Схемотехника подсистем ЭВМ

Содержание

Слайд 2

Введение

Подсистемы ЭВМ:
Память: Кэш, Виртуальная память
Системная шина
Подсистема прерываний
Система ввода-вывода
Большинство из этих тем рассматриваются

Введение Подсистемы ЭВМ: Память: Кэш, Виртуальная память Системная шина Подсистема прерываний Система
в курсах “Организация ЭВМ и систем”, “Операционные системы”, “Сети ЭВМ и телекоммуникации”
В этом курсе рассмотрим простые примеры реализации отдельных элементов подсистем ЭВМ

Слайд 3

Вычислительная машина с одной шиной

Вычислительная машина с одной шиной

Слайд 4

Шинная организация ЭВМ

Системная шина обеспечивает простой и гибкий механизм взаимодействия между подсистемами

Шинная организация ЭВМ Системная шина обеспечивает простой и гибкий механизм взаимодействия между
ЭВМ.
Для обеспечения хорошей производительности системная шина должна работать на высокой частоте, это рождает ряд ограничений:
Все подключенные устройства должны работать на одной частоте (синхронная шина)
Из-за проблем с разфазировкой тактового сигнала, протяженность системной шины должна быть небольшой
Поэтому на практике используется иерархия шин.

Слайд 5

Пример: Иерархия шин в архитектуре Intel

Выделенная шина памяти
“Северный мост” для PCI Express

Пример: Иерархия шин в архитектуре Intel Выделенная шина памяти “Северный мост” для
x2 (GPU)
“Южный мост” : USB, PCI, Ethernet, SATA

Слайд 6

Подсистемы ЭВМ с позиции системного программиста

Для программиста внешние устройства отображаются в области

Подсистемы ЭВМ с позиции системного программиста Для программиста внешние устройства отображаются в
адресного пространства
Пример SDK 1.1.

*(volatile unsigned char xdata*)
address= 0xAA;

Слайд 7

Схема шины с адресным селектором

Схема шины с адресным селектором

Слайд 8

Пример реализации адресного селектора

Если сигнал CS не установлен, тогда выводы микросхема переходит

Пример реализации адресного селектора Если сигнал CS не установлен, тогда выводы микросхема
в высокоимпедансное состояние
(Z- состояние)

Слайд 9

Пример простой ‘on-chip’ шины

Рассмотрим максимально упрощенный пример системной шины для построения

Пример простой ‘on-chip’ шины Рассмотрим максимально упрощенный пример системной шины для построения
СнК
Необходимо обеспечить взаимодействие следующих устройств: CPU (Master), SRAM, FLASH, UART

Структура адресного пространства:

Слайд 10

Интерфейсы MASTER и SLAVE

ADDR – Адрес
WE – Write Enable

Интерфейсы MASTER и SLAVE ADDR – Адрес WE – Write Enable (1
(1 – Запись, 0 - чтение)
REQ – Запрос от Master
ACK – Подтверждение от Slave
DIN, DOUT - Данные

Слайд 11

Цикл записи

Цикл записи

Слайд 12

Цикл чтения

Цикл чтения

Слайд 13

Структурная схема шины

Структурная схема шины

Слайд 14

Последовательные интерфейсы

Параллельные интерфейсы применяются для высокоскоростной передачи данных на небольшие расстояния
Проблемы использования

Последовательные интерфейсы Параллельные интерфейсы применяются для высокоскоростной передачи данных на небольшие расстояния
параллельных интерфейсов:
Сложность синхронизации сигналов во всех линиях
Сложность конструкции
Цена
Для передачи данных на большие расстояния используются последовательные интерфейсы.
В последовательных интерфейсах данные передаются последовательно, бит за битом

Слайд 15

Синхронные и асинхронные последовательные интерфейсы

Синхронные:
PS/2
SPI
I2C

Асинхронные:
UART
USB
Ethernet
...

В синхронных интерфейсах сигнал синхронизации передается по

Синхронные и асинхронные последовательные интерфейсы Синхронные: PS/2 SPI I2C … Асинхронные: UART
одной из линий.
Асинхронные интерфейсы тактируется от внутренних генераторов приемника и передатчика.

Слайд 16

Пример синхронного последовательного интерфейса: SPI

SCLK – Тактирование
MOSI - Master Output, Slave Input

Пример синхронного последовательного интерфейса: SPI SCLK – Тактирование MOSI - Master Output,

MISO - Master Input, Slave Output
SS – Slave Select

Слайд 17

Протокол SPI

Протокол SPI

Слайд 18

Структурная схема приемопередатчика SPI

Структурная схема приемопередатчика SPI

Слайд 19

Пример асинхронного последовательного интерфейса: UART

UART – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
Обеспечивает дуплексную передачу данных

Пример асинхронного последовательного интерфейса: UART UART – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter Обеспечивает дуплексную
по двум линиям: RX, TX
RX – Receive
TX – Transmit
Несколько режимов работы:
9600, 14400, 19200, 38400, 57600, 115200 бод

Слайд 20

Протокол UART

Протокол UART

Слайд 21

Структурная схема UART

Структурная схема UART

Слайд 22

Структурная схема UART (раздельный приемник и передатчик)

Структурная схема UART (раздельный приемник и передатчик)

Слайд 23

oversampling

Каждый бит сигнала
данных читается с линии несколько раз

oversampling Каждый бит сигнала данных читается с линии несколько раз

Слайд 24

Генерация сигнала синхронизации данных

Для генерации сигнала
синхронизации можно
использовать счетчик по
модулю N

Генерация сигнала синхронизации данных Для генерации сигнала синхронизации можно использовать счетчик по модулю N
Имя файла: Схемотехника-подсистем-ЭВМ.pptx
Количество просмотров: 197
Количество скачиваний: 0