Разделение полного адреса запоминающего элемента и последовательную выдачу его на микросхему осуществляет мультиплексор, являющийся частью контроллера динамической памяти.

Матрица элементов памяти (МЭП) микросхемы DRAM разбита на строки, количество которых равно 2n, где n- количество разрядов адреса строки или столбца. При вводе адреса строки выбранная строка МЭП считывается в регистр-защелку статического типа, входящего в состав микросхемы DRAM. При считывании строки ее содержимое разрушается, но копия содержимого строки оказывается записанной в регистр- защелку.

Подача адреса столбца в сопровождении строба CAS выбирает в регистре- защелке, в зависимости от организации микросхемы DRAM, бит, тетраду, байт и т.д. При появлении сигнала чтения выбранная информация выдается на ШД после чего записывается на прежнее место в строку МЭП.

При записи информация, поступившая на микросхему DRAM с ШД, записывается сначала в соответствующие разряды регистра- защелки, после чего его содержимое переписывается в прежнюю строку микросхемы DRAM.

3.5 ОЗУ магазинного типа (стековая память)

Магазинная (стековая) память организуется по принципу “последний пришел, первый вышел” (LIFO), или “первый пришел, первый вышел” (FIFO). Такая организация памяти является фактически безадресной. Однако регистр адреса в такой памяти имеется и называется указателем стека (УС) (SP-Steak Pointer). Принцип организации стековой памяти показан на рисунке 3.5.1.

Рисунок 3.5.1-. Принцип организации стековой памяти

В первом типе памяти новое слово заносится в верхнюю ячейку, ранее занесенные данные проталкиваются вниз. При считывании наоборот, последнее слово выталкивается вверх первым.

В случае организации типа FIFO новое слово заносится в верхнюю ячейку, ранее записанные слова выталкиваются вниз.

Чаще используют память типа “последний пришел, первый вышел”. Организуется следующим образом:

Рисунок 3.5.2- Адресация стека типа LIFO с помощью УС

Перед началом работы в указатель стека занося начальный адрес. Дальнейшая адресация осуществляется автоматически при выполнении операции записи- чтения путем увеличения- уменьшения адреса на единицу. Физический процесс записи и считывания данных происходит точно так же, как в обычной памяти с произвольным обращением.

Возможные изменения состояния УС стековой памяти типа LIFO при записи- чтении показаны на следующих рисунках:

Рисунок 3.5.3- Изменение состояния УС при записи и чтении стековой памяти типа LIFO

Рисунок 3.5.4- Изменение состояния УС стековой памяти микропроцессорной системы на основе МП Intel 8080

Если число слов, записанных в стек и считанных из стека равно, то стек приходит в исходное состояние.

3.6 Ассоциативные ЗУ

Выборка информации в ассоциативных ЗУ (АЗУ) осуществляется по содержанию. Пусть, например, в АЗУ хранятся данные на студентов: год рождения, место работы, стаж работы, № группы и т.д., при этом необходимо выбрать фамилии всех студентов 1980 года рождения и работающих. Эта информация является ключом для поиска. Ассоциативная память позволяет выбрать эту информацию за один или несколько циклов памяти. Обычные (программные) средства поиска и сортировки будут работать очень долго.

Каждая ячейка такого АЗУ должна содержать (см. рисунок 3.6.1) регистр для хранения слова данных (как в обычных ОЗУ) и специальные комбинационные логические схемы для сравнения текущего содержимого регистра с ключевым словом, поступающим одновременно на вход всех ячеек. При поиске формируется сигнал чтения из всех ячеек АЗУ. Импульс опроса появится на выходе ячейки, в которой содержимое совпадает с ключом.

Рисунок 3.6.1- Устройство ячейки АЗУ

Структура АЗУ имеет следующий вид:

Рисунок 3.6.2- Структура АЗУ

Перед началом работы информация заносится в регистр, называемый компарандом (операнд в операции сравнения). Каждая ячейка связана с процессором через регистр признаков (Рг.Пр) с помощью разряда Тj.Регистр признака называют памятью отклика. Регистр маски маскирует те разряды компаранда, которые не должны участвовать в операции сравнения.

Перед началом работы все разряды Рг.Прустанавливаются в состояние “Лог. 0”. По команде процессора “Сравнить” любая ячейка, содержащая слово, которое совпадает с компарандом, формирует сигнал, устанавливающий соответствующий разряд в Рг.Пр в состояние “Лог. 1”. Эта информация является адресной для линейной выборки.

3.7 Контрольные вопросы

По каким признакам классифицируются запоминающие устройства?

Назначение ВЗУ и СОЗУ?

Назовите признаки ЗУ прямого и последовательного доступов?

Расшифруйте сокращения ПЗУ и ЗУПВ.

Перечислите основные характеристики ЗУ.

Что такое “Цикл памяти”?

Каковы преимущества ЗУ с произвольной выборкой?

Перечислите основные узлы ЗУПВ.

Какова организация стековых ЗУ и где они применяются?

Что общего в работе стековой памяти типов LIFO и FIFO?

В чем заключается принцип действия ассоциативных ЗУ?

4. ПРИНЦИПЫ-ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОРОВ

4.1 Обобщенные структуры процессоров с непосредственными и магистральными связями

Основными функциями процессора являются:

- организация обращений в ОП;

- дешифрация и выполнение команд;

- инициация работы периферийных устройств;

- обработка запросов прерываний, поступающих из устройств машины.

Обобщенная структура процессора с непосредственными (локальными) связями между его блоками приведена на рисунке 4.1.1.

Рисунок 4.1.1 – Структура процессора с непосредственными связями

Структура процессора с магистральными связями между его блоками приведена на рисунке 4.1.2. Используется в большинстве современных МП.

Рисунок 4.1.2 – Структура процессора с магистральными связями

В обеих структурах в УУ входят регистр команд, счетчик команд, схема управления прерываниями, регистр состояния процессора, дешифратор команд, устройство выработки последовательности сигналов, управляющих ходом выполнения команд в АЛУ и другие устройства.