Συστήματα Μικροϋπολογιστών
of 62
/62
Embed Size (px)
Transcript of Συστήματα Μικροϋπολογιστών
δεια Χρσης
Το παρν εκπαιδευτικ υλικ υπκειται σε δειες χρσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικ υλικ, πως εικνες, που υπκειται σε δεια χρσης λλου τπου, αυτ πρπει να αναφρεται ρητς.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Εδη Μνημν
ÁíÜãíùóçò/ÅããñáöÞò (RAM) ÁíÜãíùóçò (ROM)
Χρση της Μνμης (σε PCs)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Servers)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Servers)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Video Games)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Κινητ)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κριτρια Επιλογς Μνημν
Τποι Μνημν
Οργνωση Μνμης
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κτταρο μνμης SRAM
Χρονισμο Ανγνωσης
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρονισμο Εγγραφς
Μνμη NOR-ROM
3 σε 8
Οργανωμνη σε 25 x4 =32 x 4 = 128 bits
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
NAND ROM
C
GND
Φυσικ μορφ κυττρου δυναμικς RAM
νας κατακρυφος στην επιφνεια του πυριτου πυκνωτς χρησιμοποιεται στις δυναμικς RAM (DRAM)
Επιλογ Γραμμς Ε/Ε εδομνων
Volatile Memory Comparison
SRAM Cell • Larger cell ⇒ lower density, higher
cost/bit • No refresh required • Simple read ⇒ faster access • Standard IC process ⇒ natural for
integration with logic
cost/bit • Needs periodic refresh, and refresh
after read • Complex read ⇒ longer access time • Special IC process ⇒ difficult to integrate with logic circuits
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
16Kx4 DRAM
ÏÍÏÌÁÔÏËÏÃÉÁ ÁÊÉÄÙÍ Á0-Á7 CAS DQ1-DQ4 G RAS VDD VSS W
Åßóïäïé Äéåýèõíóçò Ðáëìüò Äéåýèõíóçò ÓôÞëçò Å/Å ÄåäïìÝíùí Åðßôñåøç Åîüäïõ Ðáëìüò Äéåýèõíóçò ÃñáììÞò Ôñïöïäïóßá Ãåßùóç Åðßôñåøç ÅããñáöÞò
TS 4416
ιγραμμα Χρονισμο υναμικς Μνμης
DRAM 1Mbit: 511000
Vss Dout CAS A9 A8 A7 A6 A5 A4
IC 511000
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Οργνωση της μνμης 1 Mbit Εσωτερικ οργνωση της μνμης 1 Mbit
(10) ΚΑΤΑΧΡΗΤΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΤΗΛΗΣ
(10) ΚΑΤΑΧΡΗΤΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΓΡΑΜΜΗΣ
2048 ΣΤΗΛΕΣ
Ε/Ε ΔΕΔΟΜΕΝΝ
Εσωτερικ Οργνωση υναμικς Μνμης 8Mx16
4,096 x 8,192
Double Data Rate SDRAM (16GB)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Multi-ported Memory
Dual-ported Memory Internals
Αιωρομενη Πλη
Αιωρομενη Πλη
UV < 4000 K
Hot Electron Injection
Fowler – Nordheim Tunneling
ιαγραφ Καναλιο
Βλβη Επαναπρογραμματιζμενης Μνμης μετ απ πολλος προγραμματισμος
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Μνμη EΕPROM
Μνμη Flash
Μνμη Flash τπου NOR
Πλεονεκτματα – Μειονεκτματα NOR
Μνμη Flash τπου NAND
Μνμη Flash τπου NAND
Πλεονεκτματα – Μειονεκτματα NAND
Σγκριση Μνημν
Ιδανικ Μνμη
Κστος Μνημν (/ ΜegaByte)
Ελττωση ηλεκτρονων/bit στις μνμες Flash με τη συρρκνωση της τεχνολογας
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κστος / ΜegaByte
Νες Τεχνολογες Μνημν
Ferroelectric Memory Cell (FRAM)
Μνμη Μαγνητικ (MRAM)
Μνμη Αλλαγς Φσης (PCM)
Σνοψη
Συστματα Μνμης (Α) Χρτης μνμης και αντιστοιχα bits
ROM
RAM
0000Η
0000H 0000 0000 0000 0000 1FFFH 0001 1111 1111 1111
2000H 0010 0000 0000 0000 27FFH 0010 0111 1111 1111
Επιλγει τα πρτα 8Κ
Επιλγει μσα στα 8Κ
Επιλγει μσα στα 8Κ
Επιλγει τα επμενα 2Κ
Α15-12 Α11-8 Α7-4 Α3-0
Συστματα Μνμης (Β) Κκλωμα αποκωδικοποησης
και σνδεση μνημν
A A A
Επιλογ IC Μνμης (A)
Απλ κκλωμα επιλογς Γνεται “0” (δηλαδ επιλγεται η μνμη) ταν A15= A14= A13=0 και IO/M = 0 Αλλις “1”
Γνεται “0” (δηλαδ επιλγεται η μνμη) ταν IO/M = 0, Α13=1 A15=A14 =A12=A11=0
Αλλις “1”
Επιλογ IC Μνμης (B)
εν χρειζονται τα συμπληρματα των σημτων, οπτε κερδζουμε αναστροφες και γραμμς.
Μετ το μετασχηματισμ: {A’15 A’14 A’13 (IO/M’)’}’= A15 + A14 + A13 + (IO/M’)
A15
A14
A13
IO/M
CEROM
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 1 Να σχεδιασθε η μνμη ενς μΥ-Σ που να αποτελεται απ μια ROM 1 Kbyte και δο RAM 1024 x 4 bit η κθε μια. Η ROM να επιλγεται με A10=1 εν οι μνμες RAM με A11=1.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 1 – Λση (Α)
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 1 x x x x x x x x x x
0 4 0 0 0 7 F F
Περιοχ ROM
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 1 0 x x x x x x x x x x
0 8 0 0 0 B F F
Περιοχ RΑM
Αν δεν χουμε λλες μνμες μπορομε να κνουμε την παρακτω απλ αποκωδικοποηση:
• CSROM = A10
• CSRAM = A11
Παρδειγμα 1 – Λση (Β)
ROM 1024 x 8
Παρδειγμα 2 Να σχεδιασθε η μνμη ενς μΥ-Σ βασιζμενου
στον 8085 που να αποτελεται απ δυο (2) ROM 2764 (8Kbyte η κθε μια) και μια (1) RAM 2188 (8Kbyte). Να γνει χρση του χρτη μνμη που ακολουθε:
ROM 1 0000 – 1FFF
ROM 2 2000 – 3FFF
RAM 4000 – 5FFF
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Address 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFF 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFF 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5FFF
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 2 – Λση
8 Latches 74LS373
Χρηματοδτηση
Το παρν εκπαιδευτικ υλικ υπκειται σε δειες χρσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικ υλικ, πως εικνες, που υπκειται σε δεια χρσης λλου τπου, αυτ πρπει να αναφρεται ρητς.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Εδη Μνημν
ÁíÜãíùóçò/ÅããñáöÞò (RAM) ÁíÜãíùóçò (ROM)
Χρση της Μνμης (σε PCs)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Servers)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Servers)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Video Games)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρση της Μνμης (σε Κινητ)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κριτρια Επιλογς Μνημν
Τποι Μνημν
Οργνωση Μνμης
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κτταρο μνμης SRAM
Χρονισμο Ανγνωσης
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρονισμο Εγγραφς
Μνμη NOR-ROM
3 σε 8
Οργανωμνη σε 25 x4 =32 x 4 = 128 bits
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
NAND ROM
C
GND
Φυσικ μορφ κυττρου δυναμικς RAM
νας κατακρυφος στην επιφνεια του πυριτου πυκνωτς χρησιμοποιεται στις δυναμικς RAM (DRAM)
Επιλογ Γραμμς Ε/Ε εδομνων
Volatile Memory Comparison
SRAM Cell • Larger cell ⇒ lower density, higher
cost/bit • No refresh required • Simple read ⇒ faster access • Standard IC process ⇒ natural for
integration with logic
cost/bit • Needs periodic refresh, and refresh
after read • Complex read ⇒ longer access time • Special IC process ⇒ difficult to integrate with logic circuits
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
16Kx4 DRAM
ÏÍÏÌÁÔÏËÏÃÉÁ ÁÊÉÄÙÍ Á0-Á7 CAS DQ1-DQ4 G RAS VDD VSS W
Åßóïäïé Äéåýèõíóçò Ðáëìüò Äéåýèõíóçò ÓôÞëçò Å/Å ÄåäïìÝíùí Åðßôñåøç Åîüäïõ Ðáëìüò Äéåýèõíóçò ÃñáììÞò Ôñïöïäïóßá Ãåßùóç Åðßôñåøç ÅããñáöÞò
TS 4416
ιγραμμα Χρονισμο υναμικς Μνμης
DRAM 1Mbit: 511000
Vss Dout CAS A9 A8 A7 A6 A5 A4
IC 511000
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Οργνωση της μνμης 1 Mbit Εσωτερικ οργνωση της μνμης 1 Mbit
(10) ΚΑΤΑΧΡΗΤΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΤΗΛΗΣ
(10) ΚΑΤΑΧΡΗΤΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΓΡΑΜΜΗΣ
2048 ΣΤΗΛΕΣ
Ε/Ε ΔΕΔΟΜΕΝΝ
Εσωτερικ Οργνωση υναμικς Μνμης 8Mx16
4,096 x 8,192
Double Data Rate SDRAM (16GB)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Multi-ported Memory
Dual-ported Memory Internals
Αιωρομενη Πλη
Αιωρομενη Πλη
UV < 4000 K
Hot Electron Injection
Fowler – Nordheim Tunneling
ιαγραφ Καναλιο
Βλβη Επαναπρογραμματιζμενης Μνμης μετ απ πολλος προγραμματισμος
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Μνμη EΕPROM
Μνμη Flash
Μνμη Flash τπου NOR
Πλεονεκτματα – Μειονεκτματα NOR
Μνμη Flash τπου NAND
Μνμη Flash τπου NAND
Πλεονεκτματα – Μειονεκτματα NAND
Σγκριση Μνημν
Ιδανικ Μνμη
Κστος Μνημν (/ ΜegaByte)
Ελττωση ηλεκτρονων/bit στις μνμες Flash με τη συρρκνωση της τεχνολογας
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κστος / ΜegaByte
Νες Τεχνολογες Μνημν
Ferroelectric Memory Cell (FRAM)
Μνμη Μαγνητικ (MRAM)
Μνμη Αλλαγς Φσης (PCM)
Σνοψη
Συστματα Μνμης (Α) Χρτης μνμης και αντιστοιχα bits
ROM
RAM
0000Η
0000H 0000 0000 0000 0000 1FFFH 0001 1111 1111 1111
2000H 0010 0000 0000 0000 27FFH 0010 0111 1111 1111
Επιλγει τα πρτα 8Κ
Επιλγει μσα στα 8Κ
Επιλγει μσα στα 8Κ
Επιλγει τα επμενα 2Κ
Α15-12 Α11-8 Α7-4 Α3-0
Συστματα Μνμης (Β) Κκλωμα αποκωδικοποησης
και σνδεση μνημν
A A A
Επιλογ IC Μνμης (A)
Απλ κκλωμα επιλογς Γνεται “0” (δηλαδ επιλγεται η μνμη) ταν A15= A14= A13=0 και IO/M = 0 Αλλις “1”
Γνεται “0” (δηλαδ επιλγεται η μνμη) ταν IO/M = 0, Α13=1 A15=A14 =A12=A11=0
Αλλις “1”
Επιλογ IC Μνμης (B)
εν χρειζονται τα συμπληρματα των σημτων, οπτε κερδζουμε αναστροφες και γραμμς.
Μετ το μετασχηματισμ: {A’15 A’14 A’13 (IO/M’)’}’= A15 + A14 + A13 + (IO/M’)
A15
A14
A13
IO/M
CEROM
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 1 Να σχεδιασθε η μνμη ενς μΥ-Σ που να αποτελεται απ μια ROM 1 Kbyte και δο RAM 1024 x 4 bit η κθε μια. Η ROM να επιλγεται με A10=1 εν οι μνμες RAM με A11=1.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 1 – Λση (Α)
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 1 x x x x x x x x x x
0 4 0 0 0 7 F F
Περιοχ ROM
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 1 0 x x x x x x x x x x
0 8 0 0 0 B F F
Περιοχ RΑM
Αν δεν χουμε λλες μνμες μπορομε να κνουμε την παρακτω απλ αποκωδικοποηση:
• CSROM = A10
• CSRAM = A11
Παρδειγμα 1 – Λση (Β)
ROM 1024 x 8
Παρδειγμα 2 Να σχεδιασθε η μνμη ενς μΥ-Σ βασιζμενου
στον 8085 που να αποτελεται απ δυο (2) ROM 2764 (8Kbyte η κθε μια) και μια (1) RAM 2188 (8Kbyte). Να γνει χρση του χρτη μνμη που ακολουθε:
ROM 1 0000 – 1FFF
ROM 2 2000 – 3FFF
RAM 4000 – 5FFF
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Address 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFF 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3FFF 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5FFF
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΠΟΛΟΓΙΣΤΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παρδειγμα 2 – Λση
8 Latches 74LS373
Χρηματοδτηση
