Передача данных с использованием системы прерываний.
Прерывание – непредусмотренное обращение к подпрограмме. Микро-ЭВМ имеет два вида прерываний: внутренние и внешние. Внутренние при возникновении в МП необычных ситуаций, а внешние прерывания – по требованию устройств ВВ, подсоединенных к общей магистрали.
Обслуживание ВУ по прерываниям является альтернативой программно-управляемому обмену. Если при программном управлении как начало процедуры обмена, так и ее исполнение находятся под управлением программы, то обслуживание по прерываниям инициируется аппаратными средствами УВВ. Совокупность этих средств, команд и программ их обслуживания называется системой прерываний. Обмен с прерыванием основной программы существенно экономит время МП, затрачиваемое на передачу данных в сравнении с асинхронным обменом. Это происходит за счет того, что исчезает необходимость в организации программных циклов ожидания готовности ВУ, на выполнение которых тратится значительное время, особенно при обмене с медленными ВУ.
Общая последовательность реакции процессора на сигнал прерывания содержит следующие действия:
1) Периферийное устройство генерирует сигнал прерывания, который подается на вход INT процессора. На этой линии по схеме ИЛИ объединяются запросы всех устройств, работающих в режиме прерываний.
2) МП завершает текущую команду и, если прерывания разрешены, формирует сигнал INTA подтверждения прерывания. До получения этого сигнала устройство сохраняет активный уровень сигнала INT.
3) Осуществляется запоминание содержимого PC и некоторых других регистров МП в стеке, причем содержимое PC запоминается автоматически.
4) МП идентифицирует прерывающее устройство для перехода к соответствующей подпрограмме обслуживания.
5) Выполняется подпрограмма обслуживания прерывания.
6) Восстанавливается состояние прерванной программы, для чего запомненное содержимое регистров извлекается из стека.
Запоминающие устройства
Классификация ЗУ .
Под ЗУ понимают совокупность технических средств, предназначенных для приема, хранения и считывания информации, представленной двоичными кодами.
|
|
Наиболее распространённой является полупроводниковая память, которая подразделяется на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ). По технологии изготовления полупроводниковые ЗУ делятся на биполярные и униполярные – МДП, выполненные по технологии ЭСЛ, ТТЛШ, ТТЛ, И2Л, р-МОП, МДП, КМДП.
ОЗУ позволяют записывать информацию и считывать её в процессе выполнения программы. ПЗУ позволяют только считывание информации. В ходе выполнения программы содержимое памяти остаётся
неизменным. Основным преимуществом постоянных ЗУ (ПЗУ) перед ОЗУ является сохранение информации при снятии энергопитания.
Основные характеристики полупроводниковой памяти
Емкость памяти определяется числом бит хранимой информации. Емкость кристалла обычно выражается также в битах. Важной характеристикой кристалла является информационная организация кристалла памяти MxN, где M — число слов, N — разрядность слова. При одинаковом времени обращения память с большей шириной выборки обладает большей информационной емкостью.
Временные характеристики памяти.
Время доступа - временной интервал, определяемый от момента, когда центральный процессор выставил на шину адреса адрес требуемой ячейки памяти и послал по шине управления приказ на чтение или запись данных, до момента осуществления связи адресуемой ячейки с шиной данных.
Время восстановления - это время, необходимое для приведения памяти в исходное состояние после того, как ЦП снял с ША адрес, с ШУ сигнал «чтение» или «запись» и с ШД данные.
Прочие характеристики.
Удельная стоимость запоминающего устройства определяется отношением его стоимости к информационной емкости, т.е. определяется стоимостью бита хранимой информации.
Потребляемая энергия (или рассеиваемая мощность) приводится для двух режимов работы кристалла: режима пассивного хранения информации и активного режима, когда операции записи и считывания выполняются с номинальным быстродействием.
Плотность упаковки определяется площадью запоминающего элемента и зависит от числа транзисторов в схеме элемента и используемой технологии. Наибольшая плотность упаковки достигнута в кристаллах динамической памяти.
Допустимая температура окружающей среды обычно указывается отдельно для активной работы, для пассивного хранения информации и для нерабочего состояния с отключенным питанием. Указывается тип корпуса, если он стандартный, или чертеж корпуса с указанием всех размеров, маркировкой и нумерацией контактов, если корпус новый. Приводятся также условия эксплуатации: рабочее положение, механические воздействия, допустимая влажность и другие.
Устройство Flash памяти
Основой многих устройств памяти является полевой транзистор с плавающим затвором. Его отличие от обычных полевых транзисторов заключается в том, что между затвором и каналом, прямо в диэлектрике, расположен еще один проводник — который и называют плавающим затвором. Вот как все это выглядит:
На рисунке мы видим привычные нам сток-исток-затвор, а также расположенный в диэлектрике дополнительный проводник. Создадим между стоком и истоком разность потенциалов и подадим положительный потенциал на затвор-через полевой транзистор, от стока к истоку потечет ток. Причем величина тока достаточно велика для того, чтобы «пробить» диэлектрик. В результате этого пробоя часть электронов попадет на плавающий затвор. Отрицательно заряженный плавающий затвор создает электрическое поле, которое начинает препятствовать протеканию тока в канале, в результате чего транзистор закрывается. И если отключить питание транзистора, электроны с плавающего затвора никуда не денутся и его заряд останется неизменным на долгие годы.
Но, конечно же, есть способ разрядить плавающий затвор. Для этого надо всего лишь подать на «основной» затвор напряжение противоположного знака, которое и «сгонит» все электроны, в результате чего плавающий затвор останется не заряженным.
Собственно так и происходит хранение информации — если на затворе есть отрицательный заряд, то такое состояние считается логической единицей, а если заряда нет — то это логический ноль.
С сохранением информации разобрались, осталось понять как нам считать информацию из транзистора с плавающим затвором. А все очень просто. При наличии заряда на плавающем затворе его электрическое поле препятствует протеканию тока стока. Допустим при отсутствии заряда мы могли подавать на «основной» затвор напряжение +5В, и при этом в цепи стока начинал протекать ток. При заряженном плавающем затворе такое напряжение не сможет заставить ток течь, поскольку электрическое поле плавающего затвора будет ему мешать. В этом случае ток потечет только при напряжении +10В (к примеру =) ). Таким образом, мы получаем два пороговых значения напряжения. И, подав, к примеру +7.5В мы сможем по наличию или отсутствию тока стока сделать вывод о наличии или отсутствии заряда на плавающем затворе. Вот таким образом и происходит считывание сохраненной информации.
Системной шине
При подключении различных устройств к системной шине возникает вопрос - как различать эти устройства между собой? Единственный способ сделать это - использовать индивидуальный адрес для каждого устройства, подключенного к системной шине микропроцессора. Так как адресация производится к каждой ячейке устройства индивидуально, то возникает понятие адресного пространства, занимаемого каждым устройством и адресного пространства микропроцессорного устройства в целом.
Другими словами – адресное пространство определяет число возможных отличных друг от друга кодовых комбинаций (адресов), которое может поддерживать МПС. Адресное пространство определяет потенциальные возможности системы – максимальное число программнодоступных элементов, которые могут присутствовать в ней.
Адресное пространство микропроцессорного устройства чаще всего изображается графически прямоугольником, одна из сторон которого представляет разрядность адресуемой ячейки этого микропроцессора, а другая сторона - весь диапазон доступных адресов для этого же микропроцессора (рис б) (или числовой осью рис а). Обычно в качестве минимально адресуемой ячейки памяти выбирается восьмиразрядная ячейка памяти (байт).
а) б)
Пример адресного пространства с разделением на сегменты
В компьютерах семейства IBM PC имеются четыре базовых регистра, определяющих сегмент данных, сегмент программы, сегмент стека и дополнительный сегмент.
Передача данных с использованием системы прерываний.
Прерывание – непредусмотренное обращение к подпрограмме. Микро-ЭВМ имеет два вида прерываний: внутренние и внешние. Внутренние при возникновении в МП необычных ситуаций, а внешние прерывания – по требованию устройств ВВ, подсоединенных к общей магистрали.
Обслуживание ВУ по прерываниям является альтернативой программно-управляемому обмену. Если при программном управлении как начало процедуры обмена, так и ее исполнение находятся под управлением программы, то обслуживание по прерываниям инициируется аппаратными средствами УВВ. Совокупность этих средств, команд и программ их обслуживания называется системой прерываний. Обмен с прерыванием основной программы существенно экономит время МП, затрачиваемое на передачу данных в сравнении с асинхронным обменом. Это происходит за счет того, что исчезает необходимость в организации программных циклов ожидания готовности ВУ, на выполнение которых тратится значительное время, особенно при обмене с медленными ВУ.
Общая последовательность реакции процессора на сигнал прерывания содержит следующие действия:
1) Периферийное устройство генерирует сигнал прерывания, который подается на вход INT процессора. На этой линии по схеме ИЛИ объединяются запросы всех устройств, работающих в режиме прерываний.
2) МП завершает текущую команду и, если прерывания разрешены, формирует сигнал INTA подтверждения прерывания. До получения этого сигнала устройство сохраняет активный уровень сигнала INT.
3) Осуществляется запоминание содержимого PC и некоторых других регистров МП в стеке, причем содержимое PC запоминается автоматически.
4) МП идентифицирует прерывающее устройство для перехода к соответствующей подпрограмме обслуживания.
5) Выполняется подпрограмма обслуживания прерывания.
6) Восстанавливается состояние прерванной программы, для чего запомненное содержимое регистров извлекается из стека.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 434.
