МПС на базі МС68000 зроблено відповідно мапі адрес материнської плати інтегрованої платформи M68EC0X0IDP. Мапа адрес для МПС наведена на рис.11.10. Адресний простір, відповідно мапі, розподіляється між модулями: постійного запам’ятовувального пристрою (ПЗУ) – ROM, оперативного запам’ятовувального пристрою (ОЗУ) – RAM, послідовного порту (інтерфейсу) – DUART, паралельного порту (інтерфейсу) та таймера – PI/T.
Розподіл адресного простору реалізовано на ВІС FPGA, яка була розглянута вище, і сигнали BACK1 (2, 3, 4, 5) формуються відповідно мапі. Звернення до ПЗП під час включення і при перезавантаженні системи виконується апаратно – сигнал BACK1 у ці моменти формується примусово.
Системний ПЗП призначено для зберігання системних програм: самотестування, початкового завантаження системи тощо.
Область системного таймера призначено для обслуговування вбудованого таймера, який визначає часові інтервали при роботі системи. Він є енергонезалежним і продовжує функціонувати при відключенні живлення.
Рисунок 11.10 — Мапа розподілу адресного простору МПС МС68000
Контрольні запитання:
Визначте інформаційну ємність кожної з областей мапи розподілу адресного простору МПС МП МС68000?
Які підсистем МПС позначено у адресному просторі?
Яка з підсистем МПС займає більший адресний простір і чому?
11.2.3 Організація підсистеми пам’яті
Вхідний контроль:
Чим відрізняються блоки пам’яті ПЗП і ОЗП?
Якими параметрами характеризуються пристрої пам’яті?
Визначте кількість мікросхем RAM, необхідних для побудування блоку пам’яті з організацією 64К×8, з мікросхем, що мають організацію 32К×4?
Скільки входів адреси повинна мати мікросхема ROM з організацією 32Кх8?
Які сигнали необхідні для запису інформації у мікросхеми пам’яті RAM?
Які сигнали необхідні для читання інформації з мікросхеми пам’яті RAM?
Які стани можуть набувати вихідні сигнали тристабільних мікросхем пам’яті?
Як взаємодіють сигнали OE, CS, CE між собою для виконання запису у мікросхему пам’яті RAM?
Побудування підсистеми пам’яті відбувається відповідно положень розділу 5 даного підручника, котрі доповнюються тим, що ПЗП і ОЗП МПС МС68000 повинні працювати з даними, які можуть бути байтами, словами та подвійними словами. Відповідно до цього, одночасно можливе звернення до однієї, двох або чотирьох комірок пам’яті. Шина даних в МПС МС68000 16-розрядна і робота з подвійними словами відбувається за два такти, тому при роботі з байтами і словами відбувається звернення до комірок пам’яті з однією адресою, а молодше і старше слова подвійних слів розміщуються у двох сусідніх парах комірок. Для реалізації такого принципу побудування пам’яті необхідно будувати блок пам’яті з чотирьох банків, кожен з котрих призначено для роботи з байтами даних, об’єднуючи їх відповідно довжині операндів. Організацію такого блоку пам’яті показано на рис. 11.11. Блоки ПЗП та ОЗП будуються однаково.
Рисунок 11.11 – Організація чотирьохбанкового блоку пам’яті
В цьому блоку усі банки блоку пам’яті до шини адреси приєднуються паралельно (до одних і тих самих розрядів), що забезпечить звернення до комірок з однаковими номерами. Сигнали вибору блоку (BACK) і читання/запис (R/W) також надходять односначно. Вибір відповідного банку здійснюється за допомогою дешифратора і схеми АБО. Якщо на входи дешифратора надходить код 00 (робота зі словами), то активний сигнал формується лише на виході Y0 і надходить на відповідні входи всіх банків (на вхід банку 1 він проходить через логічну схему АБО). Таким чином, одночасно всі 16 виводів двох банків пам’яті будуть з’єднані з шиною даних. Якщо на входи дешифратора надходить код 01 (робота з байтом), то сигнал Y1 дозволить роботу лише банку 1; інші банки в цей момент будуть находитися у режимі збереження інформації (будуть неактивними). Для нарощування інформаційної ємності блоку пам’яті збільшується кількість однотипних мікросхем пам’яті у кожному з банків (використання багатошарової пам’яті).
Побудування кожного з банків пам’яті відбувається відповідно положень розділу 5.5 підручника. Припустимо, що необхідно побудувати ОЗП з організацією 115К×8 з мікросхем АМ21С512, які були розглянути розділі 5.5. ОЗП повинно працювати з байтами, словами і подвійними словами. Кількість мікросхем, необхідних для побудування буде визначатися за виразом:
4 – кількість банків пам’яті; 115К×8 – організація ОЗП кожного з банків; 64К×8 – організація мікросхеми АМ21С512.
Якщо у результаті отримано дробове число, то його необхідно заокруглювати обов’язково до більшого цілого числа.
Таким чином, блок ОЗП буде вміщувати чотири банка пам’яті, кожен з яких буде складатися з двох мікросхем. Схему блоку приведено на рис. 11.12.
Керування схемою відбувається сигналами, які формуються ВІС FPGA. Загальний обсяг пам’яті кожного банку 128К. Блок може працювати з байтами (банк 1), словами (банки 1, 2) і подвійними словами (всі чотири банка – молодша частина подвійного слова оброблюються банками 1 і 2, старша – банками 3 і 4). Керування шарами пам’яті в кожному з банків здійснюється за сигналом адреси А16, таким чином, що молодші комірки пам’яті з адресами $00000 – $0FFFF оброблюються верхньою (по схемі) мікросхемою, а старші з адресами $10000 – $1FFFF – нижньою. Для керування використовується вхід ОЕ, на котрий подається або сам сигнал А16, або його інверсія. Таким чином, якщо на вхід верхньої мікросхеми надходить сигнал безпосередньо з шини адреси, то в діапазоні адрес $10000 – $1FFFF робота цього блока буде забороненою.
Контрольні запитання:
Чому при використанні МП МС68000 рекомендовано використовувати пам’ять, що складається з чотирьох банків?
Як організується робота банків при роботі з даними різної розрядності?
Який пристрій керує роботою блоків пам’яті МПС на МП МС68000?
Для чого використовується багатошарова пам’ять?
Чи є обов’язковим використання багатошарової пам’яті?
За допомогою яких сигналів та пристроїв відбувається вибір шарів банків пам’яті?
Які сигнали керують вибором для роботи банків пам’яті і з якого пристрою вони надходять?
Як взаємодіють між собою банки пам’яті при роботі з операндами різної розрядності?
За скільки тактів 32-дані можуть бути записані у пам’ять RAM?
Рисунок 11.12 — Принципова схема блоку пам’яті