Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979) (1092080), страница 17
Текст из файла (страница 17)
4.17. Временная диаграмма динамического ОЗУ типа 1103 для циклов ЧТЕНИЕ 1а) и ЗАПИСЬ 1б). е) Линия выбора 1отпирания) кристалла. Данная линия используется для управления входом и выходом памяти. Для выполнения каждого цикла ЧТЕНИЕ или ЗАПИСЬ на эту линию подается импульс, синхронизированный с импульсом, поступающим иа линию предварительной зарядки.
При чтении слова из ОЗУ выполняются следующие действия. 1. Адрес слова, которое необходимо считать, поступает на адресные линии, где сохраняется в течение необходимого промежутка времени. 2. На линию предварительной зарядки подается сигнал. 3. Линия чтения/записи переводится в состояние ЧТЕНИЕ. После выполнения операции ЗАПИСЬ линия чтения/записи должна быть переведена в состояние ЧТЕНИЕ, прежде чем изменится состояние адресной шины.
112 Глава 4 МОП-ЯЧЕИКА ДИНАМИЧЕСКОГО ОЗя На рис. 4.18 показана типичная ячейка динамического ОЗУ на трех транзисторах 16, 101. В дополнение к этим трем транзисторам, необходимым для компоновки основной ячейки, вводится четвертый, используемый при предварительной зарядке выходной емкости С„. Бит информации хранится в виде заряда емкости затвор — подложка (Ся). Для опроса ячейки подается импульс на линию предварительной зарядки и открывается транзистор Тв. с Линия; двлйняти нди с инаг Линия двтдавни нви атлас Линия снтняндиния диннил Линия валави данннтл Рис.
4.18. Типичная динамическая ячейка памяти. 4. При возбужденной линии предварительной зарядки активируется линия отпирания кристалла. При этом время, в течение которого обе эти линии возбуждены, должно быть строго определенным. Временная диаграмма типичного цикла ЧТЕНИЕ показана на рис. 4.17, а [161. Для реализации циклов ЗАПИСЬ или ЧТЕНИЕ/ЗАПИСЬ помимо перечисленных выше действий требуется еще одно: 5. При возбужденной линии отпирания кристалла на линию чтения/записи должен поступить сигнал ЗАПИСЬ, а на линии ввода — данные.
Временная диаграмма цикла ЗАПИСЬ либо ЧТЕНИЕ/ЗАПИСЬ приведена на рис. 4.17, б. Архитектура микро-ЭВМ 113 При этом выходная емкость С„заряжается до уровня Е, и возбуждается линия выборки при считывании. В результате открывается транзистор Тм напряжение с которого подается на Тв Если в ячейке хранится 0 (Се разряжена), то Те закрыт и на Сл сохранится заряд. Если же в ячейке содержится 1 (Се заряжена), то транзистор Т, открыт и С„разрядится.
На выход поступает инвертированное содержимое адресуемой ячейки. Операция ЗАПИСЬ выполняется путем подачи соответствующего уровня напряжения на линию записи данных с последующей подачей импульса на линию выборки при записи. Прн этом транзистор Т, включен и Си заряжается до потенциала линии записи данных. Существуют различные схемные варианты реализации динамического ОЗУ. Во всех этих вариантах используется МОП-технология, поскольку для предотвращения быстрой разрядки емкости Ск необходимо высокое полное входное сопротивление.
Однако и для случая МОП-приборов необходима периодическая регенерация ячейки (подзарядка Се). Период регенерации зависит от температуры и для современных приборов находится, как правило, в интервале 1 — 3 мс при температуре от 0 до 55'С. РЕГЕНЕРАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ОЗУ Регенерация ячейки динамического ОЗУ выполняется путем считывания хранимого бита информации, передачи его на линию записи данных и последующей записи этого бита в ту же ячейку при помощи импульса, подаваемого на линию выборки при записи [7, 17). В ячейке ОЗУ типа 1!03 для этой цели используется схема, показанная на рис.
4.19. Когда из ячейки в столбце й считывается 1, линия записи данных будет соответствовать состоянию О. Таким образом Т, закрывается. При подаче на линии Р и «Управление» отрицательного сигнала потенциал линии записи данных становится равным Ее (состоянне 1). Если на линию выборки при записи поступает импульс, емкость Сх будет разряжаться. Считывающее устройство следит за тем, чтобы емкость Се была разряжена, если первоначально на ней не было заряда. Для каждого столбца ячеек имеется свой усилитель регенерации. Поэтому для всех элементов одной строки регенерация осуществляется за один цикл.
Во время регенерации адрес строки необходимо подать на дешнфраторы. Поскольку все элементы строки регенерируются одновременно, то необходимо также подать на дешифраторы и адрес столбца. Регенерация для элементов строк должна производиться каждые 2 мс и может быть выполнена для всех строк либо за 32 цикла подряд, либо перемежаясь с обычными циклами ЧТЕНИЕ и ЗАПИСЬ. Для выборки адреса из регистра адреса памяти в течение обычного цикла памяти и для выборки адреса регенерируемой строки в цикле регенерации должны исполь- 8' — 7!9 114 Глава 4 Пиния Выеерни при ытт иран Пиния Вырсрни при записи Пиная записи Пиния считыВания Ванныл Раннын Рнс.
4.19. Схема регенерации динамического ОЗУ типа 1103. зоваться внешние логические схемы, а установление последовательности адресов регенерации производится при помощи счетчика приращений адреса строки. 4.4. МИКРОПРОЦЕССОР Программа выполняется в микропроцессоре. В состав микро. процессора входит центральный процессор, состоящий из арифме. тическо-логического устройства, регистров и схем управления. При сг ! ! =1 Усилитель регенераааи Ве ! ! Аркитектрра микро-ЭВМ 115 Рис.
4.20, Функционирование аи- иумулитора. использовании технологии БИС микропроцессор обычно выполняется на одной или нескольких ИС. Отдельные команды программы реализуют передачу двоичных величин из одного регистра в другой и выполнение арифметических и логических операций (И, ИЛИ, НЕ, СЛОЖЕНИЕ и т. п.) над этими величинами. Регистры, входящие в состав ЦП, используются для временного хранения данных и команд. Обычный набор регистров включает: 1.
Регистр адреса памяти. В этом регистре содержится адрес слова в памяти, к которому производится обращение. Разрядность РАП определяет количество непосредственно адресуемых слов памяти. Например, 16-разрядный регистр позволяет непосредственно адресовать 2'е= =65 536 слов. 2. Регистр данных памяти. В данном .регистре хранится выбранное из памяти слово. Разрядность РДП определяется количеством битов информационного слова (например, для 2-байтового информационного слова требуется 16-разрядный РДП).
Записываемое в память слово также хранится в этом регистре до завершения операции записи. Регистр данных памяти можно раосматривать как буфер микропроцессора. 3. Аккумулятор (А) '>. Результаты арифметических и логических операций, выполняемых в АЛУ, обычно хранятся в аккумуляторе. Последний яв- о В отечественной литературе более раслростраиенныы ннлиетси термин <накапливающий регистр». — Прии. перев, 8* 116 Глава 4 ГГ ! Г Рис. 4.2!. Размещение команд и -~ — + — ч — -) — -) — ячейках памяти. ляется также одним из входов АЛУ.
Как показано на рнс. 4.20, аккумулятор накапливает результаты выполняемых в АЛУ операций. Предположим, что аккумулятор «очищен», т. е. содержит во всех разрядах нули. Если при этом в регистре находится число 0101, то в результате выполнения в АЛУ операции сложения в аккумуляторе будет записано число (0000+0101=0101). Если теперь в регистр загрузить число 0110, то при выполнении той же операции в аккумуляторе будет храниться число 1011 (0110+ +0101=1011). Таким образом, в аккумуляторе накапливается сумма чисел, поступающих в регистр.
Зачастую в микропроцессорах ввод и вывод всех данных производятся через аккумулятор, который является, таким образом, основным регистром. Разрядность этого регистра равна разрядности информационного слова. В некоторых микропроцессорах име. ются два или более аккумулятора',[18). Это делает микропроцессор более гибким и способствует повышению эффективности решения определенных задач. 4. Счетчик команд (СК). Счетчик команд содержит адрес в памяти выполняемой в текущий момент команды. Команды программы обычно размещаются в последовательных ячейках памяти. Пусть, например, требуется произвести следующие действия: а) считать информационное слово из устройства ввода-вывода в аккумулятор (назовем эту команду 11); б) сложить содержимое аккумулятора с некоторым числом (1а); в) записать результат в ячейку памяти (зз) и т. д.
Размещение этих команд в памяти показано на рис. 4.21. При обычном последовательном выполнении команд ЭВМ обращается к последовательным ячейкам памяти. Поэтому в процессе выпол. Архитектура микро-ЭВМ 117 и»влечение л э«грелка Л Рас. 4.22. Работа стека. пения команды содержимое счетчика команд увеличивается нэ единицу.
Однако в зависимости от вводимых данных либо от результатов выполненных над этими данными операций можетвозннкнуты необходимость изменения последовательного порядка выполнения команд. Это возможно реализовать путем перехода по некоторому адресу, например по адресу команды 14 (рис. 4.21). В данном случае в счетчик команд непосредственно записывается адрес 1м Наличие средств, позволяющих реализовать подобные переходы в программе, в значительной степени расширяет возможностиЭВМ.
5. Регистры стека. Стек — это набор регистров, в котором данные или адреса выбираются «сверху» по принципу: «первым — поступивший последним». Сокращенно такой набор обозначается 1.ггО и называется проталкиваемым 1191. При записи в стек очередного слова все ранее записанные слова смещаются на один регистр вниз. Эта операция называется проталкиванием вниз. При выборке слова нз: стека оставшиеся слова перемещаются на один регистр вверх; это называется в»сталкиванием вверх.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
