PDF-лекции (1128548), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Чем больше напряжение, тем больше скорость.Электрон может не попасть на затвор. При определенном режиме электроны набираюточень большую скорость и еще не успевают столкнуться с атомной решеткой (еслиэлектрон столкнется, он отдаст свою энергию) – так называемые горячие электроны. Такойгорячий электрон за счет большой скорости может преодолеть барьер, которым являетсяслой диэлектрика, поскольку на затвор подано большое напряжение и есть поле, котороенаправлено вертикально.Это то, что называется EPROM – ROM, программируемая за счет подачиэлектричества.Такие схемы были давно.
Проблемы возникают при стирании информации. Длятого, чтобы убрать электроны, находящиеся на затворе, нужно каким-то образом имсообщить кинетическую энергию, тогда они могут улететь. Были микросхемы, которыепрограммировались электрически, а стирались ультрафиолетом. Освещая плавающийзатвор ультрафиолетом, мы придаем электрону энергию. На сток подается большоеположительное напряжение. Электрон уходит с плавающего затвора.EEPROM – электрически стираемая и электрически записываемая ROM. Ее можноперепрограммировать электрически => можно попытаться перепрограммировать ее всоставе ЭВМ. Величина напряжения будет зависеть от толщины диэлектрика (чем тоньшеслой, тем проще будут туннелировать электроны.
Тут важна технология, с помощьюкоторой можно нанести тонкий слой. При достаточно тонком слое туннелированиепроисходит при малых полях.Если на плавающем затворе нет заряда, то при пороговом напряжении транзистороткрывается и напряжение = 0. Если на плавающем затворе есть заряд, то при подаче этогонапряжения транзистор закрыт. Это означает, что его сопротивление очень большое, инапряжение:По организации с точки зрения адреса она примерно такая же, только ее размербольше.
Есть адрес, есть дешифратор адреса. При расчете быстродействия нужноучитывать, что емкость будет большой, если объем большой.Лекция №9FIFO-memoryВ завершение темы прошлой лекции рассмотрим определенный тип памяти, так называемую FIFOпамять (FIFO memory). Этот тип памяти выделяется не по физическому принципу работы, а по организациисчитывания и записи информации в нее. FIFO – first in first out, то есть данные, записанные в память первыми,первыми из нее и будут считываться. Возникновение такого типа памяти обусловлено тем, что информация всовременных компьютерах записывается и считывается не побайтно, а сразу последовательными блокамибайтов. Такой способ передачи данных не предполагает использование адресных индексов.
FIFO память посути не имеет как такового адреса и, следовательно, передачи адреса при считывании и записи информациине происходит. Рассмотрим идею организации такого типа памяти.Вспомним схему с Д–триггером:DCLKCLKDQQЕсли на вход CLK поступают тактовые импульсы, то изменение информации на выходе происходит по егопереднему фронту. Если на входе D информация изменилась, то на выходе Q изменения произойдут попереднему фронту следующего за изменениями тактового импульса.Теперь для простоты рассмотрим схему из двух соединенных Д–триггеров:DINDQ1QDQDOUTQ2CLKDINCLKQ1Q2Пусть на входе DIN информация меняется. По переднему фронту следующего тактового импульсаинформация появляется на выходе Q1 , и только со следующим тактовым импульсом информация изменитсяна Q2.
То есть происходит передвижение информации из одного триггера в другой за время двух тактов.Реально память состоит последовательности из двух блоков, в один из которых происходит записьинформации, а из другого происходит считывание. Кроме того, данный тип памяти обеспечиваетодновременное считывание и запись информации. Вид FIFO памяти:FIFODINWRENRDENCLKWRCLKRDDOUTДанный тип памяти позволяет упростить взаимодействие с внешними устройствами по линии иуменьшить время обращения к ним, т.к.
не требуется передача адреса и соответствующих стробов. Объемтакой памяти составляет десятки Кбайт.Интерфейсы ввода-выводаОбщение процессора с внешними устройствами происходит по шинам. Системная шина соединяетмежду собой штатные устройства, а внешние устройства соединяются со штатными посредством шин вводавывода (I/O шины). Кроме того, для связи с внешним устройством необходим контролер, который «знает»какое конкретное устройство он обслуживает и соединяется с шиной для данного типа устройств. Контролерсогласует линии передачи данных, сигналы, временные такты сигналов и т.п.ИнтерфейсКонтроллерI/O BUSВнешнееустройствоКогда речь идет о связи внешнего устройства с компьютером, речь идет об интерфейсе взаимодействия,который определяется последовательностями сигналов и данных.
Последовательность сигналов определяетсяпротоколом взаимодействия.Рассмотрим структуру контроллера. С точки зрения процессора внешнее устройство есть ячейка памятиили регистр. Разница состоит в том, что регистр можно организовать так, что часть его битов могут бытьдоступны только по чтению, другая часть только по записи, ячейка памяти же такого разделения недопускает. Контролер имеет регистры, в некоторые из которых возможны запись и чтение, а в некоторые только запись. Процессор записывает и считывает данные не непосредственно во внешнее устройство, а вконтролер.
Рассмотрим состав регистров контролера:- регистры данных (возможно разделение регистров на те, которые доступны процессору для чтения изаписи, только для чтения и только для записи);- регистр состояния (status)(содержит информацию о состоянии внешнего устройства)- регистр управления (control)(дает возможность компьютеру управлять действиями внешнего устройства).Каждое устройство, находящееся в составе ЭВМ, имеет свой интерфейс взаимодействия, но существуютопределенные стандарты интерфейса для каждого типа устройств. С развитием внешних устройств и ростомих разнообразия стандарты интерфейсов так же меняются и совершенствуются.Все интерфейсы можно разделить на последовательные и параллельные.Последовательный интерфейсДанный интерфейс требует наличия как минимум двух линий связи между устройствами.
Существуетразделение способов связи на полудуплексные и дуплексные. Первый тип связи характерен тем, чтопередача данных происходит только в одном направлении в определенный момент времени, а дуплекснаясвязь – в двух направлениях одновременно.С точки зрения принципов работы последовательный интерфейс может бытьсинхронным и асинхронным. Синхронная передача данных обязательно сопровождаетсякаким-либо тактирующим импульсом (он может подаваться для блоков, а не для каждогобита информации), кроме того, при синхронной передаче данных частоты работыприемника и передатчика должны быть близки.
Асинхронная передача предполагает, чтоприемник и передатчик работают на примерно одних и тех же частотах (полногосоответствия частот добиться довольно сложно), причем это условие более жесткое, чемдля синхронной передачи. Для интерфейса важен уровень перепада напряжения междулогическим нулем и единицей – если напряжение выше некоторого определенного уровня,то считается, что получена логическая единица, если ниже некоторого другого уровня –нуль. Диапазон между первым и вторым уровнем считается запрещенным, так как непонятно, каким образом трактовать данные, пришедшие под таким напряжением. С точкизрения протокола передача данных происходит следующим образом: первым передаетсястартовый импульс (обратной полярности), затем – последовательность битов, далеепаритет (для некоторой проверки) и стоп сигналы:ПаритетstartD0D1D2D3Dnstop-импульсstarttПоследовательный интерфейс предполагает наличие двух регистров данных (для передачи и приема),регистра состояния (для проверки и выявления некоторых ошибок и конфликтов) и регистра контроля (внего, в первую очередь, запишется частота, с которой будут передаваться данные).
Скорость передачиданных зависит не только от соединяющихся устройств и типа интерфейса между ними, а и от длины линии,соединяющей данные устройства. Если задаться определенной скоростью передачи данных, то длина линиидля последовательного интерфейса будет ограничена. А из-за внутреннего ёмкостного сопротивления мы,реально, имеем не мгновенные изменения состояний напряжения высокое/низкое, а разделённые во времени.Кроме того, на скорость передачи данных можно повлиять, уменьшив уровень перепада напряжения междулогическим нулем и единицей.Для передачи информации на большие расстояния можно воспользоваться существующимителефонными линиями.
Для передачи информации по аналоговым телефонным линиям используется модем.Название этого устройства составлено из двух слов: модулятор и демодулятор. Принцип работы модемаследующий: цифровая информация передатчика модулируется для передачи через аналоговый телефонныйканал, а приемник преобразует (демодулирует) эти аналоговые сигналы в цифровые, которые уже могутинтерпретироваться устройствами ЭВМ. Принцип амплитудной модуляции следующий: логическая единица(высокий уровень напряжения) преобразуется в гармонический сигнал [A*sin(wt + ϕ)] определеннойамплитуды [A], а логический нуль (низкий уровень напряжения) – так же в гармонический сигнал, но другойамплитуды:Можно так же выделить частотную [w = w(t)] (гармонические сигналы, соответствующие логическому нулюи единице, имеют различную частоту) или фазовую [ϕ =ϕ(t)] (соответственно, фазу) модуляцию.Параллельный интерфейсПараллельный интерфейс принято называть SPP (standard parallel port – стандартный параллельный порт).Данный интерфейс является двунаправленным.
SPP требует наличия в контролере трех типов регистров:1. регистры данных (Data register)base + 0 W/R2. регистр состояния (Status register)base + 1 R3. регистр управления (Control register)base + 2 WДанные регистры имеют некоторый адрес в адресном (base) пространстве. Регистры данных доступныпроцессору и по чтению, и по записи. Регистр состояния доступен процессору только на чтение, так каксостояние внешнего устройства определяет само это устройство. Регистр управления доступен только длязаписи.При параллельном интерфейсе помимо других сигналов присутствует сигнал «рукопожатия» илисогласования, так называемый handshake-сигнал. Наличие данного сигнала обусловлено тем, что работа пообмену информацией между приемником и передатчиком должна быть согласована, так как устройства могутиметь различные скорости передачи данных.
Каждая порция данных сопровождается некоторым стробом,сигнализирующим о том, что передача началась, и перед началом передачи источник проверяет, готово лидругое устройство эти данные принять. Отсюда можно сделать вывод о том, что устройство не может начатьпередачу информации в любой момент, до передачи необходимо согласоваться с устройством, котороеданную информацию будет принимать. Handshake-сигналы как раз и служат для согласования обмена междуустройствами.Существует спецификация, обеспечивающая повышение пропускной способности параллельного порта,так называемый EPP (enhanced parallel port – расширенный параллельный порт).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
