60. Статические параметры бис зу.
Параметры БИС ЗУ делиться на статические и динамические.
Статические. Характеризует работу в статическом режиме. Иметься 3 группы статических параметров:
1) параметры, характеризующие совместную работу с входным и выходным устройствами. К ним относиться:
I - input L - "0" (низкий уровень)
О - octput H - hight "1" (высокий уровень)
Ucc - напряжение источника питания.
Iil - ток лог "0" входного сигнала; Ia - выходной ток логического "0"
2. Параметры характерная устойчивость БИС к воздействиям предельных и максимальных электрическим режимов.
Ucc lim (предельн) - max напряжение которое можно подать.
Uimax - max входное напряжение.
3. Параметры, определение конструкций микросхемы. Ios - ток К.З на выходе.
61. Динамические параметры определяться временными процессами, поиск в бис зу.
Рассмотрим временные диаграммы операции схем и записи статического ОЗУ с произвольно выбранной. Выбор линии кристалла СS разделения выполнен операции записи или чтение в противном случае кристалл считается невыбранным, у него выходные буферы линий данных находиться в состоянии высокого сопротивления.
Наличие входов CS позволяет подключиться пароллельно большое число кристаллов к одним и тем же шинам данных и адреса. Формирование сигнала CS осуществляется в соответствии с сигналами на старших разрядах шины адреса с памятью внешнего дешифратора.
Режим считывания, подается адресу, CS, строб чтения RD, содержимое ячейки проявляется на ШД, RD можно формировать одновременно с адресом или вообще, он может оставаться разрешён всё время.
Длительность циклов считается tсу, равно интервалу между последними интервал считывания, или min значение
tсуmin=ta(A-До)+trcc(CS-До)
tа – время выборки
62.системное и прикладное программное обеспечение микроЭВМ, кросс-компьютерные программы. Средства отладки. Режимы работы транслятора(интерпретатор, компилятор).
Системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение (пакеты прикладных программ). И в то же время почти всегда и везде встречается деление программного обеспечения ВС на две категории: системное ПО и прикладное ПО. Если исходить из целей, то они в этих двух ПО разные: — прикладное ПО (ППО) ставит своей целью наилучшим образом решить на ВС конкретную прикладную задачу, будь то расчет крыла самолета при трансзвуковой скорости полета или оптимальное автоматизированное управление трикотажной фабрикой; — системное программное обеспечение (СПО) является программным интерфейсом между пользователем и ВС и инструментом постановки и решения прикладной задачи на конкретной ВС, в том числе в процессе выполнения этой работы. Сейчас программное обеспечение ВС (Software) является товаром, превышающим по стоимости цену самой машины — оборудования (Hardware). Например, может случиться так, что необходимо обработать демографические данные по материальному и жилищному обеспечению сотрудников подразделения, в том числе по срокам проживания в месте расположения предприятия. Unix и язык С очень удобны для создания программного обеспечения локальных вычислительных сетей. Подробно о мини-ЭВМ как техническом средстве обеспечения задач автоматизации научно-экспериментальных исследований говорится, что вычислительная система состоит из многих функциональных устройств, включая центральный процессор, вспомогательные процессоры, иерархическую систему запоминающих устройств, устройства ввода-вывода и отображения информации, разветвленную систему управления, включая программную часть — так называемое системное программное обеспечение (СПО). Производительность ВС зависит и от возможностей и эффективности работы средств математического обеспечения ВС — операционной системы и входящих в нее трансляторов и сервисно-отладочных программ. Поэтому, рассматривая и сравнивая структурные схемы ВС, мы ни на минуту не должны упускать из виду, насколько эффективно их функционирование поддерживается программным обеспечением. Уже при создании ЗУ на ЭВМ 2-го поколения было установлено, что очень многие части программного обеспечения (константы, стандартные подпрограммы) можно хранить на так называемых пассивных ЗУ, в которых данные, будучи раз записаны (занесены), хранятся надежно и долго. Так что при проектировании ВС и ее программного обеспечения забот и трудностей возникает много, и мы рассматриваем только основные проблемы. ПЗУ с занесенными в них программами получили название аппаратной реализации программного обеспечения (Fermware). Системное программное обеспечение БЭСМ-6 все время совершенствовалось.
63. МАШИННЫЙ ЯЗЫК, язык программирования для представления программ в форме, допускающей их непосредственную реализацию аппаратными средствами конкретной ЭВМ. Программа на машинном языке представляет собой последовательность машинных команд, поэтому иногда машинным языком называют систему команд ЭВМ. Перевод исходной программы, подлежащей выполнению на ЭВМ, осуществляется автоматически самой ЭВМ с помощью ассемблера.
Язык ассемблера (автокод) — язык программирования низкого уровня. В отличие от языка машинных кодов, позволяет использовать более удобные для человека мнемонические (символьные) обозначения команд. При этом для перевода с языка ассемблера в понимаемый процессором машинный код требуется специальная программа, называемая ассемблером.
Языки высокого уровня делятся на:
алгоритмические (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов;
логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания.
объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.
"Основы микропроцессорных систем управления"
(термины)
Р-МОП (PMOS) – технология- наиболее простая, имеет малую стоимость, но отличается низким быстродействием, используется для создания изделий бытовой техники
N-МОП (NMOS) – технология-– имеет на порядок большее быстродействие, чем РМОП, обеспечивает высокую плотность упаковки, технология была основной для микропроцессоров среднего быстродействия.
К-МОП (CMOS HCMOS)- технология- – два взаимодополняющих МОП структуры p и n типа.
ТТЛ (TTL - Transistor-Transistor Logic) – технология- выполненных по биполярной технологии
ТТЛШ (TTLSh - transistor-transistor logic Schottky) – технология- применили диоды шотки, которые позволили уменьшить рассевающую мощность и увеличить быстродействие
ЭСЛ - технология
БиКМОП (BiCMOS – bipolar) – технология- используются биполярные транзисторы, диоды и КМОП структуры в одном кристалле.
Мощность микропроцессора- способность обрабатывать данные, , ее принято оценивать 3 основными характеристиками: 1)длиной слова данных. 2)кол-вом адресуемых слов памяти. 3)скоростью выполнения команд
MIPS-миллион команд в секунду
MFLOPS-миллион операций с плавающей запятой в секунду
Однокристальные МП с фиксированной разрядностью и системой команд- ограничены аппаратурными ресурсами кристалла и корпуса
Многокристальные МП с фиксированной разрядностью и системой команд- логическая структура процессора, разбивается на функционально законченные части (АЛУ, УУ, РОНы) и эти части реализуются в виде БИС и СБИС.
Многокристальные секционные БИС- реализуют части (секции) логической структуры процессора при функциональном разбиении ее на разряды. Набор этих БИС образует МП-ый комплект для построения МП с произвольной разрядностью.
Универсальные МП- для решения широкого круга разнообразных задач, т.к. в их системе команд заложена алгоритмическая универсальность, т.е. возможность реализовать любые алгоритм.
Специализированные МП- для определенного класса задач или одной задачи в различных областях применений. Их существенными особенностями является простота управления, низкая стоимость, малая мощность потребления, компактность и т.д.
Синхронные МП- время выполнения операции не зависит от вида выполняемых команд или числа операндов.
Асинхронные МП- начало следующей операции определяются по сигналу окончания предыдущей. Каждый блок работает необходимое ему время, независимо от других
Одномагистральные микроЭВМ- все устройства подключаются к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управление сигналами
Многомагистральные микроЭВМ- устройства группами подключаются к своей информационной магистрали, такая организация усложняет конструкцию, но увеличивает производительность.
Фон-неймановская архитектура-общая память для программ и данных(PS)
Гарвардская архитектура-- отдельные устройства памяти для программ ПЗУ(постоянное запоминающее устройство) и данных ОЗУ(оперативно запоминающее устройство)
Модифицированная Гарвадская архитектура- используется отдельными устройствами памяти для программ и данных, но в качестве памяти программ используется ОЗУ и память программ может использоваться так же для хранения данных.
Цифровой процессор обработки сигналов- Входные сигналы поступают в аналоговой форме, преобразование в цифровую форму, обрабатываются в реальном масштабе времени, после обратного преобразования поступают на ЦАП и на выход.
Теорема Котельникова (Найквиста).- Частота квантования аналогового сигнала (частота выборки sample) должна вдвое превышать верхнюю частоту в спектре сигнала - в идеальных условиях, а в практических в 3-4 раза.
Микропроцессор- представляет собой автономный полупроводниковый прибор, состоящий из одной или нескольких программно управляемых БИС, включающий в себя все средства, необходимые для обработки информации, управления и рассчитанную на совместную работу с устройствами памяти и ввода/вывода информации.
Микропроцессорная система- вычислительная система, имеющая два или более взаимосвязанных процессоров, использующих общую память и управляемых единой операционной системой или обслуживающих общий поток заданий.
МикроЭВМ- это ЭВМ состоящая из микропроцессора, полупроводниковой памяти, средств связи с периферийными устройствами и при необходимости пульта управления и источника питания, объединен общенесущей конструкцией.
Алгоритм-способ достижения цели, процедура выполнения которого во всех деталях описана однозначна
Команда-определенное действие и указание над какими операндами эти действия производятся
Операнд-число или символ участвующий в операции
код операции-сообщение процессору что делать
микропроцессорная БИС-
МПК
Однокристальная микроЭВМ-- это микроЭВМ выполненная в виде одной БИС. В этой интегральной системе размещается процессор, постоянное запоминающее устройство(ПЗУ) для хранения программы, оперативное запоминающее устройство(ОЗУ) для хранения промежуточных данных(входных, выходных) и результата средства ввода/вывода(порты).
Микропроцессорные средства-микропроцессорные комплекты однокристальные и одноплатные ЭВМ,микроконтроллеры
Микроконтроллер-устройство логического управления
Мультипроцессорная система-управляющая информационная или иная единая цифровая система построенная на базе микропроцессорных средств включая средства сопряжения с объектом
Встроенные системы контроля и управления- функции для обеспечения характеристик, определяемых специальными требованиями.
Локальные системы накопления и обработки информации-
ПЛИС.
Система на кристалле
Распределенные системы управления сложными объектами- одновременные (параллельные) вычисления на многих микропроцессорах.
Структура микроЭВМ- состоит из функционально законченных модулей, объединенных между собой по магистральному принципу.
Архитектура микроЭВМ-
Интерфейс-совокупность аппаратных средств и правил для соединения двух и более устройств с целью обмена данными между ними(общая граница между двумя или несколькими устройствами). В состав интерфейса входят аппаратные средства устройства(разъем, связи), наменклотура и характер связи, протокол обмена, временные параметры сигналов, а так же требования к их электрофизическим параметрам, нагрузочная способность. Так же могут входить программные средства
Внутренний интерфейс МП-(связь между блоками МП) для однокристальных МП, для пользователей недоступен.
Внешний интерфейс МП- обеспечивает обмен информацией между МП, ЗУ и контроллерами периферийных устройств на материнской плате
Системный интерфейс микроЭВМ- обеспечивает стандартный обмен между устройствами памяти, контроллерами ввода/вывода и др. устройствами
Интерфейс УВВ- для связи периферийных устройств. Некоторые интерфейсы системные и УВВ как правило стандартизируются, что позволяет выпуск разных устройств разными производствами, обеспечить их совместимость.
АЛУ- выполняет обработку данных, «+», «-», «И», «ИЛИ», инверсия, исключение или, сдвиг вправо на разряд, влево, инкремент, декремент.
регистр состояния- Регистр признакового результата, в нем фиксируется информация о результате выполнения последней обработанной команды АЛУ
признак переноса- признак С(флаг переноса) указывает, что последняя выполняемая операция сопровождается переносом результата старшего разряда.
признак промежуточного переноса- устанавливается в единице при переносе из третьего разряда, 8-ми разрядного процессора
признак отрицательности результата- Принимает значение = единице, когда старший значащий бит результата операций = единице
аккумулятор- это регистр, содержащий как правило один из операндов который должен быть обработан АЛУ.
РОН-обычно используются для временного хранения адресов данных, их применение позволяет повысить быстродействие выполнения программы, за счет сокращения длины команды и сокращения длины пересылок кодов между МП и памятью
СК (PC)- Счетчик команд. Он содержит адрес следующей команды, подлежащей выполнению.
Стек (LIFO, FIFO)- это специально отведенная область памяти для последовательной записи и считывания данных без явного указания адреса в ходе команды
Указатель стека (SP)- хранит адрес последней занятой ячейки стековой памяти(стека).
Регистр команд- очередная команда, выбираемое из памяти команд, запоминается в регистре команд на время цикла выполнения этой команды.
Микропрограммный принцип управления- каждая команда реализуется набором микрокоманд, выбираемых на очередном, также в микрокоманде указываются управляющие сигналы, которые должны быть выданы на очередном такте
СISC и RISC архитектуры, достоинства и недостатки.- СISC-процессоры: Complex Instruction Set Computing — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. RISC-процессоры: Reduced Instruction Set Computing (technology) — вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе сокращённого набора команд.
Конвейерный принцип выполнения команд- Устройство обработки команд извлекает из нее коды очередных команд по мере необходимости и отрабатывает их. Очередь команд организованна по принципу «первым пришел, первым обслужили».
КЭШ-память.- между медленной основной оперативной памяти и быстром процессором поставить буферную память относительно небольшой ёмкости, но с большим быстродействием.
система команд- ограниченный размер списка, называемого списком команд, хранящейся в нем команды
базовая команда- команда, которая определяет выполняемую операцию без учета модификации данной команды, за счет использования различных режимов адресации РОНов.
состав команды- осуществляют двусторонний обмен информации между внутренними регистрами МП и основной памятью.
команды арифметических и логических операций- арифметических операций: «-», «+» (ADD), сложение с переносом (ADDC), вычитание (SUB). Далек не во всех имеющихся команды «х» и «/». Умножение – MUL, деление – DIV. Логические команды: AND-«И», OR – «ИЛИ», XOR – «исключение или», INC A – «добавление единицы», DEC – «вычитание единицы», DA – «десятичная коррекция», CRL A – «инверсия (инвертирование)», SWAP A – «тетроды меняются местами».
команды переходов- используются для изменения естественного последовательного порядка следования команд и организации циклических участков команды.
команды связи с подпрограммами- Для вызова подпрограмм используется команда вызова, как правило, с абривиатурой CALL<dst> (CALL MUL), где dst адрес подпрограммы. При выполнении этой команды содержимое счетчика команд автоматически заполняется в стеке, а в счетчик команд заносятся dst, таким образом осуществляется переход к началу подпрограммы. В самом конце программы ставится программа возврата, при выполнении которой из стека в счетчик команд заносятся адреса возврата, т.е.следующей будет выполняться команда следующая за командой CALL (RET – без адресной части; RTS). Команда RET является нулем адресной команды.
команды сдвига (циклический, арифметический, логический)- при логическом сдвиге вправо в старшем разряде кода операнда устанавливается нуль, а младший разряд записывается в качестве флага переноса в регистр состояния процессора. А при арифметическом сдвиге вправо значение старшего разряда сохраняется прежним (нулем или единицей), младший разряд также записывается в качестве флага переноса. Циклические сдвиги позволяют сдвигать биты кода операнда по кругу (по часовой стрелке при сдвиге вправо или против часовой стрелки при сдвиге влево). При этом в кольцо сдвига может входить или не входить флаг переноса.
Команды ввода-вывода-обеспечивает обмен информации между МП и регистрами внешних устройств
прямая (абсолютная) адресация- в поле команды указывается исполнительный адрес операнда. Этот метод самый простой, но требует много бит в коде команды.
страничная адресация-) память разбивается на ряд страниц одинаковой длины, размер которых определяется длиной адресного поля. В адресном поле команды в этом случае содержатся только младшие команды ячейки памяти к которой обращается команда. Для задания полного исполнительного адреса применяют дополнительный регистр страниц, в котором хранятся старшие разряды адреса. Номер нужной страницы загружается в регистр страниц специальной командой. Иногда страничную организацию исполняют для объема адресуемой памяти.
сегментная адресация- Эти регистры используются для задания текущих сегментов по 64 кБ, адресуемых при выполнении программы. При выборке операнда, происходит суммирование сегмента (сдвинутого на 4 бита влево 16-ти битный адрес). Адрес в сегментном регистре кратен 16.
регистровая адресация-. Операнд содержится в одном из РОНов, в ходе команды указывается номер РОНа. Т.к. РОНов не так много (от 8 до 32), требуется малое число бит. Используется для ускорения вычислений, когда промежуточные результаты не пересылаются в основную память, а хранятся в одном из рабочих регистров МП. Т.к. число РОНов не велико, то для их адресации требуется небольшое адресное поле (Нр. 3 разряда для 8 РОН).
непосредственная адресация- при этом методе адресации в адресном поле команды помещают непосредственно сам операнд, число, а не его адрес.
регистровая косвенная адресация- В адресном поле команды указывается номер одного из регистров МП в котором хранится исполнительный адрес операнда. Т.е. в адресной части вы указываете номер регистра и из него выбирается адрес. Является автоинкрементная косвенно-регисторная адресация отличается от косвенной регистровой адресации, тем, что после выборки операнда содержимое регистра увеличивается на единицу для байтовых команд и на два для команд обрабатываемых слова.
индексная адресация- Содержимое РОН или специального индексного регистра складывается с индексным словом, которое следует за командой или находится в другом регистре и их сумма, используется как исполнительный адрес. Эта адресация удобна для обращения к массивам и таблицам.
относительная адресация- Содержимое счетчика команд алгебраически складывается с индексным словом, которое следует за командой и их сумма используется как исполнительный адрес операнда.
Общая программная модель УВВ
Изолированный ввод-вывод-В этом способе адресное пространство регистра ввода/вывода, изолированно от адресного пространства памятью. Разделение адресных пространств, осуществляется с помощью разных управлений стпогов(стробов чтения и записи), относящихся или к системе ввода/вывода или к памяти
Ввод-вывод, отображенный на память- В этом случае обращение к регистрам ввода/вывода осуществляется точно так же как и к ячейкам ЗУ. В оперативных системах ЭВМ имеется набор подпрограмм (драйверов ВВ), управляющий устройством ввода/вывода стандартных периферийных устройств.
Драйверы ввода-вывода- операционной системе ЭВМ имеется набор подгрупп драйверов ВВ управляющих операциями ВВ стандартных периферийных устройств. Благодаря им пользователь может применять четкие программные протоколы. Адреса регистров ВВ могут устанавливаться переключателями или перемычкой.Недостаток: драйверы разных разработчиков могут настроены на разные адреса
Безусловная передача данных при вводе-выводе- такая передача данных называется синхронным или безусловным ВВ и при необходимости ввода/вывода в соответствии месте программы используются программы ввода или вывода (запись в регистр и чтение из регистра)
Условная передача данных при вводе-выводе- осуществляется следующим образом: процессор проверяет флажок готовности. Если флажок сброшен, процессор выполняет цикл из двух трех команд с повторной проверкой флажка READY до тех пор пока устройство е будет готово к операции ввода/вывода. Если флажок установлен выполняется ввод или вывод слова данных.
Интерпретация флажка REАDY для ввода- Инициализация при включении сбрасывает READY. При READY=0 означает, что в регистре ввода входные данные отсутствуют. READY=1 определяет наличие входных данных. При загрузке входных данных из внешнего устройства в регистр ввода READY автоматически устанавливается в 1. При чтении данных процессоров, флажок READY сбрасывается.
Интерпретация флажка READY для вывода- Инициализация при включении устанавливается READY в 1. READY=0 означает недоступность регистра вывода для записи данных от процессора, т.к. устройство не готово. READY=1 регистр вывода доступен для записи слова данных от процессора. При записи данных процессора в регистр ввода флажок READY автоматически сбрасывается. При восприятии данных внешним устройством из регистра вывода, флажок READY автоматически устанавливается в 1(при исполнении; отработки вывода очередного символа).
реакция процессора на прерывания- На линии int по схеме «ИЛИ» объединяются запросы нескольких устройств, работающих в режиме прерывания. Процессор завершает текущую команду и если прерывания завершены(не замаскированы), начинается обработка запроса, которая заключается в следующем. Осуществляется запоминание содержимого счетчика команд в стеке, а так же слово состояния процессора и некоторых других внутренних регистров, как правило, запоминание этих регистров должен предусматривать программист. Распознается (идентифицируется) прерывающее устройство для перехода к соответствующей программе обслуживания. Выполняется короткая подпрограмма обслуживания прерывания(30-50 байт) с помощью, которой выводится или вводится слово данных. После выполнения этой подпрограммы, программа восстанавливается в состоянии прерванной программы. Возобновляется выполнение прерванной программы. Это действие инициализируется специальной программой возврата из прерывания, которая является подпрограммой обслуживания прерывания.
контекстное переключение процессора-Процессы запоминания регистров при входе в предпрограмму и восстанавливания при выходе
идентификация прерывающего устройства- Когда в микропроцессорных системах имеется несколько ПУ, работающих в режиме прерываний, сигналы их запросов на обслуживание прерываний объединяются по схеме ИЛИ и подаются на вход INT микропроцессора.
программный полинг флажков готовности- Первым проверяется флажок готовности ПУ1 с наибольшим приоритетом. Если оно не запрашивало обслуживание, опрашивается следующее ПУ и т.д. Когда встречается первое устройство готовое к операциям ВВ, управление передается подпрограмме обслуживания этого устройства.
аппаратный полинг- Процессор и все периферийные устройства соединяются таким образом, что процессор может осуществить автоматический опрос с целью идентификации прерывающего устройства. Когда процессор примет запрос прерывания по входу INT, то он выставляет сигнал подтверждения прерывания INT A на линию, который последовательно проходит через все устройства. Если устройство не запрашивает прерывания, то сигнал пройдет дальше, пока не встретится запрашивающее (активное) устройство. Оно блокирует прохождение сигнала дальше и выставляет на шину данных свой адрес. Этот адрес имеет однозначное соответствие с начальным адресом подпрограммы обслуживания прерывания данных устройств. Приоритет устройства определяется местоположением его схемы прерывания по отношению к процессору. Общее время идентификации прерывающего устройства оказывается во много раз больше чем в программном полинге. Аппаратный полинг широко используется в мини- и микроЭВМ первых поколений. В настоящее время используется редко.
одноуровневая система прерываний- при возникновении прерывания процессор аппаратно переходит к подпрограмме обработки прерываний, расположенной по некоторому фиксированному адресу. Чтобы упростить аппаратную часть системы прерываний, этот адрес обычно располагается либо в начале, либо в конце адресного пространства программной памяти.
многоуровневая система прерываний- обслуживания одного уровня, могу прерываться запросом на другом уровне. В большинстве случаев система прерывания реагирует на внешние запросы от периферийных устройств, как и на внутренний сигнал прерывания.
внутренние сигналы прерываний- подключенные к выходам встроенных периферийных модулей, могут быть запрограммированы на срабатывание, как по уровню, так и по изменению уровня.
Программируемый контроллер прерываний
Прямой доступ к памяти (DMA-Direct Memory Access)- Быстрый обмен данными между внешними устройствами и оперативной памяти микро ЭВМ без управления процессора.В обычных условиях системной шиной является процессор,адрес , данные и управляющий сигнал.
Когда инициализируется DMA шиной контроллер DMA формируя адреса данные сигналы записи и чтения.
Управляет передачей данных между памятью и переферийным устройством.
Действие процессора приостанавливается и он отключается от системной шины(трисабильные буфера на шинах адреса данных переводятся в высокоимпеданстное состояние)
ПДП- режим идентификации состояния памяти- ПДП выполняется без выполнения процессоров, для чего используется те интервалы машинных циклов,процессор выполняет внутреннее.
ПДП- режим с пропуском тактов- ПДП сигналом запроса магистрали заставляет процессор отключатся от системной шины на несколько тактов и между основной памятью отдельным тактом передается байт или слово.т.е. микроЭВМ продолжает работу с пониженной скоростью,этот режим используется в ПК.
простоя организация ПДП- При простой орагнизации ПДП, во время передачи ПДП блока данных МП выключается из работы.При выполнении передачи ПДП содержимое внутренних регистров не меняется, поэтому их не надо заполнять в памяти.
Адресные и ассоциативные ОЗУ-адресному , в котором обращение к элементам памяти производиться по их функциональным коэффициентом, заданный внешним двоичным кодом . В ассоциативном ЗУ. происходит и выборка информации осуществляется по содержанию произвольных количество разрядов хранящихся в ЗУ чисел, независимо от физических координат ячеек памяти
ОЗУ с произвольным доступом
ОЗУ с последовательным доступом
RAM
SRAM
энергозависимые и энергонезависимые (nonvolatile) ОЗУ- В энергонезависимой памяти данные при отключении или сбое системы питания не разрушается, а в энергозависимой разрушается.
статические ОЗУ- информация хранится в виде устойчивого состояния триггера, который способен при наличии напряжения питания сохранять свое состояние неограниченное время.
Динамические ОЗУ- элементы памяти выполнены на основе конденсаторов, сформированных внутри полупроводникового кристалла.
Регенерация динамического ОЗУ под управлением процессора- . "-" процессор отвлекается от основных задач, необходимо учитывать время регенерации. "+" сравнительная простота схемы управления, прямой доступ.
Автономная асинхронная регенерация динамического ОЗУ- выполняется под управлением спец. контролера динамической памяти и не зависит от состояния процессора или устройства прямого доступа
Автономная синхронная регенерация динамического ОЗУ- контролер воспринимает сигналы состояния процессора и запросы таймера регенерации. Регенерация выполняется в те циклы в которых процессор не обращается к памяти, поэтому задержек нет.
Полусинхронная регенерация динамического ОЗУ- в контролере иметься схема под синхронизации, запуска текущего цикла регенерации к окончанию цикла обмена информационного процессора.
ПЗУ с масочным программированием (ROM)- код, подлежащий запоминанию, фиксируется в ходе технологического процесса при изготовление микросхем с использованием маскирующих фотошаблонов.
ПЗУ с возможностью однократного электрического программирования (PROM)- код записывается пользователем на специальные устройства, записанная информация в последствии не может быть изменена. Обычно они выполняются на ТТЛ и ТТЛ шотки технологии и записи осуществляется расплавлением плавких перемычек.
ПЗУ с электрическим стиранием и электрической записью (EEPROM)- в области плавочного затвора может накопиться заряд электронов, электрическое поле которых смещает порог открывание транзистора. При отсутствие заряда в правом затворе транзистора открыт, а при наличии заряда закрыт.Эти два состояния и исполняться для заполнения 1 и 0.
ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и электрической записью (EPROM)- Запись осуществляется инжекцией электронов под действием электрического поля при программировании. Стирание осуществляется удалением заряда из правого затвора посредством воздействия ультрафиолетовых лучей. Для стирания информации в крышке корпуса имеется окно со специальным стеклом (кварцевым). Стирание 30 минут на ростоянии 1 - 2см от кварцевой лампы; на солнце заряд удаляется в сечении 2х недель.
ROM (Read Only Memory)- электронно-стираемая программируемая постоянная память. Данные микросхемы также называются Flash ROM, и их можно перепрограммировать, не снимая с платы, на которую они установлены, без специального оборудования. Используя Flash ROM, можно стирать и перепрограммировать ROM непосредственно на системной плате, не удаляя микросхему из системы и даже не открывая системного блока
PROM (Programmable Read Only Memory)- микросхема памяти, производится с чистой памятью и программируется однократно пользователем с помощью специального программатора. При программировании расплавляются плавкие перемычки. Отсюда термин - "прожечь" программу. На заре развития вычислительной техники, постоянные запоминающие устройства представляли собой ферритовую "гребенку", для каждого бита - свой зуб. Программу заносили с помощью тонкой медной проволоки, которая огибала зуб при записи 1 или проходила мимо его, при записи 0. Отсюда, другой термин — "прошить" программу.
EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) - специальный тип PROM, который может быть стерт ультрафиолетовым светом. После стирания микросхема может быть перепрограммирована. Запоминающий элемент построен на одном КМОП-транзисторе, с плавающим (изолированным) затвором. В области плавающего затвора (ПЗ) может накапливаться заряд электронов и так как «плавающий» затвор окружен слоем диэлектрика, то находящиеся на нем электроны просто так не могут покинуть его границы, благодаря этому, и обеспечивается долговременная сохранность данных. При отсутствии заряда в ПЗ транзистор открыт (читается 1), а при наличии заряда -закрыт (читается 0). Исходное состояние микросхемы стертое - заряд отсутствует в ПЗ, т.е. читаются единицы. Биты в EPROM программируются записью "0" посредством инжекции электронов повышенным напряжением, относительно напряжения питания (20-30в), в плавающие ворота field-effect транзистора. Тут электроны попадают в ловушку и транзистор, читается как 0. Для стирания EPROM (записи туда "1"), дается достаточно энергии для выхода электронов из ПЗ путем бомбардирования микросхемы ультрафиолетовым излучением через кварцевое окно (обычное стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей).
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)- ПЗУ данного типа можно считать новым поколением EPROM, в которых стирание ячеек памяти производится электрическими сигналами за счет использования туннельных механизмов. Технология программирования памяти EEPROM допускает побайтовое стирание и программирование ячеек. Скорость чтения близка к скорости чтения SRAM, но скорость записи (8-10 мс) существенно ниже скорости чтения. Достоинства: возможность программирования без изъятия из платы, большее число циклов перепрограммирования - до 1 млн. Применение - запоминание уставок, настроек, изменяемых таблиц и т. д.
OTPROM (One Time Programmable Read Only Memory)-
FLASH-память.- ПЗУ с электрическим стиранием типа Flash. Функционально Flash-память мало отличается от EEPROM. Основное различие состоит в ином способе стирания информации: данные стираются или в определенном минимальном объеме (размером 256 или 512 байт), или стирается вся память. Из-за способности мгновенно стирать данные flash-память и получила свое название (flash - вспышка). Для очистки EEPROM требуется неизмеримо больше времени. Запись в память также осуществляется поблочно. Существует два принципиально разных варианта архитектуры флэш памяти - это NOR (Not OR), разработанный Intel, и NAND (Not AND) от Toshiba.
Сегнетоэлектрические ЗУ (FRAM – Ferroelectric RAM).- FRAM для реализации механизма хранения данных использует сегнетоэлектрический эффект — возможность материала сохранять электрическую поляризацию в отсутствие внешнего электрического поля. Ячейка памяти FRAM создается размещением сверхтонкой пленки сегнетоэлектрического материала в кристаллическом виде между двумя плоскими металлическими электродами, образующими конденсатор. Конструктивно последний очень похож на конденсатор, используемый при построении ячейки DRAM, однако вместо того, чтобы хранить данные как заряд в конденсаторе, подобно DRAM, сегнетоэлектрическая ячейка памяти хранит данные внутри кристаллической структуры. Сегнетоэлектрические кристаллы сохраняют два стабильных состояния — «1» и «0».
MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory)- В качестве элементарной ячейки в устройствах MRAM применяется тонкая магнитная пленка на кремниевой подложке. MRAM — память статическая, не требует периодической перезаписи, при выключении питания записанная информация не теряется. Биты данных хранятся как изменение направления магнитного поля электронов в элементе памяти.
Память на основе аморфных полупроводников- Фактически использован все тот же метод изменения состояния материала халькогенида под воздействием высоких температур, но в отличие от CD/DVD нагрев материала производится не лазером, а электрическим током. Такой подход фактически способен обеспечить два состояния вещества (кристаллическое и аморфное), необходимых для хранения данных.
Молекулярная память- Элемент "молекулярной памяти" представляет собой "сэндвич" - трехслойную структуру, состоящую из двух рядов проводников, между которыми находится мономолекулярный слой вещества, изменяющего свои свойства под действием электричества Проводники верхнего и нижнего слоев пересекаются под углом 90 градусов, образуя прямоугольную матрицу.
Для записи на проводники подаются импульсы тока, изменяющие сопротивление молекул между ними. Разные сопротивления соответствуют значениям "1" и "0". При считывании используется меньшее напряжение, которое не меняет свойства молекул, но позволяет измерить сопротивление ячейки.
Nanotube-RAM-для создания электронных микросхем нового поколения как один из вариантов уже наверняка будут использованы углеродные нанотрубки, представляющие собой одну из аллотропических разновидностей углерода и обнаруженные впервые как побочный продукт синтеза фуллеренов. Углеродные нанотрубки были открыты в лабораториях японской компании NEC
Идея разработчиков, состоит в использовании углеродных нанотрубок с толщиной стенок в один атомный слой и диаметром порядка 20 нм, которые на двух кремниевых подложках заключены в массив таким образом, что образуют группу взаимно пересекающихся под прямым углом элементов. В исходном состоянии, соответствующем логическому нулю, нанотрубки не соприкасаются между собой, и расстояние между ними составляет несколько нанометров. Однако если приложить к ним разность потенциалов, они соприкоснутся и будут находиться в таком положении до тех пор, пока не применить противоположное напряжение. Из-за того, что в двух противоположных состояниях эти элементы имеют различное электрическое сопротивление, может быть создан интерпретатор двоичной системы исчисления. С целью достижения избыточности и предотвращения утери данных в одном бите участвует значительное количество таких пар.
Память на основе MEMS (Micro-ElectroMechanical System)- Запоминающая ячейка представляет собой проводящую (металлическую) пластину,закрепленную над контактом. Если между контактным электродом и пластиной создать разность потенциалов, она изогнется и коснется контакта, в результате чего электрическое сопротивление упадет практически до нуля. Этот эффект обладает гистерезисом, так как после касания пластинки контакта происходит «залипание» — для разрыва контакта необходимо приложить усилие. Таким образом возможно создание ROM – памяти, в которую что-либо записать можно лишь однажды. Для перезаписи над пластинкой достаточно поставить дополнительный электрод, приложением потенциала к которому можно «разлепить контакт».
Полимерная память- основаны на принципе, при котором в одной фазе вещество носителя является непроводящим аморфным (стеклоподобным) материалом, во второй — кристаллическим проводником. Запоминающие ячейки CRAM способны переходить из одной фазы в другую под воздействием нагрева и электрических полей. В отличие от динамической оперативной или флэш-памяти они устойчивы к воздействию ионизирующего излучения. Одна ячейка способна выдержать 10–11 млрд циклов перезаписи и обеспечивает хранение данных до 10 лет при температуре не выше 110 ºС.
Голографическая память- носитель состоит из 100 слоев пластика и обладает емкостью 1 Гбайт. В носителе используется технология тонкопленочной голографии. Запись информации происходит следующим образом: сначала создается двухмерный образ, транслирующийся в голограмму по технологии CGH (Computer Generated Hologram). Для считывания луч лазера фокусируется на край одного из записываемых слоев, играющих роль оптических волноводов. Свет распространяется вдоль оси, проходящей параллельно плоскости слоя, а на выходе формируется изображение, соответствующее записанной ранее информации. Применив алгоритм, обратный кодированию, можно в любой момент получить начальные данные.
Статические параметры БИС ЗУ- в статическом режиме. Иметься 3 группы статических параметров: 1) параметры, характеризующие совместную работу с входным и выходным устройствами, 2. Параметры характерная устойчивость БИС к воздействиям предельных и максимальных электрическим режимов, 3. Параметры, определение конструкций микросхемы. Ios - ток К.З на выходе.
Динамические параметры БИС ЗУ
Время выборки при считывании
Время обращения при записи
Временные диаграммы операции считывания
Временные диаграммы операции записи
Системное ПО- программным интерфейсом между пользователем и ВС и инструментом постановки и решения прикладной задачи на конкретной ВС, в том числе в процессе выполнения этой работы.
Прикладное ПО- задача решить на ВС конкретную прикладную задачу, будь то расчет крыла самолета при трансзвуковой скорости полета или оптимальное автоматизированное управление трикотажной фабрикой
машинный язык - язык программирования для представления программ в форме, допускающей их непосредственную реализацию аппаратными средствами конкретной ЭВМ. Программа на машинном языке представляет собой последовательность машинных команд, поэтому иногда машинным языком называют систему команд ЭВМ.
язык ассемблера- язык программирования низкого уровня. В отличие от языка машинных кодов, позволяет использовать более удобные для человека мнемонические (символьные) обозначения команд. При этом для перевода с языка ассемблера в понимаемый процессором машинный код требуется специальная программа, называемая ассемблером.
язык высокого уровня- алгоритмические (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов;
логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания.
объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче.
Компилятор-прогрммы программ преобразующие исходники программ в машинный двоичный код
Интерпретатор-переводчики не получающую результирующую программу, то есть фаза оптимизации в ней отсутвует
кросс-компьютерные программы
моделирующие программы
Отладочные программы-с их помощью можно остановить выполнение программы и посмотреть состояние регистра
(i8080, i8085).
(i8086, i8088).