25. Статические озу (их реализация)

Статические ОЗУ

А – адресные входы, используемые для выбора запоминающего элемента накопителя;

W/ – вход выбора режима (write/ read – запись/чтение);

CS – вход выбора кристалла (аналогичен входу стробирования КЦУ);

DI – информационный вход (input);

DO – выход (output).

Накопитель статических ОЗУ имеет матричную структуру, поэтому одна половина адресной шины А определяет номер строки, а другая – номер столбца накопителя.

Режим работы ОЗУ задаются комбинацией сигналов CS и W/ (табл. 1).

Изменение адреса и режима запись/чтение производятся при пассивном значении сигнала CS, поскольку в этом случае разрушена связь накопителя с входной и выходной цепями, что исключает возможность случайного искажения хранимой информации. По этой же причине активный сигнал CS сниматься первым.

В режимах записи и хранения выход ОЗУ установлен в третье состояние.

Задержки передачи cодержимого адресуемого запоминающего элемента на выход ОЗУ при чтении и переключения выхода ОЗУ в третье состояние после снятия сигнала CS связаны с процессами включения и выключения выходных цепей.

Цикл обращения Tµ определяется сигналом CS, а именно минимально допустимым временем между моментами его подачи или снятия.

26. Динамические озу (их реализация)

Накопитель динамических ОЗУ имеет словарную организацию. Бит информации хранится в паразитной ёмкости p-n-перехода. При этом состояние 0 может сохраняться неопределённо долго, а состояние 1, из-за утечки заряда емкости, – только ограниченное время. Поэтому необходимо периодически восстанавливать хранимую информацию. Операция периодического восстановления информации в динамическом ОЗУ называется рефрешем или регенерацией.

У словное графическое обозначение статических ОЗУ представлено на рис. 51, где CAS – вход выбора столбца накопителя, а RAS – вход выбора строк накопителя. Назначение остальных входов аналогично статическому ОЗУ. Режимы работы ОЗУ задаются комбинациями сигналов CAS, RAS и W/ (табл.2). Во времени входные сигналы распределяются, как показано на рис. 52.

Адреса строки и столбца накопителя подаются по одним и тем же адресным линиям в два приёма. Сначала подаётся n-разрядный адрес строки, который фиксируется в ОЗУ по сигналу RAS.

При пассивном сигнале CAS за относительно короткое время будет произведена регенерация запоминающих элементов выбранной строки. Регенерация заключается в передаче информации из запоминающих элементов адресованной строки в двунаправленные усилители регенерации, с выходов которых информация вновь записывается в те же запоминающие элементы. Таким образом, последовательно формируя адреса строк, за 2n тактов обеспечивается полная регенерация ОЗУ. По окончании регенерации подаётся n-разрядный адрес столбца, который также фиксируется в ОЗУ, но по сигналу CAS. При этом выбирается одна из разрядных линий, а значение сигнала W/R задает режим работы ОЗУ – запись или чтение.

Цикл обращения динамического ОЗУ определяется сигналом RAS.

27. Организация пзу

Накопитель ПЗУ представляет собой совокупность обычно 8-разрядных ячеек памяти и имеет словарно-матричную организацию.

Масочные ПЗУ (типа ROM) программируются на заводе изготовителе с помощью индивидуальных для конкретных заказов фотошаблонов (масок). Такие ПЗУ широко используются в качестве носителей постоянных программ, подпрограмм, кодов физических констант, постоянных коэффициентов и т.п. Их условное графическое обозначение приведено на рис. 53

М икросхемы ПЗУ типа PROM программируются пользователем с помощью специальных устройств – программаторов. Условное графическое обозначение ПЗУ типа PROM аналогично масочным, но в среднем поле пишется PROM.

ППЗУ типа ЕEPROM (РПЗУ-ЭС) и EPROM (РПЗУ-УФ) графически изображаются как ПЗУ типа ROM и PROM, но в среднем поле пишется EPROM или EEPROM. Микросхемы ПЗУ данных типов имеют дополнительные входы для подачи сигналов выбора режима программирования, чтения и стирания информации.

Сравнительные характеристики ППЗУ:

1.Многие микросхемы ППЗУ типа ЕEPROM допускают как общее, так и адресное (избирательное) стирание с последующей адресной записью. В микросхемах же типа EPROM допускается возможность только общего стирания.

2.По емкости ППЗУ типа EPROM превышают ППЗУ типа ЕEPROM.

3.ППЗУ типа ЕEPROM, в отличие от EPROM, перепрограммируются без изъятия из устройства.

4.ППЗУ типа ЕEPROM допускают значительное число циклов перепрограммирования, достигающее 104. У ППЗУ типа EPROM число циклов перепрограммирования невелико – от 10 до 100.

5.ППЗУ типа EPROM требуют большого времени стирания (30 – 60 минут) и специально предназначенного для этой цели оборудования.

6.ППЗУ типа EPROM обладают сравнительно высоким быстродействием при невысокой стоимости.

28. Встроенная КЭШ-память

Обычно цифровые процессоры обработки сигналов работают настолько быстро, что медленная недорогая память не может поддерживать такой темп. В результате процессор замедляется – вводятся состояния ожидания, которые имеют программное управление, а иногда для этого требуются внешние аппаратные блоки. С целью решения этой проблемы во многие интегральные схемы цифровых процессоров встраивают скоростную внутреннюю память. При этом развитые архитектуры обладают выделенными внутренними памятью данных и программ, причем последняя может работать как обычная адресуемая память и как кэш (кэш-память). Кэш используется в качестве буфера между собственно процессором и памятью системы. Она имеет обычно небольшую емкость при высоком быстродействии и используется для промежуточного запоминания информации, считываемой из памяти, прежде всего кодов команд. При чтении сначала выполняется обращение к кэш; если же необходимых данных там не оказалось, производится обращение к основной памяти, и полученные данные помещаются также в кэш. Выгода от использования кэш получается из-за того, что большинство прикладных программ носит циклический характер, и после первого обращения к основной программе в кэш (при достаточном объеме) попадают все циклически повторяющиеся команды программы, для выполнения которых нет необходимости обращаться к основной памяти. Чаще всего кэш работает по ассоциативному принципу, при котором в его ячейке хранится не только слово данных, но и адрес размещения этого слова в основной памяти, по которому и происходит поиск информации.

29. Программируемая логика -МП(микропроцессор)

30. Классификация МП

• Микропроцессором называется функционально законченное программно-управляемое устройство обработки цифровой информации.

• Числовая информация, заданная для обработки, называется данными.

• Физически микропроцессоры (МП) выпускаются в виде одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем (БИС или СБИС), содержащих на одном кристалле сотни тысяч элементарных транзисторов.

МП дополняются БИС для хранения, ввода-вывода данных, управления и синхронизации, сопряжения интерфейсов и т.п. Эти БИС совместимы с МП по архитектуре, конструктивному исполнению и параметрам. Такие наборы БИС называются микропроцессорными комплектами (МПК).

МП можно классифицировать по весьма большому числу характеристик. Мы воспользуемся одним из возможных вариантов классификации.

По назначению различают универсальные и специализированные микропроцессоры.

Универсальные МП могут осуществить преобразование информации в соответствии с любым заданным алгоритмом.

Специализированные МП предназначены для решения определённого класса задач и даже, может быть, для решения одной конкретной задачи. Их особенностью являются низкая стоимость, малая потребляемая мощность, компактность, простота управления.

Среди специализированных МП выделяют микроконтроллеры, используемые в управлении технологическими процессами, измерениях, научных исследованиях. Их отличительной чертой является работа в реальном масштабе времени.

По числу БИС различают секционные (разрядно-модульные) и однокристальные МП.

Микропроцессорная секция (модуль) представляет собой БИС для обработки небольшого числа разрядов данных (4 или 8). Такие МП обладают возможностью наращивания разрядности, что позволяет на их основе строить МП произвольной разрядности.

Кроме того, секционные МП не имеют фиксированного набора команд, а программируются на микрокомандном уровне. Это позволяет реализовать оптимальный для данной задачи набор команд и отдельных процедур. Однокристальные МП реализуются в виде одной БИС или СБИС. Такие МП имеют фиксированный набор команд и фиксированную разрядность. Благодаря успехам МОП-технологии в повышении степени интеграции и быстродействия в настоящее время в микропроцессорной технике основное место занимают однокристальные МП (процессоры).

  По способу управления различают МП с микропрограммным и с "жёстким" (аппаратным) управлением.

Микропрограммное управление характерно для секционных МП, а "жёсткое" – для однокристальных.

 По возможности прерываний выполняемой программы МП могут не иметь, а могут иметь одно- или многоуровневую систему прерывания. В многоуровневых системах прерывания разрешается прерывание прерывания. Такие системы используются в МП, работающих в реальном масштабе времени.