Організація підсистеми пам’яті

Вхідний контроль:

1 Якими параметрами схарактеризовуються пристрої пам’яті?

2 Визначте кількість мікросхем RAM, необхідних задля побудування блока пам’яті з організацією 64К×8, з мікросхем, які мають організацію 32К×4?

3 Скільки входів адреси повинна мати мікросхема ROM з організацією 32Кх8?

4 Які сигнали необхідні задля запису інформації до мікросхем пам’яті RAM?

5 Які сигнали необхідні задля зчитування інформації з мікросхеми пам’яті RAM?

6 Яких станів можуть набувати вихідні сигнали тристабільних мікросхем пам’яті?

7 У який спосіб взаємодіють сигнали поміж собою задля виконування запису до мікросхеми пам’яті RAM?

Побудова підсистеми пам’яті здійснюється відповідно до положень розділу 5, котрі доповнюються тим, що ПЗП і ОЗП МПС МС68000 повинні працювати з даними, які можуть бути байтами, словами та довгими словами. Відповідно до цього, водночас можливе звернення до однієї, двох чи чотирьох комірок пам’яті. Шина даних в МПС МС68000 16-розрядна, і робота з довгими словами виконується за два цикли шини, тому при роботі з байтами і словами відбувається звернення до комірок пам’яті з однією адресою, а молодше і старше слова довгих слів розміщуються у двох сусідніх парах комірок. Задля реалізації такого принципу побудови пам’яті необхідно будувати пам’ять з чотирьох блоків, кожен з яких призначено для роботи з байтами даних, поєднуючи їх відповідно до довжини операндів. Організацію такої пам’яті подано на рис. 11.11. Блоки ПЗП та ОЗП будуються в однаковий спосіб.

Рисунок 11.11 – Організація чотириблокової пам’яті

В чотириблоковій пам’яті всі блоки пам’яті до шини адреси під’єднуються паралельно (до одних і тих самих розрядів), що забезпечує звернення до комірок з однаковими номерами. Сигнали вибору блока (BACK) і читання/запис (R/W) також надходять одночасно. Вибір відповідного блока здійснюється за допомогою дешифратора і схеми АБО. Якщо на входи дешифратора надходить код 00 (робота зі словами), то активний сигнал формується лише на виході Y0 і надходить на відповідні входи всіх блоків (на вхід блока 1 він проходить через логічну схему АБО). Отже, водночас всі 16 виводів двох блоків пам’яті будуть з’єднані з шиною даних. Якщо на входи дешифратора надходить код 01 (робота з байтом), то сигнал Y1 дозволить роботу лише блокові 1; інші блоки в цей момент будуть перебувати в режимі зберігання інформації (будуть неактивними). Задля нарощування інформаційної ємності блока пам’яті збільшується кількість однотипних мікросхем пам’яті у кожному з блоків, відповідно до положень розділу 5.5. Сукупність мікросхем пам’яті в усіх чотирьох блоках, які обслуговують однакові адреси, можна назвати шаром пам’яті. Отже, якщо кожен з блоків пам’яті складається з кількох мікросхем пам’яті, то можна говорити про використовування багатошарової пам’яті.

Побудова кожного з блоків пам’яті здійснюється відповідно до положень розділу 5.5. Припустімо, що треба побудувати ОЗП з організацією 115К×8 з мікросхем АМ21С512, які було розглянуто в розділі 5.5. ОЗП має працювати з байтами, словами та подвійними словами. Кількість мікросхем, потрібних для побудови, визначатиметься за виразом

,

де 4 – кількість блоків пам’яті; 115К×8 – організація ОЗП кожного з блоків; 64К×8 – організація мікросхеми АМ21С512.

Якщо у результаті здобуто дробове число, то його слід заокруглювати обов’язководо більшого цілого числа.

Отже, блок ОЗП вміщуватиме чотири блоки пам’яті, кожен з яких складатиметься з двох мікросхем. Схему цієї пам’яті наведено на рис. 11.12.

Керування схемою здійснюється сигналами, які формуються ВІС FPGA. Сумарний обсяг пам’яті кожного блока 128К. Блок 1 може працювати з байтами, сумісно з блоком 2 – зі словами і всі чотири блоки – з довгими словами. Молодша частина довгого слова оброблюється блоками 1 та 2, старша – блоками 3 та 4. Керування шарами пам’яті в кожному з блоків здійснюється за сигналом адреси А16 у такий спосіб, що молодші комірки пам’яті з адресами $00000...$0FFFF оброблюються верхньою (за схемою) мікросхемою, а старші з адресами $10000...$1FFFF – нижньою. Задля керування використовується вхід , на котрий подається або сам сигнал А16, або його інверсія. Отже, якщо на вхід верхньої мікросхеми надходить сигнал безпосередньо з шини адреси, то в діапазоні адрес $10000...$1FFFF роботу цього блока буде заборонено.

Контрольні питання:

1 Чому при побудові МПС на МП МС68000 рекомендовано використовувати пам’ять, яка складається з чотирьох блоків?

2 У який спосіб зорганізовується робота блоків при роботі з даними різної розрядності?

3 Який пристрій керує роботою блоків пам’яті МПС на МП МС68000?

4 Для чого використовується багатошарова пам’ять?

5 Чи є обов’язковим використовування багатошарової пам’яті?

6 За допомогою яких сигналів та пристроїв здійснюється вибір шарів блоків пам’яті?

Контрольні питання підвищеної складності:

1 Розробити схему ПЗП з організацією 128×8 задля зберігання даних у вигляді байта, слова і довгого слова, використовуючи мікросхеми пам’яті, які наведено в розділі 5.5.

2 Які сигнали керують вибором шару для роботи блоків пам’яті і з якого пристрою вони надходять?

3 У який спосіб взаємодіють поміж собою блоки пам’яті при роботі з операндами різної розрядності?

4 За скільки циклів 32-розрядні дані може бути записано до пам’яті RAM?