 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Принципы построения оперативных запоминающих устройств
Основная памятьпредставляет собой единственный, за исключением внутренних регистров, вид памяти, к которой ЦП может обращаться непосредственно. Информация, хранящаяся на внешних ЗУ, становится доступной процессору только после того, как будет переписана в основную память. ЗУ основной памятиобразуют массив ячеек, каждая из которых содержит фиксированное число запоминающих элементов и имеет уникальный адрес, по которому ячейки различаются при обращении для чтения или записи. Обращение к любой ячейке занимает одно и то же время и может производиться в любой последовательности, т.е. ОП образуется из ЗУ с произвольным доступом. Основная память может включать в себя устройства двух типов: оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). ОЗУ, образующие преимущественную долю ОП, допускают как считывание, так и изменение информации. Операции чтения и записи выполняются однотипно, практически с одной и той же скоростью, и производятся с помощью электрических сигналов. В англоязычной литературе аббревиатура ОЗУ обозначается как RAM (Random Access Memory – «память с произвольным доступом»). Большинство современных ОЗУ являются энергозависимыми и должны быть постоянно подключены к источнику питания, в противном случае хранимая информация теряется. Меньшую долю ОП образуют энергонезависимые ПЗУ (ROM – Read-Only Memory, «память только для чтения»). Как следует из англоязычного названия, ПЗУ обеспечивают считывание информации, но не допускают ее изменения. Заметим, что в ряде случаев информация в ПЗУ может быть изменена, но этот процесс сильно отличается от считывания и требует значительно большего времени. ОП современных ЭВМ и ВС реализуется на микросхемах статических и динамических ОЗУ. Микросхемы статических ОЗУ имеют меньшее время доступа и не требуют циклов регенерации. Микросхемы динамических ОЗУ характеризуются большей емкостью и меньшей стоимостью, но требуют схем регенерации и имеют значительно большее время доступа. Обычно микросхемы ОЗУ организуются в виде матрицы ячеек, каждая из которых состоит из одного или более запоминающих элементов (ЗЭ) и имеет свой адрес. Каждый ЗЭ способен хранить один бит информации. Для ЗЭ любой полупроводниковой памяти характерны следующие свойства: · два стабильных состояния, представляющие двоичные 0 и 1; · в ЗЭ (хотя бы однажды) может быть произведена запись информации, посредством перевода его в одно из двух возможных состояний; · для определения текущего состояния ЗЭ его содержимое может быть считано. При матричной организации ОЗУ (см. рис. 3.2) реализуется координатный принципадресации ячеек. Адрес ячейки, поступающий по шине адреса ВМ, пропускается через логику выбора, где он разделяется на две составляющие: адрес строки и адрес столбца. Адреса строки и столбца запоминаются соответственно в регистре адреса строки и регистре адреса столбца микросхемы. Регистры соединены каждый со своим дешифратором. Выходы дешифраторов образуют систему горизонтальных и вертикальных линий, к которым подсоединены запоминающие элементы матрицы, при этом каждый ЗЭ расположен на пересечении одной горизонтальной и одной вертикальной линии. ЗЭ, объединенные общим «горизонтальным» проводом, принято называтьстрокой (row). Запоминающие элементы, подключенные к общему «вертикальному» проводу, называютсястолбцом (column). Фактически «вертикальных» проводов в микросхеме должно быть, по крайней мере, вдвое больше, чем этого требуется для адресации, поскольку к каждому ЗЭ необходимо подключить линию, по которой будет передаваться считанная и записываемая информация. Совокупность запоминающих элементов и логических схем, связанных с выбором строк и столбцов, называютядром микросхемы памяти. Помимо ядра в микросхеме ОЗУ имеется еще интерфейсная логика, обеспечивающая взаимодействие ядра с внешним миром. В ее задачи, в частности, входят коммутация нужного столбца на выход при считывании и на вход – при записи.
Рис. 3.2. Матричная организация ОЗУ На физическую организацию ядра, как матрицы однобитовых ЗЭ, накладывается логическая организация памяти, под которой понимается разрядность микросхемы, т.е. количество линий ввода-вывода. Разрядность микросхемы определяет количество ЗЭ, имеющих один и тот же адрес (такая совокупность запоминающих элементов называется ячейкой), то есть каждый столбец содержит столько разрядов, сколько есть линий ввода-вывода данных. Для сокращения наполовину количества контактов корпуса микросхемы, необходимых для передачи адреса, адресные линии мультиплексируются, адреса строки и столбца в большинстве микросхем подаются в микросхему через одни и те же контакты последовательно во времени и запоминаются соответственно в регистрах адреса строки и столбца микросхемы. Обращение к микросхеме ОЗУ обычно происходит в два этапа. Первый этап начинается с выдачи сигнала RAS (Row-Access Strobe – «строб адреса строки»), который фиксирует в микросхеме поступивший адрес строки. Второй этап включает переключение адреса для указания адреса столбца и подачу сигнала CAS (Column-Access Strobe – «строб адреса столбца»), который фиксирует этот адрес и разрешает работу регистра данных микросхемы. Сигнал выбора микросхемы CS (Crystal Select) активизирует микросхему и используется для ее выбора в системах, состоящих из нескольких микросхем. Вход WE (Write Enable – разрешение записи) определяет вид выполняемой операции (считывание или запись). Записываемая информация, поступающая по шине данных, первоначально заносится во входной регистр данных, а затем – в выбранную ячейку. При выполнении операции чтения информация из ячейки до ее выдачи на шину данных буферизуется в выходном регистре данных. Обычно роль входного и выходного выполняет один и тот же регистр. На все время, пока ОЗУ не использует шину данных, информационные выходы микросхемы переводятся в третье (высокоимпедансное) состояние. Управление переключением в третье состояние обеспечивается сигналом OE (Output Enable – «разрешение выдачи выходных сигналов»). Этот сигнал активизируется при выполнении операции чтения. Управление операциями с основной памятью осуществляется контроллером памяти. Обычно этот контроллер входит в состав центрального процессора либо реализуется в виде внешнего по отношению к памяти устройства. Хотя работа микросхем ОЗУ может быть организована как по синхронной, так и по асинхронной схеме, контроллер памяти – устройство синхронное, т.е. срабатывающее исключительно по тактовым импульсам. По этой причине операции с памятью принято описывать с привязкой к тактам. В общем случае на каждую такую операцию требуется, как минимум, пять тактов, которые используются следующим образом: 1. Указание типа операции (чтение или запись) и установка адреса строки. 2. Формирование сигнала RAS. 3. Установка адреса столбца. 4. Формирование сигнала CAS. 5. Возврат сигналов RAS и CAS в неактивное состояние. Следует учитывать также задержки, необходимые для стабилизации электрических процессов, порождаемых управляющими сигналами. Для микросхем динамических ОЗУ дополнительным требованием является необходимость периодической регенерации их состояния. При этом все биты в строке могут регенерироваться одновременно, например, путем чтения этой строки. Поэтому ко всем строкам всех микросхем динамических ОЗУ должны производиться периодические обращения в пределах определенного временного интервала порядка 8 миллисекунд. Это требование, кроме всего прочего, означает, что система основной памяти ЭВМ оказывается иногда недоступной процессору, так как она вынуждена «рассылать» сигналы регенерации каждой микросхеме. Обычно время, затрачиваемое на регенерацию, находится на уровне менее 5% общего времени, а контроллеры памяти включают в свой состав аппаратуру для периодической регенерации динамических ОЗУ. В отличие от динамических, статические ОЗУ не требуют регенерации и имеют значительно меньшее время цикла памяти. Для микросхем, использующих примерно одну и ту же технологию, емкость динамических ОЗУ по грубым оценкам в несколько (4-8) раз превышает емкость статических ОЗУ, но последние имеют в (5-15) раз меньшую длительность цикла и большую стоимость. По этим причинам в основной памяти практически любой ЭВМ или ВС после 1975 года используются полупроводниковые динамические микросхемы (для построения кэш-памяти при этом применяются статические ОЗУ). Естественно, были и исключения, например, в оперативной памяти некоторых моделей супер-ЭВМ компании Cray Research использовались исключительно статические ОЗУ.
|
