Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 28

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

Типовий МП зазвичай виконують у вигляді БІС, що має до 40 елек­тричних виводів. Так у восьмирозрядного МП: 8 виводів забезпечу­ють підмикання до ШД, 16 - до ША, 5-7 - до тактового генератора і джерела живлення, решта - до ШК. Є й мікро-ЕОМ у вигляді БІС. їх називають однокристальними.

8.10.3. Структура мікропроцесора

Структурну схему МП наведено на рис. 8.29.

шк

гті

Пристрій \керування\

Регістр команд

7\

{Лічильник команд

ШД

Акумулятор

V

АЛП

Регістр адрес

7Y

Робочі регістри

"7V

шк

Рис. 8.29 - Структура мікропроцесора

У)

МП містить три основні пристрої: арифметико-логічний пристрій (АЛП), регістри даних (РД) і пристрій керування (ПК). Ці та інші при­строї, що приймають участь у пересиланні даних, з'єднано шинами внут­рішньої магістралі: ША, ШД і ШК.

Синхронізує і задає темп роботи (швидкодію) МП генератор так­тових імпульсів (ГТІ).

АЛП є комбінаційним пристроєм, у якому відбувається виконання арифметичних і логічних операцій над даними.

Регістри забезпечують виконання функцій МП за рахунок зберіган­ня кодів даних, адрес, команд та ін.

Акумулятор є основним регістром МП при діях з даними. Більшість арифметичних і логічних операцій з двома словами даних здійснюєть­ся з використанням АЛП і акумулятора.

У регістрі стану (ознак або прапорців) зберігаються ознаки резуль­тату побіжної операції АЛУ (нульовий, додатний, від'ємний та ін.). Ці ознаки використовуються при виконанні наступних команд, наприклад, для розгалуження програми.

Лічильник команд зберігає номер команди, що виконується, і тієї, що буде виконуватись наступною. Перед початком виконання програ­ми до нього заноситься адреса її першої команди.

Регістр адреси пам'яті містить адресу пам'яті, що буде викорис­тана МП у наступному такті роботи. Його виходом є ША.

Регістр команд зберігає код команди, яка виконується в даний момент.

Робочі регістри є внутрішньою надоперативною пам'яттю МП і застосовуються для проміжного зберігання кодів даних і адрес, забез­печуючи підвищення швидкодії.

Підключення внутрішньої магістралі МП до системної магістралі МПУ відбувається через буферні регістри інтерфейсу і вихідні під­силювачі.

Пристрій керування узгоджує роботу всіх вузлів МП.

8.10.4. Запам'ятовуючі пристрої. Загальні відомості

Запам'ятовуючі пристрої (ЗП) забезпечують зберігання програми роботи, вихідних даних і результатів опрацювання, обмін інформацієюміж окремими частинами мікропроцесорної системи. Будуються вони на напівпровідникових ІМС. Мікросхеми пам'яті складають близько 40% у загальному обсязі випуску ІМС. Також ЗП входять до складу БІС: мікропроцесорів, мікроконтрблерів та ін.

Максимально можливий обсяг інформації ЗП визначається його інформаційною ємністю в бітах (біт - мінімальний обсяг цифрової інформації, може приймати значення 0 або 1) або словах (байтах, що складаються з декількох біт, наприклад, з чотирьох або восьми). Біт зберігається у запам'ятовуючому елементі (ЗЕ), а слово - у запам'я­товуючій комірці, що є групою ЗЕ, до яких можливе лише одночасне звернення.

Інформаційна ємність вимірюється, наприклад, в кілобітах (1 Кбіт = = 210 = 1024 біт), кілобайтах (1 Кбайт = 210 = 1024 байт), або в мегабі­тах (1 Мбіт = 220 = 1048576 біт), мегабайтах (1 Мбайт = 220 = 1048576 байт) і т.п.

Організація ЗП визначає, скільки слів і якої розрядності він збері­гає. Так, наприклад, при ємності 512 біт може зберігатися 64 восьми-розрядних слова, або 128 чотирирозрядних.

Швидкодія ЗП оцінюється часом зчитування і запису.

Цифрові обчислювальні пристрої мають шинну структуру, при якій звертання до комірки ЗП відбувається за номером, що називається адресою.

8.10.5. Запам'ятовуючі пристрої для зберігання оперативної інформації (ОЗП)

Такі ЗП RAM-типу (Random Access Memory - ОЗП) поділяються на статичні і динамічні.

У статичних ЗП - SRAM (Static RAM) - як ЗЕ використовуються тригери з ланцюгами установки і встановлення нуля. При К-МОН-тех-нології тригер складається з шести транзисторів. Тому такі ЗП до­сить дорогі і займають багато місця на кристалі, але мають велику швидкодію.

У динамічних ЗП - DRAM (Dynamic RAM) - дані зберігаються у вигляді зарядів ємностей МОН-структур. Основою ЗЕ тут є просто кон­денсатор невеликої ємності. Такий ЗЕ значно простіший за тригерний,що дозволяє розмістити на кристалі значно більше ЗЕ. Оскільки кон­денсатор з часом втрачає свій заряд, то зберігання даних вимагає їхньої періодичної регенерації (через кожні декілька мікросекунд) за допомогою спеціальних підсилювачів-регенераторів. Зараз ємність ди­намічних ЗП становить до 128 Мбіт, у стані розробки ЗП на 256 Мбіт кількістю транзисторів на кристалі до 300 мільйонів. Динамічні ЗП у 4-5 разів дешевші, ніж статичні, та у стільки ж разів мають більшу інформаційну ємність.

Обидва ці типи пам'яті є енергозалежними - при вимкненні дже­рела живлення ІМС інформація безповоротно втрачається.

8.10.6. Запам'ятовуючі пристрої для зберігання постійної інформації (ПЗП)

Є декілька типів ЗП для зберігання постійної інформації - ROM-типу (Read On Memory - ПЗП). Як ЗЕ в них використовують пере­мички, діоди, біполярні і МОН-транзистори.

У маскові ЗП типу ROM(M) інформація записується при виго­товленні ІМС за допомогою спеціального шаблона - маски. Матриця діодного ЗП такого типу є координатною сіткою з горизонтальних ліній вибірки слів і вертикальних ліній зчитування. Код слова визначається наявністю діода (що відповідає одиниці) або його відсутності (відпові­дає нулю) у вузлах координатної сітки.

Такі ЗП компактні і дешеві. їх застосовують для зберігання інфор­мації масового призначення - кодів літер і цифр, таблиць типових функцій, стандартного програмного забезпечення і т.п. Користувач не може змінити інформацію, що зберігається.

Мікросхеми ЗП типу PROM (Programmable ROM - програмо­вані ПЗП) програмують одноразово видаленням або створенням пе­ремичок у вузлах координатної сітки. У вихідній заготовці наявні (або відсутні) всі перемички. При програмуванні користувачем за допомогою спеціального програмуючого пристрою залишаються (або видаляються) тільки необхідні. Перемички можуть бути або плавкими елементами, увімкненими послідовно з діодом, або дво­ма зустрічно увімкненими діодами, один з яких пробивається при програмуванні.

ЗП типу EPROM дозволяють не тільки записувати в них інформа­цію, а й стирати її та замінювати на нову - вони є репрограмовувани-ми. Як ЗЕ в них використано транзистори ЛІЗМОН-типу (МОН-транзистори з лавинною інжекцією заряду). Такі транзистори мають так званий плаваючий затвор - обмежену з усіх боків діелектриком провідну зону. Бведений у неї як у пастку в результаті лавинного про­бою під дією імпульсу напруги у 20-25 Б заряд зберігається дуже три­валий час. Цей заряд забезпечує закритий стан транзистора. Стиран­ня інформації відбувається під дією ультрафіолетового опромінення, для чого корпус ІМС має спеціальне прозоре віконце. Биникнення фото- і теплових струмів дозволяє заряду покинути плаваючий затвор. Сти­рання триває декілька хвилин, одразу стирається вся інформація. Оп­ромінення веде до змін властивостей матеріалів транзисторів, тому число циклів перепрограмування складає 10-100.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка