- •«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
- •«Встроенные микропроцессорные системы»
- •Составитель о.В. Гончаровский
- •Оглавление
- •2. Программное обеспечение встроенных систем ……….
- •Введение
- •Аппаратные средства встроенных систем
- •Организация аппаратных средств встроенных
- •1.2. Элементы архитектуры процессоров встроенных систем
- •1.2.1. Множество команд
- •1.2.3.1. Адресное пространство
- •1.2.3.2. Порядок байт
- •1. 2.3.3. Когерентность памяти
- •1. 2.3.4. Защита памяти
- •1. 2. 4. Модель прерываний
- •1.2. 5.Модель управления памятью
- •1.2.5.1. Страничная организация памяти
- •1.2.5.2. Сегментация памяти
- •1.3. Типы процессоров
- •1.4. Формы параллелизма в процессорах
- •1.4.1. Конвейеризация
- •1.4.2. Параллелизм уровня команд
- •1.5.Технологии памяти
- •1.5.1. Оперативная память
- •1.5.1. 1. Статическое озу
- •1.5.2. Постоянное запоминающее устройство (rom)
- •1.6. Иерархия памяти
- •1.6.1. Распределение или карта памяти
- •1.6.2. Блокнотная и кэш память
- •1.6.2.2. Ассоциативная по множеству кэш-память
- •1.6.2.3. Обновление кэш-памяти.
- •1.6.2.4. Протокол когерентности кэширования с обратной записью
- •1.7. Магистраль микропроцессорной системы
- •1.8. Базовые устройства ввода-вывода встроенных систем
- •1.8.1. Порты ввода-вывода общего назначения
- •1.7.2. Таймер-счетчик
- •1.8.3. Импульсно-кодовая модуляция.
- •1.8.4. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь
- •1.9. Базовые последовательные интерфейсы ввода-вывода
- •1.9.2. Последовательный интерфейс spi
- •1.9.4.1. Введение в usb
- •1.9.4.2. Интерфейс Open Host Controller для usb
- •Вопросы для самопроверки
- •Модуль 2
- •1.10. Язык проектирования аппаратуры vhdl
- •1.10.2. Введение в vhdl
- •1.10.2.1. Программирование на vhdl для моделирования и синтеза [22]
- •1.10.2.3. Операторы присваивание и process [22]
- •1.10.2.4. Цикл моделирования vhdl
- •1.10.2.5. Многозначная логика и стандарт ieee 1164
- •1.11. Проектирование устройств ввода-вывода и контроллеров
- •1.12. Интегрированная среда разработки аппаратных средств
- •Вопросы для самопроверки
- •Модуль 3
- •2. Программное обеспечение встроенных систем
- •2.1 Модель вычислений
- •2.2 Автомат с конечным числом состояний
- •2.3. Асинхронный язык проектирования sdl
- •2.4. Синхронный язык проектирования Lustre
- •2.5. Многозадачность.
- •2.5.1. Язык программирования Си
- •2.5.2. Потоки
- •2.5.2.1. Реализация потоков
- •2.5.2.2. Взаимное исключение
- •2.5.2.3. Взаимная блокировка
- •2.5.2.4. Модели непротиворечивости памяти
- •2.5.2.5. Проблемы с потоками
- •2.5.3. Процессы и передача сообщений
- •2.6. Интегрированная среда разработки прикладного программного
- •2.6.2. Комплект программ Telelogic Tau sdl Suite
- •2.6.3. Средства разработки программного обеспечения
- •2.7.1. Моделирование, эмуляция и макетирование
- •2.7.2. Формальная верификация
- •2.7.3. Оценка производительности
- •2.7.3.1. Оценка wcet
- •2.7.3.2. Исчисление реального времени
- •2.7.4. Модели энергии и мощности
- •2.7.5. Тепловая модель
- •Задания
- •1. Конвейеризация
- •2. Иерархия памяти
- •3. Базовые устройства ввода-вывода встроенных систем
- •5. Многозадачность
- •6. Валидация и оценка проекта
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Встроенные микропроцессорные системы
1.2.5.2. Сегментация памяти
Страничная организация памяти представляет одномерную виртуальную память, в которой виртуальные адреса идут один за другим от 0 до максимального адреса. Удобнее использовать два или несколько виртуальных адресных пространств. Например, компилятор может иметь несколько таблиц, которые создаются в процессе компиляции:
1. Таблица символов, которая содержит имена и атрибуты переменных.
2. Исходный текст, сохраняемый для листинга.
3. Таблица, содержащая все использующиеся целочисленные константы и константы с плавающей запятой.
4. Дерево, содержащее синтаксический анализ программы.
5. Стек, используемый для вызова процедур в компиляторе.
Каждая из первых четырех таблиц постоянно растет в процессе компиляции. Последняя таблица растет и уменьшается непредсказуемо. В одномерной памяти эти таблицы пришлось бы разместить в виртуальном адресном пространстве в виде смежных областей.
Что произойдет, если программа содержит очень большое число переменных? Адресное пространство, предназначенное для таблицы символов, может переполниться, даже если в других таблицах много свободного места.
Компилятор может забирать свободное пространство у одних таблиц и передавать его другим таблицам, но это похоже на управление оверлеями вручную. Нужно освободить программиста от расширения и сокращения таблиц, подобно тому, как виртуальная память исключает необходимость следить за разбиением программы на оверлеи. Для этого нужно создать много абсолютно независимых адресных пространств, которые называют сегментами. Каждый сегмент состоит из линейной последовательности адресов от 0 до какого-либо максимума. Разные сегменты могут иметь разную длину. Длина сегмента может меняться во время выполнения программы.
Так как каждый сегмент основывает отдельное адресное пространство, разные сегменты могут изменяться независимо друг от друга.
Если процедура занимает отдельный сегмент n и впоследствии изменяется и перекомпилируется, то другие процедуры менять не нужно, т.к. начальный адрес процедуры не изменился.
Сегментация облегчает разделение общих процедур или данных между несколькими программами. Эти процедуры или данные размещают в одном сегменте, т.е. нет необходимости иметь копии этих объектов в каждой программе.
Разные сегменты могут иметь разные виды защиты. Например, сегмент с процедурой можно определить “только для выполнения”, запретив тем самым считывание и запись в него. Для массива с плавающей запятой разрешается только чтение и запись, но не выполнение и т.д. Такая защита часто помогает обнаружить ошибки в программе.
Защита имеет смысл только в сегментированной памяти и не имеет смысла в одномерной памяти. Поскольку каждый сегмент включает в себя объект только одного типа, он может использовать защиту, подходящую для этого типа.
Сегментация реализуется разделением сегмента на страницы и вызова их по требованию. В этом случае одни страницы сегмента могут находиться в ОП, а другие – во вторичной памяти. Чтобы разбить сегмент на страницы, для каждого сегмента создается своя таблица страниц.