Основными характеристиками dram являются рабочая частота и тайминги.

При обращении к ячейке памяти контроллер памяти задает номер банка, номер страницы в нем, номер строки и номер столбца и на все эти запросы тратится время, помимо этого довольно большой период уходит на открытие и закрытие банка после самой операции.

На каждое действие требуется время, называемое «таймингом».

Основными «таймингами» DRAM являются:

• задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (англ. RAS to CAS delay);

• задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (англ. CAS delay);

• задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (англ. RAS precharge).

Тайминги измеряются в наносекундах, и чем меньше величина этих таймингов, тем быстрее работает оперативная память.

Страничная память

Страничная память (англ. page mode DRAM, PM DRAM) являлась одним из первых типов выпускаемой компьютерной оперативной памяти.

Память такого типа выпускалась в начале 90-х годов, но с ростом производительности центральных процессоров и ресурсоемкости приложений требовалось увеличивать не только объём памяти, но и скорость ее работы.

Быстрая страничная память

Быстрая страничная память (англ. fast page mode DRAM, FPM DRAM) появилась в 1995 году.

Принципиально новых изменений память не претерпела, а увеличение скорости работы достигалось путем повышенной нагрузки на аппаратную часть памяти.

Данный тип памяти в основном применялся для компьютеров с процессорами Intel 80486 или аналогичных процессоров других фирм.

Память могла работать на частотах 25 МГц и 33 МГц с временем полного доступа 70 нс и 60 нс и с временем рабочего цикла 40 нс и 35 нс соответственно.

EDO DRAM — память с усовершенствованным выходом

C появлением процессоров Intel Pentium память FPM DRAM оказалась совершенно неэффективной.

Поэтому следующим шагом стала память с усовершенствованным выходом (англ. extended data out DRAM, EDO DRAM).

Эта память появилась на рынке в 1996 году и стала активно использоваться на компьютерах с процессорами Intel Pentium и выше. Ее производительность оказалась на 10—15 % выше по сравнению с памятью типа FPM DRAM.

Ее рабочая частота была 40 МГц и 50 МГц, соответственно, время полного доступа — 60 нс и 50 нс, а время рабочего цикла — 25 нс и 20 нс.

Эта память содержит регистр-защелку (англ. data latch) выходных данных, что обеспечивает некоторую конвейеризацию работы для повышения производитель-ности при чтении.

10.Прерывание, обработчик прерывание, работа микропроцессора.

Прерывание – временное прекращение выполнения основной программы и переход (аппаратный) на выполнение специальной программы – обработчика прерывания.

Пример

(MCS51)

1011h mov R0, A

1012h ADD A, P1 <- прерывание от T0

1014h mov R0, A

000bh push A

000Dh push PSW

000fh mov , 1h

0011h mov PO, A

0012h pop PSW

0014h pop A

0016h RET I

11.Механизмы реализации условных переходов в машинной программе.

1. Безусловный переход.

Пример

После декодирования КОП считываются следующие за КОП 2 байта (адрес) и записываются в счетчик команд.

В результате чего, следующей командой будет выполнение команды по адресу «ad16».

2.Условный переход

Алгоритм работы:

12.Основные принципы организации ввода/вывода и их особенности. Интерфейс ввода/вывода в микропроцессорной технике.

В информатике, ввод/вывод (в англ. языке часто используется сокращение I/O) означает взаимодействие между обработчиком информации (например, компьютер) и внешним миром, который может представлять как человек, так и любая другая система обработки информации.

Ввод — сигнал или данные, полученные системой, а вывод — сигнал или данные, посланные ею (или из нее).

Термин также может использоваться как обозначение (или дополнение к обозначению) определенного действия: «выполнять ввод/вывод» означает выполнение операций ввода или вывода.

Устройства ввода-вывода используются человеком (или другой системой) для взаимодействия с компьютером. Например, клавиатуры и мыши — специально разработанные компьютерные устройства ввода, а мониторы и принтеры — компьютерные устройства вывода.

Устройства для взаимодействия между компьютерами, как модемы и сетевые карты, обычно служат устройствами ввода и вывода одновременно.

Вводом/выводом (ВВ) называется передача данных между ядром ЭВМ, включающим в себя микропроцессор и основную память, и внешними устройствами (ВУ).

Это единственное средство взаимодействия ЭВМ с «внешним миром», и архитектура ВВ (режимы работы, форматы команд, особенности прерываний, скорость обмена и др.) непосредственно влияет на эффективность всей системы.

За время эволюции ЭВМ подсистема ВВ претерпела наибольшие изменения благодаря расширению сферы применения ЭВМ и появлению новых внешних устройств. Особенно важную роль средства ВВ играют в управляющих ЭВМ.

Разработка аппаратных средств и программного обеспечения ВВ является наиболее сложным этапом проектирования новых систем на базе ЭВМ, а возможности ВВ серийных машин представляют собой один из важных параметров, определяющих выбор машины для конкретного применения.

Интерфейс ввода-вывода требует управления процессором каждого устройства. Интерфейс должен иметь соответствующую логику для интерпретации адреса устройства, генерируемого процессором.

Установление контакта должно быть реализовано интерфейсом при помощи соответствующих команд типа (ЗАНЯТО, ГОТОВ, ЖДУ), чтобы процессор мог взаимодействовать с устройством ввода-вывода через интерфейс.

Если существует необходимость передачи различающихся форматов данных, то интерфейс должен уметь конвертировать последовательные (упорядоченные) данные в параллельную форму и наоборот.

Должна быть возможность для генерации прерываний и соответствующих типов чисел для дальнейшей обработки процессором (при необходимости).

Компьютер, использующий ввод-вывод с распределением памяти, обращается к аппаратному обеспечению при помощи чтения и записи в определенные ячейки памяти, используя те же самые инструкции языка ассемблера, которые компьютер обычно использует при обращении к памяти.

13.Параллельная передача данных. Шина данных. Шина адреса. Шина управления. Селектор адреса. Логика управления. Основы программирования параллельной передачи данных.

Модель линии для параллельной передачи данных где U1(t) – источник сигнала; Rн – нагрузка.

1. Так как между отдельными проводниками шины для параллельной передачи данных существует электрическая емкость, то при изменений сигнала, передаваемого по одному из проводников, возникает помеха на других проводниках.

С увеличением длины шины помехи возрастают и могут восприниматься приемником как сигналы.

2. С увеличением длины линий и (или) с увеличением частоты передачи импульсов «заваливаются» фронты импульсов и снижается их амплитуда.

По этим причинам рабочее расстояние для шины с параллельной передачи данных ограничивается длиной 1-2м. (при скоростях до 2Мб/с)

Дальнейшее увеличение длины возможно только за счет снижения скорости или существенного удорожания.

Параллельная передача данных между контроллером и ВУ является по своей организации наиболее простым способом обмена.

Для организации параллельной передачи данных помимо шины данных, количество линий в которой равно числу одновременно передаваемых битов данных, используется минимальное количество управляющих сигналов.

В простом контроллере ВУ, обеспечивающем побайтную передачу данных на внешнее устройство (рис. 12.2), в шине связи с ВУ используются всего два управляющих сигнала:

• «Выходные данные готовы»

• «Данные приняты».

Простой параллельный контроллер ввода/вывода:::::

Шина – состоит из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников.

По шине данных передаются данные.

Основной характеристикой шины данных является ее ширина в битах.

Ширина шины данных определяет количество информации которых можно передать.

Шина адреса – шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы ввода/вывода, для указания физического адреса слова в ОЗУ или в устройстве ввода/вывода (или начала блока слов), к которому центральный процессор или устройство желает обратиться.

Основной характеристикой шины адреса является ее ширина в битах.

Ширина шины адреса определяет объем адресуемой памяти.

Например, для 16-разр. шины адреса адресуемый объем составит

2¹⁶=65536 байт (64кБ).

Шина управления – шина, обеспечивающая синхронизацию приема и передачи, а также синхронизацию всех устройств.

Как правило. Системный интерфейс включает три шины: шину данных, шину адреса и шину управления.

Логика управления контроллера обеспечивает селекцию адресов регистров контроллера, прием управляющих сигналов системного интерфейса и формирование на их основе внутренних управляющих сигналов контроллера.

Второй основной функцией (кроме формирование внутреннего управляющего сигнала), выполняемой логикой управления, является селектирование или дешифрация адреса.

Эту функцию выполняет узел, называемый селектором адреса (Address Selector, AS), который должен вырабатывать сигналы, соответствующие выставленному на шине адреса кода адреса.

Структура селектора:::::