Микропроцессордың стек және буферлік жадысы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

36. Микропроцессордың тұрақты есте сақтау құрылғысын (ROM) сипаттаңыз.

ROM - (ағылшынша тек оқуға арналған жад) - зауыттық әдіспен дайындалған маска ROM. Жадтың бұл түрі Mask-ROM деп аталады. Жад мекен-жай массиві түрінде орналасады (матрица), оның әрбір ұяшығы ақпарат бірлігін кодтай алады. ROM-дағы деректер өндіріс кезінде литографиялық жолдарды алюминиймен байланыстыратын маска жасау арқылы жазылды (демек, оның атауы) . «0» немесе «1» кодталған тиісті жерде мұндай жолдың болуы немесе болмауы. Mask-ROM мазмұнын өзгертудің күрделілігімен (тек жаңа микросхемалар жасау арқылы), сондай-ақ өндіріс циклінің ұзақтығымен (4-8 апта) ерекшеленеді. Сондықтан, сонымен қатар қазіргі заманғы бағдарламалық жасақтамада көптеген кемшіліктер бар және жиі жаңартуды қажет ететіндіктен, бұл жад түрі кең қолданыла бермейді.

Электрондық технологиялар мен компьютерлер дамыған кезде жоғары жылдамдықты ROM-ға қажеттілік туды. Вакуумдық электроника дәуірінде потенциоскоптарға, моноскоптарға және сәулелік шамдарға негізделген ROM-лар қолданылды. Транзисторларға негізделген компьютерлерде шағын көлемді ROM ретінде қосылатын матрицалар кеңінен қолданылды. Егер үлкен көлемдегі деректерді сақтау қажет болса (бірінші ұрпақ компьютерлері үшін - бірнеше ондаған килобайт), феррит сақиналарына негізделген ROM-лар қолданылған (оларды жедел жад түрлерімен шатастыруға болмайды) .

Дәл осы ROM түрлерінен «микробағдарлама» термині пайда болады - ұяшықтың логикалық күйі сақинаны қоршап тұрған сымды орау бағытымен орнатылған. Жұқа сымды феррит сақиналар тізбегінен тарту керек болғандықтан, бұл операцияны орындау үшін тігін іспеттес металл инелер қолданылған. ROM-ді ақпаратпен толтыру операциясының өзі тігу үдерісіне ұқсас болды.

Функционалды мақсаты бойынша сақтау құрылғыларын келесідей түрлерге бөлуге болады:

ішкі сақтау құрылғыларын тіркеу;

Кэш жады;

жедел жад;

сыртқы сақтау құрылғылары

BootROM - бұл микробағдарлама, егер ол желілік картаға орнатылған қолайлы ROM чипіне жазылса, амалдық жүйені жергілікті желінің қашықтағы түйінінен компьютерге жүктеуге болады. Кірістірілген желілік карталар үшін BootROM-ды BIOS арқылы қосуға болады. IBM ДК үйлесімді компьютерлеріндегі ROM мекен-жай кеңістігінде F600: -ден FD00: 0FFF-ке дейін орналасқан.

37. Микропроцессордың стек және буферлік жадысы. Жадылардың ерекшеліктерін және айырмашылықтарын көрсетіңіз.

Буферлік жады

Есептеу жүйелерінде әртүрлі жылдамдықпен, және, атап айтқанда, деректерді беру жылдамдығымен ерекшеленетін ішкі жүйелер қолданылады. Әдетте, мұндай ішкі жүйелер арасындағы мәліметтер алмасу үзілістерді немесе жадқа тікелей қол жеткізу арнасын қолдану арқылы жүзеге асырылады. Біріншіден, 1-кіші жүйе мәліметтер алмасуға дайын болғаннан кейін сервистік сұранысты тудырады. Алайда, үзілістерге қызмет көрсету бос уақытпен байланысты, ал 2 ішкі жүйенің өнімділігі пакеттік байланыста айтарлықтай төмендейді. Тікелей жадқа қол жеткізу арнасын қолданып мәліметтер алмасу кезінде 1 кіші жүйе деректерді 2 ішкі жүйенің жадына жібереді. Бұл алмасу әдісі өнімділік тұрғысынан тиімді, бірақ оны жүзеге асыру үшін жадқа қатынаудың тікелей контроллері қажет. Әр түрлі жылдамдықтағы ішкі жүйелер арасындағы ең тиімді мәліметтер алмасу, егер олардың арасында арнайы буферлік жады болса, жүзеге асырылады. 1 ішкі жүйеден алынған мәліметтер 2 ішкі жүйе оны қабылдауға дайын болғанға дейін буферлік жадта уақытша сақталады. Буферлік жадының сыйымдылығы 1 ішкі жүйені оқитындар арасында қалыптастыратын мәліметтер блогын сақтауға жеткілікті болуы керек. 2 буферлік жадтың айрықша ерекшелігі - жылдамдықпен және 1 ішкі жүйенің басқаруымен деректерді жазу, ал оқу - жылдамдықпен. және 2 ішкі жүйенің басқаруымен («серпімді жад») . Жалпы, жад жазу және оқу операцияларын толығымен дербес және тіпті бір уақытта орындауы керек, бұл ішкі жүйелерді синхрондау қажеттілігін жояды. Буферлік жад 1-кіші жүйеден деректердің келу ретін сақтауы керек, яғни. «бірінші жазылған сөз алдымен оқылады» қағидаты бойынша жұмыс (First Input First Output - FIFO) . Сонымен, ФИФО типіндегі буферлік жады деп деректерді қабылдау тәртібін автоматты түрде бақылап, оларды бір тәртіпте шығаратын, дербес және бір уақытта жазу мен оқудың әрекеттерін жүргізуге мүмкіндік беретін жедел жад деп түсінеміз.

Стек жады

Стек жады жады деп аталады, оған қол жеткізу принципі бойынша ұйымдастырылады: «соңғы жазылған - бірінші оқылған» (Соңғы кіріс бірінші шығыс - LIFO) . LIFO механизмі негізінде жадыға қол жеткізу принципін қолдану мейнфреймдерден басталды. Стек-жадыны қолдану бағдарламаларды құруда және интерпретациялауда, арифметикалық өрнектерді поляк тілінің кері белгілері арқылы есептеуде өте тиімді екендігі дәлелденді. Шағын компьютерлерде ол ішкі программаларды шақыру процедураларын жүзеге асырудың ыңғайлылығына байланысты және үзілістермен жұмыс жасау кезінде кеңінен қолданыла бастады.

Стек жадының жұмыс істеу принципі келесідей (4. 15 суретті қараңыз) . А сөзі стекке итерілгенде, ол бірінші жадтың бос орнына орналастырылады. Келесі жазылатын сөз алдыңғы біреуін бір ұяшықты жоғары жылжытады және оның орнына келеді, т. б. H-ден кейін 8-ші кодты жазу стектің толып кетуіне және А кодының жоғалуына әкеледі, стектен сөздерді соңғы жазылған Н кодынан бастап кері тәртіпте оқу. Мысалы, E кодын алу F кодын алудың алдында мүмкін емес, бұл LIFO типін жазуға және оқуға қол жеткізу механизмімен анықталады. Стектің толып кетуін түзету үшін толып кету белгісін құрған жөн. Стек жадында ақпаратты жазу және оқу кезінде деректерді жылжыту ауысым регистрлеріндегіге ұқсас. Стек жадына қол жеткізу механизмін жүзеге асыру тұрғысынан аппараттық және аппараттық-бағдарламалық (сыртқы) стектер бөлінген.

Аппараттық стек - бұл регистрлер жиынтығы, олардың арасындағы байланыстар мәліметтерді жазу және оқу кезінде стектің мазмұны автоматты түрде ауысатын етіп ұйымдастырылған. Әдетте, аппараттық стектің сыйымдылығы бірнеше регистрлерден бастап бірнеше ондаған регистрлерге дейінгі аралықпен шектеледі, сондықтан көптеген МП-да мұндай стек программалық есептегіштің мазмұнын сақтау үшін қолданылады және оны командалық стек деп атайды. Аппараттық стектің басты артықшылығы - оның жоғары өнімділігі, ал кемшілігі - сыйымдылығы шектеулі.

Қазіргі уақытта ең кең таралған және, мүмкін, компьютерде стек ұйымдастырудың ең жақсы нұсқасы - бұл жад аймағын пайдалану. Стекке жүгіну үшін регистрге алдын-ала жүктелген және соңғы орналасқан ұяшықтың адресін анықтайтын стек көрсеткіші қолданылады. Бағдарлама есептегішінің мазмұны стекке жазылатын және қалпына келтірілетін CALL және RET командаларынан басқа, регистрлердің мазмұнын стекте уақытша сақтау және оларды қалпына келтіру үшін қолданылатын PUSH және POP командалары бар, сәйкесінше. Кейбір МП-да негізгі регистрлердің мазмұны стектерде автоматты түрде бағдарламаларды тоқтатқанда сақталады. Стек көрсеткіш регистрінің мазмұны жазу кезінде азаяды, ал оқылған кезде олар сәйкесінше PUSH және POP командаларын орындау кезінде 1-ге көбейтіледі.

38. SPI сериялық порты. МК сериялы порттарының жұмыс принципін түсіндіріңіз.

SPI (ағылшынша Serial Perifheral Interface, SPI шинасы - сериялық перифериялық интерфейс, SPI шинасы) - бұл микроконтроллерлер мен перифериялық құрылғылардың қарапайым және арзан жоғары жылдамдықты интерфейсін қамтамасыз етуге арналған толық дуплексті режимде деректерді берудің сериялық синхронды стандарты. SPI кейде төрт сымды интерфейс деп те аталады.

Стандартты сериялық порттан айырмашылығы, SPI - бұл синхронды интерфейс, онда кез-келген беріліс негізгі құрылғы (процессор) тудыратын жалпы сағаттық сигналмен синхрондалады. Қабылдаушы (қызметші) перифериялық бит ретін алуды сағаттық сигналмен синхрондайды. IC шеберінің бір сериялық перифериялық интерфейсіне бірнеше микросұлбаларды қосуға болады. Қожайын беру үшін құлды құл чипіндегі чип таңдау сигналын іске қосу арқылы таңдайды. Процессормен таңдалмаған перифериялық құрылғылар SPI жіберілуіне қатыспайды.

SPI-де деректерді қабылдау және беру

Тарату пакеттерде жүзеге асырылады. Дестенің ұзындығы, әдетте, 1 байтты құрайды (8 бит), ал басқа пакеттік ұзындығы бар SPI-дің орындалуы, мысалы, 4 бит. Шебер құрылғының құлыптауын (SS) түйреуішін төмен деңгейге қосу арқылы байланыс циклын бастайды.

MISO пині «шығу» режиміне ауыстырылған;

Мастерден SCLK сағаттық сигналды алады және шеберлерден берілген мәндерді MOSI кірісіне оқуға және регистрін ауыстыруға мәжбүр етеді.

Берілуге жататын негізгі және деректері ауысым регистрлеріне орналастырылады. Осыдан кейін мастер SCLK сызығында синхронды импульстарды жасай бастайды, нәтижесінде мәліметтер өзара алмасады. Деректер беру MOSI желісіндегі шеберден және MISO біртіндеп жүзеге асырылады. Трансмиссия, әдетте, ең маңызды биттерден басталады, бірақ кейбір өндірушілер биттердің берілу ретін бағдарламалық қамтамасыз ету әдістерімен өзгертуге мүмкіндік береді. Әрбір мәліметтер пакетін жібергеннен кейін, негізгі құрылғысын синхрондау үшін SS жолын жоғары күйге келтіре алады.

39. CISC архитектурасы бар микросхемалар. MCS-51 микроконтроллерлерін сипаттаңыз.

1980 жылы Intel Intel микроконтроллерін шығарды 8051, бұл MCS-51 отбасының бірінші мүшесі.

Бұл микросұлбаның технологиялық ерекшеліктері болды

Кристалда 128 мыңға жуық транзисторлар болғандықтан, олардың уақытына өте қиын болды, ал сол кезде ДК-де қолданылған 16 биттік Intel 8086 микропроцессорына 30 мыңға жуық жартылай өткізгіш элементтер кірді.

MCS-51 отбасылық микроконтроллерлер функционалды түрде 8 биттік бір чипті микро-компьютерлер болып табылады

Гарвард архитектурасы, оффлайн режимінде жұмыс жасау үшін барлық қажетті түйіндерді қамтиды. Осындай микросхемалар негізінде болуы мүмкін

әр түрлі құрылғылардың басқару алгоритмдері жүзеге асырылады.

Қазіргі уақытта кейбір компаниялар MCS-51 микроконтроллерлерін өндіруді жалғастыруда. Осы отбасының өмір сүру тарихында әр түрлі өндірушілер қарапайым микроконтроллерлердің бірнеше жүздеген модификацияларын шығарды.

Бір таймер және 1КБ бағдарламалық жады бар 20 істікшелі құрылғылар

24-биттік ADC бар ең күрделі 100-қорғасын кристалдарына дейін

және 12 биттік DAC, таймер-санауыштар массивтері, аппараттық 16 биттік көбейткіштер, чиптегі FLASH жадыдағы 64 Кбайт бағдарламалық жасақтама, дискілерді басқару жүйелері, USB интерфейстері және т. б.

Барлық MCS-51 микроконтроллерлері жалпы командалар жиынтығын пайдаланады. Қосымша жабдықтың болуы арнайы функция регистрлерінің санына ғана әсер етеді, олардың көмегімен жұмыс параметрлері сәйкес келеді

ендірілген түйіндер.

MCS - 51 Микроконтроллер құрылымы

Барлық микросхемаларының архитектурасы ұқсас

және бірқатар жалпы түйіндер бар:

8-разрядты орталық процессор (CPU) бағытталған

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.