Статические ОЗУ

1. Статические ОЗУ.

В качестве элемента памяти используется триггер. Статические ЗУ обладают меньшей плотностью хранения информации. Однако триггер со времен первых компьютеров был и остается самым быстродействующим элементом памяти. Поэтому статическая память позволяет достичь наибольшего быстродействия, обеспечивая время доступа в единицы и даже десятые доли наносекунд, что и обусловливает ее использование в ЭВМ, главным образом, в высших ступенях памяти – кэш-памяти всех уровней. Триггер создается на двух транзисторах, охваченных обратной связью, и имеет два различных устойчивых состояния. Статические ОЗУ поддерживают режимы хранения, чтения, записи, чтения и записи. Главными недостатками статической памяти являются ее относительно высокие стоимость и энергопотребление.

2. Динамические ОЗУ.

Запоминающая ячейка представляет собой один моп-транзистор, который управляется напряжением и ведет себя практически как ключ. Недостатки, связанные с необходимостью регенерации информации из-за утечки тока и относительно невысоким быстродействием, компенсируются другими показателями малыми размерами элементов памяти и, следовательно, большим объемом микросхем этих ЗУ, а также низкой их стоимостью.

СОЗУ – сверхоперативное запоминающее устройство. Его быстродействие примерно в 100 раз больше быстродействия ОЗУ (реализовано на той же базе, что ЦП, поэтому по быстродействию сравнимо с ним), но емкость в несколько раз меньше.

1. Регистровая СОЗУ.

Входит в состав процессора и представляет собой набор регистров процессора, которые являются линейками триггеров. Предназначена для хранения небольшого количества информации (до нескольких десятков слов, а в RISC-архитектурах – до сотни), которая обрабатывается в текущий момент времени или часто используется процессором. Это позволяет сократить время выполнения программы за счет использования команд типа регистр-регистр и уменьшить частоту обменов информацией с более медленными ЗУ ЭВМ. Реализует возможность одновременных чтения и записи данных. Недостатком является очень быстрое заполнение по мере выполнения задач.

2. Кэш-память (буферная).

Её назначение состоит в сокращении времени передачи информации между процессором и более медленными уровнями памяти компьютера. Обеспечивает автоматическую подмену наиболее часто используемых данных кэш-ячейками, т.е. временно ячейка КЭШа заменяет собой ячейку оперативной памяти. Классический кэш представляет собой ассоциативное ЗУ, т.е. информация ищется по некоторому признаку. Кэш эффективен, когда ЦП долго работает с локальной областью памяти, в противном случае возникают коллизии.

Кэш обычно дублирует группу соседних ячеек памяти (блок) для улучшения временных характеристик.

Около 90% всех обращений удовлетворяется КЭШем.

Кэш прямого отображения строится на базе статических ОЗУ.

За каждой ячейкой памяти зафиксирован свой уровень, на котором она продублирована, поэтому при поиске осуществляется одно сравнение. Но в случае, когда у нескольких ячеек один уровень, эффективность КЭШа снижается.

По степени близости к ЦП различают:

L1 – кэш первого уровня (внутренний) – встроен в ЦП, раздельный (один – для хранения команд, два – данных);

L2 - либо также входит в микросхему процессора, либо может быть реализован в виде отдельной памяти, непосредственно подключенной к ЦП;

L3 (используется редко) – в виде отдельного устройства, которое крепится к той же шине, что и память.

Как правило, на параметры быстродействия процессора большее влияние оказывают характеристики кэш-памяти первого уровня.

Время обращения к кэш-памяти, которая обычно работает на частоте процессора, составляет от десятых долей до единиц наносекунд, т.е. не превышает длительности одного цикла процессора.

Под интерфейсами понимаются:

- шины (связывающие устройства),

- процедуры обмена информацией по этим шинам,

- механические подключения (разъёмы).

ПУ – периферийные устройства

К – канал ввода/вывода (в/в)

В вычислительной системе различают:

1) интерфейс «процессор - оперативная память – процессор – каналы ввода/вывода» (самый быстрый);

2) интерфейс ввода/вывода (расширения), с помощью которого контроллеры ПУ подключаются к системе;

3) интерфейс периферийных устройств, с помощью которого они подключаются к своим контроллерам (адаптерам). Адаптер – простейшее устройство, преобразующее сигналы одного интерфейса в сигналы другого. Контроллер – более сложная система (блок управления).

Виды интерфейсов

По способу передачи

1.         Параллельные: разряды данных передаются одновременно, параллельно (шины ISA, PCI, IDE, Centronics).

2.         Последовательные: информация передается последовательно по одному биту (шины USB, RS-232)

Синхронизация обмена

2 способа синхронизации:

1) механизм стробирования данных: по линии шины данных передаются либо “1” либо “0” Для того чтобы приемник надежно различал эти события, используют специальный стробирующий сигнал, который подается одновременно с данными в момент времени, когда на линии устанавливаются действительное значение данных.

2) синхронизация квитированием. Данный способ использует для реализации 2 сигнала – прямой и обратный. После того, как данные с передающего устройства будут зафиксированы в принимающем устройстве, последнее выдаст сигнал, что данные приняты, затем будет выдан сигнал о готовности принимать следующую информацию.

По топологии (характеру связи между устройствами) бывают:

1) с индивидуальной (радиальной) системой шин, которая включает в себя

- главное устройство, к которому подключаются другие, ведомые;

-провода прямой и обратной передачи;

- сигналы синхронизации и управления (сигнал выборки со стороны главного устройства, указывающий, что с главным устройством устройству можно работать).

У - устройство

2) с коммунальной (магистральной) системой шин: все устройства взаимодействуют через общую магистраль.

У0 выставляет по шине адреса номер вызываемого абонента. Каждое устройство сравнивает его со своим. В случае совпадения устройство начинает работать (только одно) В противном случае, устройство не реагирует на сигнал.

А – шина адреса

D – шина данных

С – шина управления и синхронизации

Организацией обмена между системой и периферийными устройствами управляет комплекс аппаратно-программных средств, называемый каналом ввода/вывода.

2 типа:

- программно управляемые (ПУК)

- канал прямого доступа в память (КПДП)

1. В программно-управляемых каналах при обмене информацией используется аппаратура ЦП с помощью команд IN/OUT (обмен между регистрами и портами ввода/вывода)

Скорость обмена определяется самым медленным устройством.

По производительности устройства делятся на классы:

Низкоскоростные: передается меньше 1000 символов/сек (например, клавиатура,)

Среднескоростные: до 100000 символов/сек (принтер, дискеты)

Высокоскоростные: более 100000 символов/сек (видеокарта, диски).

ЦП видит периферийные устройства как порты. Каждое устройство логически представлено в виде нескольких портов:

- порты (регистры) данных на в/в;

- регистр управления, содержимое которого формируется ЦП-ом и передается в периферийное устройство, его разряды используются для задания операций

- регистр состояния (статусный): отдельные биты формируются периферийным устройством и передаются в ЦП (7-ой и 15-ый бит указывают на готовность участия в обмене: «готов/не готов», «ошибка/нет ошибки»).

При программной реализации алгоритма обмена, в свою очередь, различают два способа в/в, в зависимости от того, каким образом обнаруживается готовность ПУ к обмену:

1. Путем опроса флага готовности ПУ

2. По прерываниям процессора от ПУ.

Алгоритм обмена, основанный на опросе флага готовности (ввод- вывод по условию готовности) включает следующие шаги.

1. На этапе начальной подготовки ЦП опрашивает состояние ПУ (включено, исправно, свободно) и запускает механизм ПУ.

Функционирование ПУ начинается лишь после того, как носитель информации достигнет рабочей скорости. Только после этого начинается обмен информацией с носителем, то есть этап передачи данных.

2. Контроллер ПУ обеспечивает управление процессом считывания (записи) информации с носителя. Считывание (запись) информации обычно осуществляется байтами данных. Прочитанный с носителя байт заносится в буферный регистр данных (РД), после чего устанавливается флаг ГТ (Готов). В случае записи контроллер ПУ обеспечивает перепись байта данных из регистра данных на носитель, после чего устанавливается флаг ГТ, что означает готовность принять из ЭВМ очередной байт данных.
Процессор, обнаружив факт установки флага, осуществляет ввод (вывод) данных из РД, а контроллер ПУ - сброс флага ГТ. Далее процессор формирует адрес ячейки памяти, с которой ведется обмен и подсчитывает количество переданной информации.
Далее осуществляется анализ на конец передачи блока данных и, если переданы еще не все данные, то выполняется сканирование флага готовности.

Похожие работы

Программы ввода текстовой и графической информации

Скачать

85159

10

11

... редкие шрифты. При просмотре таких документов в другом компьютере, строки разъезжаются, форматирование "плывет". Для распространения технических описаний, справочной документации и другой текстово – таблично - графической информации в сети Internet, на дискетах и компакт-дисках наиболее широко используется формат PDF (Portable Document Format - формат переносных документов), разработанный фирмой ...

Устройства ввода и отображения текстовой и графической информации (мониторы, сканеры, графопостроители)

Скачать

42533

2

2

... для чтения записанной на микрофильм информации необходимы специальные устройства. Устройства вывода на микрофильм сравнительно дороги. Вывод графической информации осуществляется с помощью графопостроителей.   Рассмотрим устройства ввода информации Самым известным устройством ввода информации является: 1.  Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Это первое из внешних ...

Графическая информация и средства ее обработки

Скачать

53232

0

0

... , в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра. Средства создания и обработки векторной графики К программным средствам создания и обработки векторной графики относятся графические редакторы (например Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDraw) и векторизаторы (трассировщики) — специализированные пакеты ...

Разработка сайта "Интернет-магазин средств связи" средствами веб-программирования PHP, HTML 4.01, CSS, JavaScript

Скачать

22501

0

17

... -коммуникационных средств. 1. Техническое задание В начале работы выбрать тип сайта, который будете создать. Тип сайта: Интернет-магазин. Далее определиться с тематикой сайта: Тематика сайтов: Интернет-магазин средств связи. Кнопки управления (навигация сайта): определяются веб-дизайнером самостоятельно, с каждой страницы сайта должен быть обеспечен переход (установлена гиперссылка) на ...