Основы мехатроники и робототехники
жүктеу/скачать 3,35 Mb. Pdf көрінісі
|
Sholanov 1
| 4.2.2. Запоминающие устройства
Запоминающие устройства являются одними из важнейших составных блоков управляющего модуля. Запоминающие устройства предназначаются для хранения и обмена информациею с другими блоками. В памяти информация хранится в виде набора единиц и нулей. В качестве информации понимаются как данные, так и команды. В качестве данных могут быть целые числа, действительные числа, адреса, символы и т.д. Система команд используемых в конкретном процессоре ограничено. Примеров команды является, например. Команда переслать данные из одного регистра в другой, команды обращения к памяти, команды передачи управления, команды на арифметические и логические действия и т.д. Запоминающие устройства подразделяются на 2 группы: непосредственно взаимодействующие с процессором и внешние. К устройствам памяти непосредственно взаимодействующими с процессором относятся: регистровые запоминающие устройства (регистры) процессора; кэш - память, служащая для хранения копии информации; основная память (оперативная, постоянная, полупостоянная). Назначение и виды регистров процессора будут рассмотрены в параграфе, касающемся процессора. Запоминающее устройство называемое кэш-памятью введено для повышения быстродействия процессора. Кэш-память запоминает копии информаций, передаваемых между процессором и основной памятью. В случае выполнения циклических действий многократно используются одни и та же информация. Наличие кэш - памяти освобождает процессор от повторного обращения к основной памяти, обращение к которой требует большего времени. Процессор считывает копию информации с кэш-памяти. Пока процессор обменивается информацией с более скоростной кэш-памятью, основная память освобождается для обмена информацией с устройством прямого доступа к памяти. Оперативная память RAM (Random Access Memory) хранит данные, участвующие при обмене информацией с процессором при исполнении 57 текущей программы. Эта память является энергозависимой, т.е. информация исчезает при отключении питания. Аппаратно, оперативная память имеет дополнительную стековую область (стек). Стек представляет запоминающее устройство с последовательным доступом. В стеке информация считывается в определенной последовательности, т.е. в порядке обратном записи. Соблюдается правило LIFO (Last-in Fist-out)- последним вошел – первым вышел. Основная роль стека заключается в сохранении адресов возврата и состояния данных при прерываниях, при выполнении подпрограмм и т.д. Для хранения очередей данных используется буфер FIFO (Fist-in Fist-on)- первым вошел – первым вышел. К основной памяти относится постоянное запоминающее устройство, называемое сокращенно ПЗУ или ROM (Read-Only Memory). ПЗУ хранит информацию, записанную изготовителем, содержимое ПЗУ нельзя изменить. И эта информация является энергонезависимой, т.е. не исчезает при отключении памяти. К полупостоянной памяти относится программируемые ПЗУ. Внешняя память служит для хранения большого объема информации. Основные требования, предъявляемые к запоминающим устройствам, сводятся к увеличению объема хранимой информации, увеличение быстродействия, которое заключается в сокращении времени считывания, записи. Для решения этих задач совершенствуется структура памяти, применяются новые технологии повышения скорости обмена информацией (пакетный режим, чередование памяти, разбиение памяти на страницы, кэширование памяти, конвейерный метод считывания и т.д.). Наряду с внешней памятью на магнитных дисках сейчас применяется Флэш - память, имеющая более скоростные средства записи и считывания информации. Характерной особенность Флэш-памяти является его высокая технологичность, компактность и надежность. Флэш-память эффективно заменяет запоминающие устройства на магнитных носителях, особенно когда информация не очень часто изменяется. Во Флэш - памяти информация изменяется не по регистрам, одновременно для всей памяти или большого блока. Таким образом, чтобы изменить одно слово, необходимо стереть и перезаписать весь файл или блок. Каждая ячейка памяти содержит фиксированное число запоминающих элементов для хранения одного бита информации. Причем в вычислительных машинах фон-Неймановского типа в ячейках памяти могут храниться как данные, так и команды. Номер, составленный из определенного числа битов, ставящий в соответствие этому номеру конкретную ячейку памяти называется адресом данной ячейки. Формат адреса зависит от структуры памяти и архитектуры процессора. В запоминающих устройствах малой информационной емкости ячейки образуют матрицу. На рис.4.3 можно проследить процесс чтения информации из памяти. На шине управления (чтение-запись) процессором устанавливается 1, а на 16 разрядной адресной шине процессором помещается в двоичном коде адрес ячейки, с которого следует считать информацию. Этот адрес равен 3. Информация, находящаяся по указанному адресу помещается на 8-разрядную шину данных соединенную с процессором. Следует отметить, что на рис.4.3 не показаны такие устройства 58 памяти, как контроллер памяти, дешифратор, усилители записи-чтения, так как подробное описание устройств и функции этих устройств не является здесь обязательным для пояснения основ процесса записи-чтения. Запоминающие устройства большой информационной мощности имеют более сложную структуру, представляющую банк матриц, 3-х мерные матрицы. Сведения о параметрах адресов, связанные с архитектурой запоминающего устройства можно найти в технических документациях прилагаемых к аппаратным средствам управляющего комплекса. 4.2.3. Азхитектура процессора Микропроцессор в основном выполняет следующие функции: o чтение и дешифровка команд из основной памяти (ОП); o чтение информации из ОП и регистров контроллеров периферийных устройств; o прием и обработка запросов и команд от контроллеров на обслуживание периферийных устройств; o обработка информации и запись их в ОП и регистры контроллеров; o выработка управляющих сигналов для синхронизации и управления всех узлов МП и вспомогательных интерфейсных устройств. В общем, в состав МП входят компоненты (рис.4.4), которые можно жүктеу/скачать 3,35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|