Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Podobné dokumenty
Paměti. Paměť je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje

Dělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní paměti. Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /11- Západočeská univerzita v Plzni

Paměti počítače ROM, RAM

Paměti počítače 9.přednáška

DUM č. 10 v sadě. 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů

Paměť počítače. 0 (neprochází proud) 1 (prochází proud)

Způsoby realizace paměťových prvků

Parametry pamětí vybavovací doba (tj. čas přístupu k záznamu v paměti) = 10 ns ms rychlost toku dat (tj. počet přenesených bitů za sekundu)

Hardware počítačů. Architektura počítačů Paměti počítačů Aritmetika - ALU Řadič

Paměťové prvky. ITP Technika personálních počítačů. Zdeněk Kotásek Marcela Šimková Pavel Bartoš

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 11

Paměti Josef Horálek

Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /21- Západočeská univerzita v Plzni

Paměti operační paměti

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Ne vždy je sběrnice obousměrná

Informační a komunikační technologie

Cílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností a hlavnímu parametry.

Paměti a jejich organizace

Paměti EEPROM (1) Paměti EEPROM (2) Paměti Flash (1) Paměti EEPROM (3) Paměti Flash (2) Paměti Flash (3)

4. Elektronické logické členy. Elektronické obvody pro logické členy

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Paměti EEPROM (1) 25/07/2006 1

4.2 Paměti PROM NiCr. NiCr. Obr.140 Proudy v naprogramovaném stavu buňky. Obr.141 Princip PROM. ADRESOVÝ DEKODÉR n / 1 z 2 n

Operační paměti počítačů PC

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. MEIII Paměti konstant

Počítačová sestava paměti, operační paměť RAM

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 4

Technické prostředky počítačové techniky

I. Dalšívnitřní paměti

Cílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností, budoucností a hlavními parametry.

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Paměti EEPROM (1) Paměti EEPROM (2) Paměti Flash (1) Paměti EEPROM (3) Paměti Flash (2) Paměti Flash (3)

Procesory a paměti Procesor

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Paměťový podsystém počítače

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Paměti personálních počítačů, vývoj pojmů, technologie, organizace

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 3

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Paměti v PC - souhrn

Principy komunikace s adaptéry periferních zařízení (PZ)

Mikroprocesorová technika a embedded systémy. doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

1 Paměť a číselné soustavy

Základní principy konstrukce systémové sběrnice - shrnutí. Shrnout základní principy konstrukce a fungování systémových sběrnic.

Y36SAP 2007 Y36SAP-4. Logické obvody kombinační a sekvenční používané v číslicovém počítači Sčítačka, půlsčítačka, registr, čítač

Paměti polovodičové. Jedná se o mikroelektronické obvody s velkou hustotou integrace.

PAMĚTI ROM, RAM, EPROM, EEPROM

2.9 Vnitřní paměti. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu


Mezipaměti počítače. L2 cache. L3 cache

Paměti personálních počítačů, vývoj pojmů, technologie, organizace

Paměti. Prezentace je určena jako pro studenty zapsané v předmětu A3B38MMP. ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2013

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ /14

Paměti. Paměti. Rozdělení, charakteristika, druhy a typy pamětí. Banky

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Paměti Flash. Paměti Flash. Základní charakteristiky

Vstupně - výstupní moduly

ORGANIZAČNÍ A VÝPOČETNÍ TECHNIKA

požadovan adované velikosti a vlastností Interpretace adresy POT POT

Volativní paměti: Dynamická paměť RAM

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. výstup

Systém řízení sběrnice

POLOVODIČOVÉ PAMĚTI. 1. Polovodičové paměti RAM. Paměťová buňka SRAM. řádkové vodiče. sloupcové vodiče. 1.1 Statická paměť RAM (SRAM)

Sběrnicová architektura POT POT. Jednotlivé subsystémy počítače jsou propojeny sběrnicí, po které se přenáší data oběma směry.

V roce 1955 fungovala feritová pamět na pricipu zmagnetizovaných feritových jader.

Paměti. Přednáška 7,8 - Paměti - tento materiál slouží pouze jako grafický podklad k přednášce a neposkytuje

Identifikátor materiálu: ICT-1-08

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

Paměti, přednáška 7 a 8. studenty zapsané v předmětu: A3B38MMP a X38MIP, ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

Paměti. Návrh počítačových systémů INP 2008

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

Způsoby realizace této funkce:

od jaké adresy bude program umístěn? Intel Hex soubor, co to je, z čeho a jak se získá, k čemu slouží? Pseudoinstrukce (direktivy) překladače ORG, SET

Vestavné systémy. BI-VES Přednáška 8. Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D.

Číselné vyjádření hodnoty. Kolik váží hrouda zlata?

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

TECHNICKÝ POPIS MODULU GRAFIK =============================

Paměti SDRAM (synchronní DRAM)

Dekódování adres a návrh paměťového systému

Princip funkce počítače

Vstupně výstupní moduly. 13.přednáška

Akademický rok: 2004/05 Datum: Příjmení: Křestní jméno: Osobní číslo: Obor:

Základní pojmy informačních technologií

1 Osobní počítač Obecně o počítačích Technické a programové vybavení... 4

Typy pamětí. Hierarchické uspořádání paměťového subsystému počítače.

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

BI-JPO (Jednotky počítače) Cvičení

SEKVENČNÍ LOGICKÝ OBVOD - jeho hodnoty výstupu nezavisi pouze na vstupech, ale i na vnitřním stavu obvod

Architektura počítačů

Transkript:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10 doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologii ČVUT v Praze Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti letní semestr 2010-11

BI-SAP 10: osnova Dělení pamětí adresace SRAM/DRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 2

Typy pamětí dělení podle různých hledisek paměť... zařízení pro uchování dat a programů (nejen v počítači) základní funkce... zápis a čtení ( paměti s pevným obsahem, který lze pouze číst) dělení podle: použití v počítači fyzikálního principu způsobu výběru položek způsobů a možností změny uložené informace Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 3

Rozdělení pamětí podle použití v počítači: hlavní (operační paměť) vnější paměť vyrovnávací paměť (cache)... podle fyzikálního principu: polovodičové magnetické optické... Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 4

Rozdělení pamětí podle způsobu výběru položek: s adresovým výběrem (adresové, adresovatelné) s postupným výběrem (sériové) asociativní (výběr podle části uložené informace, tzv. klíče... CAM... content adressable memory) zásobník (LIFO... last in first out) fronta (FIFO... first in first out) Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 5

Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 6

Adresovatelná paměť vícebránová Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 7

podle způsobů a možností změny uložené informace: paměti pro čtení a zápis... RWM (Read Write Memory) obsah lze libovolně přepisovat... RAM permanentní SRAM... statická DRAM... dynamická (Random Acces Memory) obsah určen při výrobě... ROM (Read Only Memory) obsah lze jednorázově naprogramovat... PROM semipermanentní obsah lze naprogramovat a lze vymazat a přeprogramovat... EPROM, EEPROM, FLASH volatilní... energeticky závislé (uložená informace zanikne po vypnutí napájení)... SRAM, DRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 8 nonvolatilní... ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH

Základní pojmy paměťová buňka... základní stavební blok paměti, slouží k záznamu jednoho bitu paměťové místo... skupina paměťových buněk které lze najednou zapisovat nebo číst (šířka slova paměti) položka... obsah paměťového místa adresa... číselné označení (index) paměťového místa jimž lze vybírat jednotlivé položky kapacita paměti... počet položek paměťová matice... skupina paměťových míst uspořádaná tak, že je lze vybírat adresou Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 9

Blokové schema typického paměťového obvodu Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 10

Popis kapacita paměťového obvodu je dána šířkou jeho adresové a datové sběrnice, zde 2 j+1 slov po k+1 bitech dekodér řádků... dekóduje binární kód na kód 1zN (přesněji 1z 2 i+1 ) výběr sloupců... jeden multiplexor pro každý datový bit paměťová buňka... např. bistabilní klopný obvod u SRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 11

Řídící signály OE - output enable... aktivace výstupních třístavových budičů datové sběrnice WE - write enable... povolení zápisu CS - chip select... výběr čipu - podmiňuje provedení zápisu nebo čtení Poznámka: negace znamená, že aktivní hodnota je logická nula Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 12

Typická organizace paměťových obvodů 2 n x8 Obvody SRAM, ROM, EPROM, některé EEPROM, FLASH např. 32kx8, 64kx8, 128kx8, 512kx8 2 n x1 Obvody DRAM 2 n x9 2 n x36 např. 256kx1, 1Mx1, 16Mx1 Paměťové moduly DRAM Např. 256kx9, 1Mx9, 4Mx36.. 16MBx36 60ns parita: 4x8+4=36 SIMM Single In-line Memory Module DIMM Dual In-line Memory Module Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 13

konkrétněji Paměť 16x4 Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 14

Příklad návrh pomocí paměti Sčítačka odčítačka v doplňkovém kódu S=1... subtraction Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 15

Chování paměťových obvodů, parametry... čtení Typický průběh signálů pro operaci čtení ze statické paměti SRAM (je nutné dodržet minimální nebo i maximální zpoždění mezi aktivací jednotlivých signálů a dalšími událostmi)... řádově 10 nanosekund Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 16

Chování paměťových obvodů, parametry... zápis Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 17

Konstrukce hlavní paměti počítače Hlavní paměť komunikuje s ostatními jednotkami počítače prostřednictvím adresové, datové a řídící sběrnice Hlavní paměť je sestavena z paměťových obvodů, v současnosti zpravidla CMOS DRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 18

Konstrukce hlavní paměti připojení paměťového obvodu na sběrnice procesoru 2 j+1 adres 8 bitů dat SRAM s kapacitou 2 j+1 x 8 bitů... 1:1... Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 19

Rozšíření paměťového prostoru Navrhněte modul hlavní paměti o kapacitě 96KB slabikově organizovanou... 96K x 8 z modulů o kapacitě 32K x 8... 32KB Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 20 výběr pomocí CS, jinak vše paralelně

Rozšíření slova hlavní paměti Navrhněte modul hlavní paměti o kapacitě 32KB x 16 z modulů o kapacitě 32K x 8... paměť adresovatelnou po slovech. obvod U1 ukládá nižší slabiku obvod U2 vyšší slabiku Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 21

Rozšíření slova hlavní paměti Totéž, ale s 16 bitovou datovou sběrnicí a s možností volby slabiky nebo slova (podle PC-AT) A 0... sudá/lichá adresa 8/16 = 0... 16 bit. přenos 8/16 = 1... 8 bit. přenos Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 22

Konstrukční princip SRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 23

Konstrukční princip SRAM paměťová buňka je bistabilní klopný obvod (v CMOS dvojice invertorů) Při zápisu dojde k sepnutí přenosových hradel P1 a P2 a současně k aktivaci budičů B1 a B2. Tím se hodnota z vodiče D0 zapíše do klopného obvodu KO, protože přenosová hradla budiče jsou silnější (mají menší impedanci v sepnutém stavu) než tranzistory v klopném obvodu. Při čtení se stav klopného obvodu KO přenese přenosovým hradlem P1 na první vstup multiplexu MX a je-li tento vstup vybrán, objeví se na vodiči D0. Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 24

Konstrukční princip DRAM Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 25

Konstrukční princip DRAM paměťová buňka je tvořena jedním transistorem, data jsou uchována ve formě náboje na paměťovém kondenzátoru Adresa je časově multiplexována, polovina adresy při RAS=0 (řádek), druhá polovina adresy při CAS=0 (sloupec) Zápis: Čtení: Obnovení: Na datový (sloupcový) vodič se přivede zapisovaná úroveň a aktivuje se zvolený řádek. Paměťový kondenzátor se nabije nebo vybije. Při výběru řádku se kondenzátory vybijí do vstupů čtecích zesilovačů (čtení je destruktivní, přečtenou informaci je nutno bezprostředně zapsat zpět). Stejně jako čtení. Protože čtecí zesilovače jsou umístěny ve všech sloupcích, obnovují se všechny sloupce jednoho řádku najednou. Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 26

Porovnání vlastností SRAM a DRAM cena... DRAM je při stejné kapacitě levnější než SRAM (1 transistor x 6 transistorů na paměťovou buňku) pro refresh (obnovení) potřebují DRAM další obvody (periodické generování adres řádků) ) čtení DRAM je destruktivní, po čtení musí být informace znovu zapsána... delší čtecí cyklus DRAM mají větší spotřebu v klidovém stavu (obnovování) (mýtus rychlosti... závisí hlavně na velikosti paměti) Hana Kubátová BI-SAP 10, paměti 27