Nguyên lí phần cứng và kĩ thuật ghép nối máy vi tính

125 89 0
Nguyên lí phần cứng và kĩ thuật ghép nối máy vi tính

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

TS T R Ầ N QUANG VINH n g u y ê n lí phần V À Cứng ' ^ K Ĩ THUẬT GHÉP Nối MÁỸ VI TÍNH ( T i b ả n n ĩh ứ n h ấ t) N H À X U Ấ T BẢ N G IÁ O D Ụ C Bản thuộc H E V O B C O 11 一 2007/C X B /128 一 1 /G D 一 Nhà xuất G iá o dục M ã số : 7B 594T7 - D A I I V; Lời nói đầu Các m y v i tín h h iện n ay có khả xử l í d ữ liệ u rấ t m n h , th ậ m c h í tro n g n h iề u trư n g hỢp kh ôn g th u a g i máy tín h m in i m y m a in fra m e C h ú n g đ a n g ứ ng d ụ n g rộ n g r ã i tro n g nhiều lĩn h vực khoa học công nghệ ỉ; sống Bẽn cạ nh m ộ t k h ô i lư ợ n g p h ầ n mềm hệ thông uá ứng d ụ n g đ sộ th ế g iớ i h iệ n n ay, công nghệ p h ầ n cứng l UÔH cảấ th iệ n h n g n g y h n g g iờ n h ằ m tạo th ế hệ m y vi tin h có tốc độ nha n h nữa, với k h ả n ă n g n h lớ n n ữ a g iá th n h có th ể chấp n h ả n Đ ảy thực m ộ t c u ộ c cạ nh tra n h q u yế t liệ t g iữ a n h sản x u ấ t có tên tuổi th ế g iớ i, g iữ a sẩn p h ẩ m ch ín h th ố n g k h ô n g ch ín h thơng V i vậy, kiên thức thực h n h kh ả o sát c ũ n g n h k iể m tr a c c th iế t b ị p h ẩ n cứng m ột m áy vi tín h đ iển h ìn h h iệ n n a y cần th iế t đ ố i v i m ỗ i s in h viên tro n g ngành có liê n quan đến công nghệ th ô n g tin , N h biết, riê n g v i x l í nhớ p h ầ n m ềm hệ đ iể u h n h tạ o nên m ộ t m y vi tín h N h n g ch ú n g m ột hệ khép k in n h k h n g có cửa sơ m t h ế giới bên n goài VỚI thiết bị ngoại ví đ a n g n g y càn g sử d ụ n g vô cũ ng p h o n g p h ú c ủ a sơ mạch ghép nôĩ vảo Ira V i vậy, tu y th â n m ạch ghép nơì m ột n hân tô cấu th n h nên hệ th ố n g m y v i tín h c h u ẩ n n h n g c ổ th ể coi ch ú n g th iế t bi ngoại vi n h ữ n g đ ố i tư ợn g q u a n trọ n g tro n g m ộ t k ĩ th u ậ t có đặc thừ riẻ n g k ỉ th u ậ t ghép nơì m y tín h D i góc độ ứ n g d ụ n g , có thê tạ m p h â n k ỉ th u ậ t m h a i lĩn h vực c h in h : K ĩ th u ậ t ghép n ố i m y tín h - cụ th ể vi xử l í với th iế t b ị n g o i vi tro n g m ộ t hệ m y v i tín h chuân Đỏ việc th iế t kế, khảo sát q u tr ìn h th n g tÌTi g iữ a v i x l í với ngoại vi n h m àn h in h , bàn p h im , chuột, m y in v.v n h ữ n g th n h p h ầ n tạo nên m ột hệ m áy vi tín h chuẩn - K i th u ậ t ghép n ố i hệ th ố n g m y vi tín h chuẩn (nói tắ t m y v i tín h , P C ) với n h ữ n g th iế t b ị bên n g o i d n g cho đo lường uà điểu khiển q u tr ìn h công nghệ, thự c n g h iệ m kh o a học v.v., N h ữ n g th iế t bị điện tử bên n g o i n y bao gồm h a i lo i: lo i h o t đ ộ n g với tín h iệu sơ lo i hoạt động với tín h iệ u tư ơn g tự h a i V i n h ữ n g m ụ c đ íc h kê trên, tà i liệ u chia th n h p h ầ n với 19 ch ơng; có thê coi m i ch n g m ộ t b i thực h àn h lớn củng câu h ỏ i b i tập liê n q u a n đến m ộ t đ ô ĩ tư ợ n g cụ thê p h ầ n cứng m áy vi tín h m ộ t ứ ng d ụ n g k ĩ th u ậ t ghép nối P h ẩ n m ột, t chương ĩ đến ch ương mô tả vê phẩn cứng m áy vi tính n h ữ n g vấn đề liê n q u a n đến hoạt động bên tro n g vỉ xử lí P hẩ n hai, từ chương đến chư ơng 17 có nội d u n g k ĩ th u ậ t ghép nơĩ máy vi tính P hẩ n gồm chương 18 vá 19 m ô tả c ổ c c ổ n g cự (th iế t b ị đ iệ n tử phẩn mềm) d ù n g cho đo đạc kiề m tr a m y v i tín h k ỉ th u ậ t ghép nơì, R iê n g p h ầ n này, tuỳ trin h độ người đọc, có th ể k h n g cần xem trước p h ẩ n M ỗ i chương có p hầ n đầu trin h bày 8Ở l í th u y ế t có liê n quan, g iớ i th iệ u chương trin h p h ầ n mềm tro n g t h í d ụ , c d c chương trìn h chẩn đoán d ẫ n tà i liệu không th ể coi đ ầ y đ ủ đ ợc; k h i m uốn biết sâu độc g iả cần đọc thêm sách chuyên khảo đ a n g có sẩn chúng T i liệ u n y đ ă d ù n g m sỏ cho g iả n g dạy vé cấu trú c k ĩ th u ậ t ghép n ô ĩ m y v i tín h cù n g tập thực h n h có liê n quan cứa khoa Công nghệ Đ i học Q uốc g ia H N ộ i N ó củng có th ể d ù n g n hư tà i liệu th a m khảo cho s in h viên n g n h C ông nghệ Thông tin , Đ iện tử - Viển thông tro n g trường Đ i học n h ữ n g k ĩ th u ậ t viên quan tâ m đến m áỵ vi tính C uốn sách k h n g trá n h kh òi th iế u sót, v i chúng tơi m ong nhận ý kiế n đ ó n g g óp củ a bạn đọc Các ý kiến x in g i vế : B ộ m ôn Đ iệ n tử K ỉ th u ậ t M y tính , K ho a Cơng nghệ, Đ i học Quôc g ia H N ộ i, 144 Đ n g X u ả n Thuỷ, Q uận c ẩ u G iâỳ, H Nội N h X u ấ t b ả n G iá o dục, 81 T rẩ n H n g Đạo, H N ội T c g iả PH Ầ N MỘT MÁY V, TÍNH VÀ BỘ VI XỬ LI C H Ư Ơ N G I PH ẨN CỨNG VÀ CÁC P H É P T ÍN H số T R O N G M Á Y V I T ÍN H 1.1 V A I TR Ò C Ủ A M Á Y V I T ÍN H TR O N G TH ỤC T Ế Bộ ui xử l i t h n h p h ầ n b ả n đê tạ o n é n m ộ t máy vi tính h a y máy tin h cá nhản PC M y v i t í n h th ự c ỉà m ộ t t r o n g n h n g ứ n g d ụ n g cụ th ế c ủ a hệ th ố n g g ọ i ỉà hệ vi k h ô i chức n â n g n h h ìn h xứ li cỏ 1 K h ố i x l í t r u n g tâ m C P U ( C e n tr a l P ro c e s s in g n i t ) Bộ n h c h ín h C c m c h g h é p n ố i v o /r a (ch o p h é p C P U Iiẽ n lạ c VỚI t h iế t b ị n g o i v i) C c k h ố i n y đ ợ c n ố i v ố i n h a u q u a m ộ t tậ p đ ò n g d â y t r u y ề n t í n h iệ u gọi ỉà b u s h ệ th ò n g B u s hệ th ố n g b a o g m b u s t h n h p h ẩ n : b u s đ ịa c h i, b u s d liệ u b u s đ iề u k h iế n CÁC T H IẾ T 61 NG O AI VI H in h ĩ ĩ Sơ đổ khôi chức nâng hệ máv tinh K h i C P U đ ợ c c h ẻ tạ o b i m ộ t m c h VI đ iệ n t ứ có đ ộ tíc h h ợ p r ấ t cao t h ì đư ợc g ọ i !à VI xứ l i ( " p ) N ỏ có n h iệ m v ụ đọc má lệnh cá c b i t th ô n g t i n h o ặ c Lừ n h c h ín h , g iả i mã lệ n h n y th n h m ộ t c h u ỗ i x u n g đ iể u k h iế n đ ế đ iề u k h iế n k h ố i k h c thưc hỉ én bước thao tác lệnh B é n tr o n g VI x ứ lí cỏ ghì (r e g is te rs ) đẽ c h ứ a ÚỊÙ c h i c ủ a lệ n h s p th ự c h iệ n ( lệ n h k ế ú ế p 》n h g h i író lệnh IP ( I n s t r u c t io n P o in te r) h a y cò n g ọi đếm chương trin h P C (P r o g r a m C o u n te r ) v th a n h g h i k h c d ù n g đ ể lư u t r d liệ u tạ m th ò i h o ậ c c c t r n g t h i c ủ a h ệ th ô n g C c th a n h g h i n y c ù n g v i tính sơ học ưà ỉôgic A L U ( A r i t h m e t i c a l a n d L o g ic n i t ) c h o p h é p th ự c h iệ n th a o tá c VỐI d liệ u T r o n g VI x l í t h ì đơn vị điéu khiển c ( C o n tr o l n i t ) p h ầ n p h ứ c tạ p n h ấ t v ì n ó có c h ứ c n n g g iả i m ã lệ nh v tạ o x u n g đ iể u k h iể n to n h ệ th ố n g Bộ nhớ (h a y cò n g ọ i n h ỏ tr o n g 》n ằ m t r ê n b n m c h c h ín h m y t í n h đ ợ c c h ia t h n h c c ô n h tr o n g m y t í n h IB M /P C m ỗ i ô n h ỉ b y te (g m b i t n h ) B ộ n h n y g m v i m c h n h b n d ẫ n R O M v R A M có tố c đ ộ t r u y c ậ p n h a n h d ù n g đ ê c h a c c c h n g t r i n h đ iể u k h iể n h o t đ ộ n g c ủ a h ệ th ô n g N ó c h o p h é p C P U n h ậ n lệ n h t đ â y đ ể k h ỏ i đ ộ n g h ệ th ố n g , Các c h n g t r ì n h ứ n g d ụ n g c ũ n g n h d liệ u c ù n g c ố c k ế t q u ả t m t h i đ ợ c ỉư u t r ữ tr o n g R A M N g o i có nhớ khơi (c ò n g ọ i n h ỏ n g o i) c c m ô i t r n g lư u t r ữ t i n k iế u k h c n h đ ĩa tư , đ la q u a n g V V có d u n g lư ợ n g n h ló n h n d u n g lư ợ n g b ộ n h ổ c h ín h n h iề u n h n g tốc độ t r u y cậ p c h ậ m h n Các mạch ghép nôĩ v o !ra m c h đ iệ n tứ cho p h é p C P U th ô n g t i n đ ợ c v i t h iế t b ị n g o i v i n h b n p h ím , m n h ìn h , ổ đ ĩa từ , c h u ộ t V V (để tạ o n ê n m ộ t h ệ m y v i t í n h ) hốc t h i ế t b ị n g o i v i n h chuyển đổi sô - tương tự D /A , tương tự - sô A /D , mạch v o !ra s ố I/O v v (đ ể tạ o n ê n m ộ t h ệ đ o lư ò n g đ iể u k h iể n b n g m y v i t í n h v i đ ố i tư ợ n g th ự c n g h iệ m b ê n n g o i) C c t h ô n g t i n n y đ ợ c tr a o đ ố i q u a m c h đ iệ n tứ cụ th ê g ọ i cá c cổng vào Ị ( I ' p o r t) T u ỳ th e o y ê u c ả u m c h ú n g có c n â n g cổng vào n ế u c h o p h é p C P U n h ậ n th ô n g t i n từ n g o i h o ặ c cồng n ế u ch o p h é p C P U x u ấ t th õ n g t in n g o i h o ậ c cá h a i M y t í n h c ò n có m ộ t m c h tạ o x u n g đ iệ n gọi hổ hệ thông (s y s te m c lo c k ) đ ẻ d u y t r ì h o t d ộ n g v đ ổ n g h o C P U c ù n g p h ậ n liê n q u a n v i n h a u T ầ n sỏ' đ n g h ổ n y q u y ế t đ ịn h tõ c đ ộ h o t đ ộ n g c ủ a C P U T ấ t n h iê n , đ ể c h o k h ố i tr ẽ n h o t đ ộ n g p h ả i có m ộ t nguồn nuôi, th n g ỉà n g u n c ấ p n ă n g ỉư ợ n g t m n g đ iệ n t h n h p h ố ẩc-quy Đ ế n g i s ủ d ụ n g có th ế m v iệ c đ ợ c tr ê n m y t í n h ( t h í d ụ đè v ié t v c h o c h y cá c c h n g tr ìn h ủ n g dụng) chì chí vỏi phạn phần cứng chưa đủ, m ột phần mềm gọi hệ điếu h ành ( o p e r a tin g s y s te m ) p h ả i đ ợ c c i đ ặ t sẵn tr o n g m y tín h Đ ó ỉà m ộ t tậ p h ợ p c h n g t r ì n h sử d ụ n g đ ế đ iế u h n h cá c c h ứ c n n g b ả n củ a p h ậ n p h ầ n c ứ n g h a y p h ầ n m ề m t r ê n h ệ th ố n g m y tí n h T r o n g cá c l ĩ n h v ự c k h o a h ọ c v đ ò i sống, m y tí n h s ố có th ể g iữ n h n g v a i t r ò n h sa u : M y t in h d ù n g đ ể x ù i i d iiệ u H ìn h 1.2 m ộ t m y t in h c o i n h m ộ t x ứ lí d ủ liệ u , t h í d ụ đ ể t í n h tô n g sô' t iể n c ô n g p h ả i tr cho từ n g n h â n v iê n tr o n g q u a n T a có th ê g ọ i lo n cá c k h ô i tr o n g h ìn h ỉà m ộ t m y tin h (h a y m ộ t hệ m y tí n h ) t r o n g k h i n g ò ỉ n o có th ẻ n ó i: C P U v n h c h ín h lò m ộ t m y tín h tr o n g k h i p h ậ n c ò n lạ ỉ n h b n p h ím , m n h ì n h , m y m v v cá c t h i ế t b ị n g o i VI D ả u tr o n g n h đ o n c h n g t r ì n h đư ợc n h ậ p v o Đ ó m ộ t tậ p h ợ p lệ n h ỏ d n g mỏ m y M ụ c đ íc h c ủ a c h n g t r ì n h ỉà d ù n g d ữ liệ u n h ặ p v o x l í t í n h to n c h ú n g r i lư u trữ k ế t q u o n h , t h í d ụ ỉà m ụ c c h i t i ế t vê' c ô n g p h ả i t r ả c h o từ n g n g ò i C ác k ế t quẩ đỏ có th ế h iệ n lẽ n m n h ìn h , in g iấ y i n h o ặ c c ấ t v o c c f ile đ ĩa t r o n g x lí dừ liệ u nhy t u ỳ n g ò i c h y c h n g t r ì n h C c m y t í n h đ ợ c d ù n g t r o n g b ộ x l í d ữ h ệ u th ò n g đ n h g iá tr ê n sò n h n g o i lỏ n b a o n h iẻ u v cá c m y i n c ũ n g n h m n h ì n h tâ n g c n g c h ấ t lư ợ n g n h t h ế n o H in h 1.2 Máy tinh ỉà xử ỉí liệu M y t ín h ỉà m ộ t x ù ỉ i số T r o n g chức n n g k ể tr ẽ n , m y t í n h d n h n h iề u th ò i g ia n c h o v iệ c x l í c c d ữ liệ u d ó i d n g k í h iệ u b iế u d iễ n ch o th ô n g t i n , t h í d ụ th ô n g t i n v ề n h ả n v iê n tr o n g q u a n L u c n y ih i g ia n cần đế t í n h to n p h é p t í n h s ố r ấ t n h ò 30 v ỏ i t h i g ia n x l í d liệ u N g ợ c lạ i, có k h i m y t í n h lạ i sử d ụ n g tr o n g n h n g ứ n g đ ụ n g liê n q u a ri tớ i m ộ t sỏ' lư ợ n g rấ t lỏ n p hép t í n h to n học đơ! k h i lê n tớ i h n g t ỉ p h é p t í n h cho m ộ t v iệ c L ú c n y m y t í n h đ óne :v a i tr ò m ó t xử l í số T h í d ụ , x é t tr n g h ợ p ứ n g d ụ n g m y t í n h đê m ô h ì n h h o q ú a t r ì n h th e o d õ i d iễ n b iế n cú a k h í h â u K h í q u y ế n ỉà m ộ t m ô i t r n g liê n tụ c , b a c h iể u ; ta o bcíi m ộ t sò r ấ t ỉớ n p h n tứ cùa lo i k h í k h c n h a u V iệ c t í n h b i to n t r o n g m ộ t m ò i tr n g lié n tụ c n h v ậ y r ấ t k h ó T u y v ậ y có m ộ t c c h dễ d n g k h i g iá i b i to n n y b n g cách COI k h í q u y ế n bao gồm m ộ t sơ r ấ t ló n v ậ t k h ố i lậ p p h n g N h iệ t độ, n n g đ ộ v p s u ấ t tr o n g m ỗ i k h ố i n y x e m n h ỉà đ n g đ ể u Sự b iế n đ ò i c h i xa y k h ỉ cá c k h ô i h ộ p h ể n kể n h a u V i m ộ t k h ỏ i h ộ p có b iê u d iễ n tư n g tá c c ủ a 6 m ặ t n ẻ n có th ể tạ o m ộ t m ỏ h ìn h m ậ t v i m ậ t lả n c ậ n c ủ a k h ố i hộp k h c , c ỏ th ể g iả t h iế t r n g ỏ t h ò i đ iể m b a n đ ẩ u tấ t cá cá c khò'i hòp n h n h a u (tứ c g iữ a c h ú n g k h ò n g có tư n g tá c từ tr c ), r i s a u đ ó b t đ ầ u tín h to n xe m cá i sẻ x y n é u có m ộ t n g u n n ă n g lư ợ n g n o đó, t h í d ụ m ặ t t r ò i, tá c đ ộ n g lé n m ó h ìn h T c đ ộ n g m ỗ i k h ô i hộp lê n k h ỏ i h ộ p bên c n h sẻ đ ợ c t í n h to n v to n xử h ỉà p đ i lậ p lạ i Đ ê n h ậ n dược k ẻ t q u ả c h ín h xác, k íc h th c c ủ a k h ô i h ộ p p h :đ u n ho, n ê u k h ò n g g iâ th iẽ t vẻ tí n h đ n g n h t th a m sò t r o n g m ỗ i k h ô i h ộ p b ị p h H n n a , sỏ tư n g tá c c ấ n th ié t đẻ n h ặ n k ế t q u đ ổ n g q u y v ể m ộ t g iá t r ị t r n g th i d n g ( t ĩn h ) th n g p h i r ấ t lớ n K ế t q u ả c h n g t r ì n h cúa n h ữ n g b i to n th u ộ c lo i n y đ ò i h ò i p h i c h y tr o n g th ò i g ia n r ấ t d i ò n h ữ n g m y t í n h r ấ t m n h th n g đ ợ c g ọ i siêu máy tinh ís u p e rc o m p u te r) M ộ t t h í d ụ k h c v ể b ộ xứ l í 6ố v iệ c ứ n g d ụ n g m y t í n h tr o n g hệ đo, đ iề u k h iể n i h t -0 th ò i g ia n th ự c (r e a l tim e ) T h i g : an th ự c ỏ đ y có n g h ĩa k é t q u l í n h to n p h i d ợ c có n g a y t r o n g m ộ t k h o ả n g q u y đ ịn h từ k h ỉ k h ỏ i p h t tín h T h í d ụ , x é t v iệ c ứ n g d ụ n g m y tí n h t r o n g hệ đ iể u k h iê n k h ô n g lư u M ộ t a n te n -đ a q u a y v ò n g đo v ị t r í p h n g h n g va khoảng cách m ốy bay bay trèn báu trò i - gọi đích Tại thòi điểm t, đích thử i ỏ v ị t r í P ( t, i) c h o m ộ t x u n g p h n xạ tr ê n rn n -đ a k h o n g cách r ( i t ) p h n g h n g b ( i,t ) D o có c a n n h iễ u nên c n p h a i tí n h đèn n h h n g c h ú n g tớ i x u n g p h n xạ n h ậ n từ đích M y tín h nhận đươc số liệu từ máy th u ra-đa n đích (n máy b a y ), sô liệ u c ậ p n h ậ t p lÀn tr o n g m ỏi p h ú t, T s ỏ 'liệ u b a n đ ầ u n y n ó p h i t í n h to n v ị t r í c ù a m ỏ i m y b a y , vẽ đ iín g d i cu a c h ú n g c n h báo cho n g ò i đ iề u k h iè n k h ô n g lư u vể k h ả n n g v a c h m có th e x y D iỂ u n y d ò i h ó i p h i cỏ m ột m y t í n h có tố、 : độ t í n h to n n h a n h đ n g kế C c m y t í n h d ù n g t r o n í ĩ x ứ ĩ í sỏ' th n g cáo m y m n h , có C P U r ấ t đ t, n h c h ín h có tố c độ t r u y cậ p r ấ t cao v cá c t h iẽ : bị n g o i v i c ù n g bô n h ó n g o i tư n g d ố i h iệ n đ i M ỵ t i n h d ù n g đê đ o lư n íỊ vá đ ỉé u k h iê n tự đ ộ n g Do giá th n h ngày rẻ máy t í n h n g y n a y cò n đ ợ c đ íU t r u n g tà m n h iể u hệ th ố n g đ iể u k h iế n tự đ ộ n g K h i đ ợ c sử dụ n g m ột phần tứ đ iế u khiè n , máy tín h thường gÁn vào hệ thõng lớn n g i sứ d ụ n g th ò n g k h ô n g th ấ y dược cụ th è dã có m ộ t m y t í n h tr o n g T h í d ụ m ộ t m y t í n h o n -c h ip (m y t í n h đ ợ c c h ế ta o trê n m ộ t c h ip ) p tr o n g m ộ i m y g iậ t tự đ ộ n g đ ế t í n h to n t h ò i g ia n c ầ n t h i ế t c h o q u t r in h lồ m sạch, g iũ v d iể u k h iế n tốc độ đ ộ n g q u a y v t n c q u ầ n áo T r o n g t r n g hợp n y bà lìộ i tr ợ th n g k h ô n g q u a n tâ m tớ i v iệ c c i m y g iạ t đ ợ c đ iề u k h iê n b ỏ i m ộ t c c ấ u đ ịn h th ò i b ả n g k h í củ a n h n g n ầ m trư c đ â y h a y đ ã đư ợc đ iể u k h iể n b ỏ i m ộ• t b ộ» v i X ỉ í h iệ1 n đ ạ• i n h ấ t,* m iễ n h o ạ• t đ ộ• n g tố t ' M ộ• t t h í d ụ* đ iể n h ìn h c ú a v iệ c sử d ụ n g m y t í n h tr o n g đo lư n g đ iề u k h iế n tự đ ộ n g hệ th ô n g đ iể u k h iế n h c n h tự đ ộ n g tr ẽ n m ảy bay m in h hoạ đơn gián h ìn h 1.3 đ y v ị t r í c ủ a m y b a y (c h iế u cao, khoáng cách h cánh, khoáng cách lệ c h k h ỏ i tâm đưòng bav) tốc độ xác đinh hới k i th u ậ t vô tuyến khác liê n quan tới hệ thống đỉéu kh iể n hạ cánh trê n mẠt đfu thòìig tin vế VỊ tỉ-í cừa mãv bav cấp tớ i m áy tín h n è n g b iệt đẻ xác đ ịn h độ lệch trìn h bay Dó đỏ lệch VỊ i r í đo dược cúa m áv bay VĨI v ị tr í mà cần phai đạt C ác k è t q u t í n h to n đư ợc x u ấ t k h o i m y t í n h t í n h iệ u đ iể u k h iế n c ^ c p h ậ n iá i c ủ a m y b a y (n h c n h p h ụ , c n h i dộ cao, c n h i h n g ) n ế u c ầ n t h i ẽ t đ iỂ u c h in h c ò n g s u ấ t p h t c ú a đ ộ n g cơ- T t ca n h ầ n i đ iể c h ín h v ị t r í c ủ a m y b a y th e o c h iê u h n g cho dộ lệch ke trê n trò vẻ' khơiig Chương irìn h ĩĩiá y tín h ò dược lư u trử tro n g nhớ c h i đọc R O M V iệ c sứ d ụ n g m ả y tí n h tr o n g sơ đổ n y n h m tả n g t í n h t i i i c ậ y c ủ a hệ th n g , dê phòng kha nâng m ột tro n g m a y tín h bất ngò bị hỏng q tr ìn h diếu khiến b tể n Đ it u k h ỉè n c ỉ n h p h ụ hường O ié u k h iể n H inh 1.3 CPU CPU A B CPU c Điểu khiẽn hạ cánh tự động tiên máy bay bàng VI tinh C ă n v o cá c c h í tiê u vê k íc h th c, g iá t h n h , t h iế t b ị n g o i VI k é m th e o v h iệ u suất; m áy tín h ngày dưỢc phân ỉám loại: máy tinh ỉớn (m ainíram eA m áy tính nhỏ (lĩìin ic o m p u te r) m áy Vỉ tỉn h hay máy líĩih cá nlìán (m icro Computer hay personal coinpute r) M \ tin h lớ ĩi đ ợ c x â y d ự n g để g iá i cnc b i tn n lớ n VỚI tốc đ ộ r ố t n h a n h N ó th n g m việc vói bus dử liệ u lên tới 64 b it hoỈỊC VỚI nhó rấ t lớn Do có k íc h th c lỏ n C c m y t í n h n y ih ò n g d ù n g tr o n g n h ữ n g ứ n g d ụ n g q u n sự, t r o n g n g n h h n g k h ô n g , h n g h i k h í tư n g th u ý v n n g â n h n g , b ả o h ỉể m v v M áy tin h nhỏ ià m ộ t d n g th u hẹp lí n h n A n g c ũ n g n h k íc h th c c ú a m y t í n h lỏ n N ó đá Ị) ứng đúỢc cho ứng dụng vừa phái inà nêu cìùng máy tín h lỏn sẻ gây lãng phí Bus clử liệ u đ â y th n g có đ ộ d i Lừ 32 b it bô n liớ n h ò h ổ iì M y t í n h n h ó th n g d ù n g c h o m ụ c đ íc h t í n h to n k h o a h ọ c k i t h u ậ t h a y d iể u k h iế n q u a t r ì n h c ò n g n g h ệ M áy vi tin h s d ụ n g v i xử l i ỉà in dOn v ị xu ỉi t r u n g lã m , k íc h th c c ũ n g n h c ó n g s u ấ t tiê u tá n n h ò c h o p h é p d ù n g c h o m ộ t n g ò i C ũ n g có k h i m y v i t í n h m ộ t v ì đ iể u k h iế n tr o n g m ộ t h ệ th ố n g ló n Độ d i bus d ữ liệu th n g 32 (có th ê lè n tớ i 64 b it ) VỚI d u n g lư ợ n g n h ó v a p h ả i D o p h t tn ế n r ấ t n h a n h c h ó n g c ủ a c ô n g n g h ệ n h ữ n g n ủ m g ầ n đ â y n h g iớ i g iử a m y t í n h n h ó v m y v i tí n h n g y c n g b ị xo n h o đ i Lệnh M O V C X ,N n p c h o th a n h ghi c x L O O P T r ễ g iả m n ộ i d u n g t h a n h g h ỉ c x sơ' t h ò i g ia n m u ô n lặ p l i v ò n g t r ê L ệ n h đ i v n ế u n ộ i d u n g n y c h a b ằ n g n ó c h o c h n g t r ì n h n h y t i đ ịa c h ỉ lệ n h có n h ả n " T r ễ " C h n g t r ì n h k h i b ắ t VI x ứ l i c h y l ệ n h N O P v l ệ n h L O O P c h o đ ế n k h i n ộ i d u n g c ú a c x b ằ n g Đ ầ u t i ê n t a t í n h s ố c h u k ì đ n g h C t c ầ n đ ể tạ o r a k h o ả n g t r ễ m o n g m u ô V i, t h í d ụ ch o 8 c h y tầ n số M H z : Cy = 1000 tas /0.2 ^IS = 5000 chu ki B ó c t i ế p t h e o v i ế t s ố c h u k ì đ n g h đ ợ c đ ò i h ỏ i c h o m ỗ i lệ n h n h t r ẽ n S ơ' c h u k ì n h ị p đ ổ n g h ổ c h o c c l ệ n h c h i c h y m ộ t lầ n t r o n g v ò n g lặ p đ ợ c gọì overhead Cự L ệ n h đ ó M O V C X N c h iế m c h u k ì đ n g h T iế p t h e o t a x c đ ị n h sô' c h u k ì n h ị p đ ổ n g h x a y r a t r o n g v ò n g lậ p lệ n h N O P c h iế m c h u k ì , L ệ n h L O O P c h iế m 17 c h u k i n ế u n ó k h ô n g n h y lạ i n h ẵ n " tr ẻ " c h i c h iế m c h u k ì n ế u c ò n t r o n g v ò n g lặ p C ú n h ả y t h ự c r a d i h n v i h n g n h ậ n lệ n h p h i n p l i t đ ầ u đ ịa c h ỉ m i T r t h ò i g ia n r ấ t g ầ n k h o ả n g k ế t t h ú c v ò n g lặ p , t o n b ộ đ ò i h ỏ i h ế t 17 c h u k ì D o đ ó t a có t h ê d ù n g 17 n h l sổ c h u k ì c h o l ệ n h L O O P v b ù t r s a u c h o s ự k i ệ n t h ò i g ia n k ế t t h ú c c h iế m í t h n c h u krì t r o n g m ộ t v ò n g lặ p ỉà ; 12 c h u k ì T r o n g t r n g h p n y s ố C l = + 17 = T ố n g sô' c h u k i n h ị p đ ổ n g h đ ợ c t r ễ b ỏ i v ò n g lặ p b n g s ố t h ò i g ia n v ò n g lặ p c h y n h n v i t h ò i g ia n c h o m ộ t v ò n g Đ ể c h í n h x c p h i t r đ i 12 c h u k ì k h ô n g d ù n g đ ế n k h i c h y lệ n h L O O P c u ỗ ì c ù n g T ô n g s ố c h u k ì đ ò i h ỏ i ; C t = Co + N (C J - 12 c V ậy, N 一c 0 — + 12 ìS = D A h c\ 23 C ó t h ể n h ậ n đ ợ c m ộ t t h ò i g ia n t r ễ đ ủ d i b n g v iệ c đ ế m l ù i m ộ t t h a n h g h i h o ặ c m ộ t ô n h n o đ ó k h i lồ n g c c v ò n g t r ễ VỐ I n h a u , t h í d ụ ; s ỏ ' MOV BX.COUNT t r n g t h i CNTDN1; MOV CX.COUNT 4{COUNT1) CNTDN2; LOOP CNTDN ((17xC O U N T2)- 12)C0UNT1 DEX BX 2(COUNT1) JN2 CNTDN1 16(COUNT1)- 12 N g u y ê n tắ c đ â y n p c x số C Ư N T đếm lù i th a n h g h i c x m ộ t sô l ầ n b ằ n g C O U N T l Để xác đ ịn h sô' trạ n g th i mà chương trìn h chạy, quan sát thấy lệnh LO O P c h y C U N T lầ n c h o m ỗ i lầ n c x n p v i C O U N T l T ổ n g sỏ' t r n g t h i thái t ỏ i l ệ n h cuối c ù n g c ộ n g v i c h o l ệ n h M O V B X , C O U N T l Cách tô t n h ấ t để nhặn giá t r ị chưa biết C O Ư N T l C U N T C O U N Tl lầ n sô" c c t r n g c h ọ n m ộ t g iá t r ị n h F F F F h c h o C U N T v t ì m g iá t r ị C O U N T l K h i s d ụ n g v ò n g lậ p t r ễ đ ể tạ o c c k h o ả n g t h ò i g i a n c h í n h x c c ầ n l u ý : C c đ n v ị B I U v E U t r o n g v i x l í h o t đ ộ n g k h ô n g đ n g b ộ v ó i n h a u , d o v ậ y m ộ t sô' c h u k i n h ị p b ổ s u n g c ầ n p h ả i t h ê m v o c h o m ộ t sô' c h u ỗ i lệ n h V i m ộ t c h u ỗ i lệ n h đ ả c h o , c c c h u k i t h ê m v o l u ô n n h n h a u n h n g h iê n n h i ê n c c c h u k ì n y k h ô n g b a o g m c c số đ ã c h o t r o n g p h ụ lụ c - S ố c h u k i n h ị p đ ò i h ỏ i đ ê đ ọ c m ộ t t d ữ l iệ u t b ộ n h h o ặ c v i ế t m ộ t t t i b ộ n h p h ụ th u ộ c v o b y t e d ầ u t i ê n c ủ a t đ ợ c đ ặ t ỏ đ ịa c h í c h ẵ n h a y lé V i x l í 8 đ ò i h ỏ i t h ê m c h u k i n h ị p đ ế đ ọ c h o ặ c v i ế t m ộ t t đ ợ c đ ậ t ỏ c c đ ịa c h ỉ lẻ - S ố c h u k ì n h ị p đ ổ n g h ổ đ ò i h ỏ i đ ọ c / v iế t t h o ặ c đ ế n b ộ n h ố p h ụ t h u ộ c v o c c c h ế đ ộ đ ịa c h i d ù n g đ ể t h â m n h ậ p b y t e đ ó - N ế u m ộ t h ệ m y v i tín h đ ợc t h iế t k ế đ ể x e n v o tr n g th i đ ợ i tr o n g q u t r ìn h t h â m n h ậ p b ộ n h t h ì sẻ ỉ m t ả n g s ố c h u k ì đ ò i h ỏ i c h o t h ả m n h ậ p b ộ n h 3.14 M ụ c đ í c h c ủ a c c t ụ d iệ n n h ỏ đ ợ c n ố i g iữ a V c c v đ ấ t t r o n g c c s đ d ổ m c h i n c ủ a m y v i t í n h đ ể m g ỉ ? C H Ư Ơ N G 4, Các VI XỬ L Í VÀ BỒ NHỚ CHÍNH VImạch nhớ bán dẫn cótơc tương thích kích thước độ mửclơgic tr u y cặp cao, lượng tiê u th ụ th ấ p nhò tín h máy v i tính, nên th iế t kế làm nhớ (hay bộnhố trong) nằm trê n m ạch vói CPU Bộ nhó tạo thành từ mô-đun nhớ, cácm ô-đun th iế t kế lắp ráp sở chip nhớ có dung lượng độ dài từ hạn chế 4.1 C Á C C H IP N H Ớ B Á N D A N 4.1.1, Các loai vi mach nhớ Các VI mạch nhỏ gồm loại ROM RAM Riêng vối R A M lạ i có loại SRAM (RAM tĩn h ) DRAM (RAM động) \ Bộ nhớ có th ể đọc R O M IC d i y hâng) (Read-Only M em ory) loại có nội dung viế t sẵn lần k h i chế tạo giử m âi cố đ ịn h (non volatile) ROM lặp trìn h kiếu m ặt nạ chê tạo trê n phiến si-líc nhàm tạo tiế p giáp bán dẫn H i n h 4,1 Bô nhớ ROM diode điện theo chiểu (th í dụ, tra n s is to r, diode) tạ i điểm vắt chéo ma trậ n dảv dẫn hàng (từ sô' liệu) cột (b it sơ' liệu) th í dụ tron g hình 4.1 Tại đó’ điểm vắt chéo chứa diode sẻ mang thơng tin 0, điểm lạ i mang thông tin K h i lô i giải mà địa mửc thấp chọn hàng th ì th ế lơ'i dày b it phản ánh giá t r ị lưu trữ tron g chip nhố T rong trưòng hỢp chip lưu trữ từ nhớ, từ b it ỉà 010, 101 001 Các chip PRO M (Program m able ROM) cho phép người dùng ghi thơng tin lần Đó loại ROM nnà k h i sản xuất, tấ t càc điểm v ắ t chéo đặt diode tra n s is to r nỏi tiếp vói cầu chì hình 4.2 K h i cần ghi thông tin với mửc lôgic T , ỏ điểm vắt chéo th ì việc cho dòng đủ lỏn đ i qua làm cháy đứt cầu chì tương ứng ỏ điểm Rõ ràng loại PROM ghi thông Ún m ột lần khơng xố Các chip nhớ EPR O M (Erasable PROM) cho phép xố tia cực tím EEPROM (E le ctrica lly EPRO M ) cho phép xoá điện T rong chip nhớ này, thay cho diode tra n s is to r, điểm vắt chéo dừng tra n s is to r M OS có cửa chế tạo theo công nghệ PAM O ST (Ploating gate avalanche in je ctio n MOS transistor) h ìn h 4.3 Sơ' liệ u viế t vào điện lư u giữ theo kiểu cổ định Trong ô nhỏ dùng tra n s is to r này, H ì n h 4.2 Cáu chì điếm vắt chéo vái diode, transistor lưỡng cực transistor trường cực cứa dược nỏ'i với đưòng từ, cực máng nơi vói đường b it cực nguồn nơì với nguồn chuẩn COI nguồn cho mức lơgic c a (ílo a tin g gate) m ột vùng vật liệu thêm vào lớp cách điện cao cứa tran sistor Nếu cửa khơng có điện tích khơng ảnh hương tới cực cứa điểu khiến tra n sisto r hoạt động bình thưòng Tức k h i dây từ kích hoạt (cực cửa có điện th ế dương) th ì tra n s is to r thông, cực máng nguồn nối VỎI qua kênh dần dây b it có mức lơgic Nếu cửa nóì có điện tử với điện tích ârr., chủng ngăn trưòng điện điểu khiển cực cửa điều khiên dù dây từ có kích hcạt th ì củng khòng thể phát trưòng đủ mạnh với cực cửa điểu khiển để làm thơng transistor Lúc đưòng b it không nôi với nguồn chuẩn ô nhớ coi giữ giá t r ị lôgic Việc nạp diện tử vào vùng nổi, tức tạo ò nhó có giá t r ị lôgic 0, thực hièn bới xung điện có độ dài cỡ 50ms độ lớn +20V k h i đặt vào cực cửa máng Lúc điện tích m ang có nảng lượng lớn qua lớp cách điện đế (substrate》và cứa nối C húng tích tụ vùng cửa nốỉ giữ sau kh i xung chương trìn h tắ t Đó cua nối dược cách điện cao vói x u n g q u a n h đ iện tử khơng đủ n ăng lượng sau kh i lạnh di đế vượt ngồi lớp cách điện C húng sẻ giũ ỏ tron g thòi gian rấ t dài (ít nhấ t 10 năm) Đế xố thòng tin , tức ỉà làm m ất điện tích điện tử vùng cứa nối, phải chiếu ánh sáng tử ngoại u v vào chip nhớ N hững điện tử lúc hấp th ụ lượng nhảy lên mức lượng cao’ chúng sẻ ròi cửa cách thâm nhập vao Trong chip EPROM có m ột s ổ m bẳng th u ỷ tín h thạch a n h ánh sáng tu ngoại qua k h i cần xoá số liệu nhớ Với EEPROM, việc nạp điện tử cho cửa nối thực cách EPRỌM Bằng xung điện thê tương dô'i dài, điện tích mang n ă n g lư ợ ng cao p h t tro n g đế th ấ m qua lớp cửa ỏ x it tích tụ tro n g cửa Đế xố EEPR O M , lóp kênh màng mồng xit vùng cửa trả i xuống đế cực máng giữ vai trò quan trọng Các lớp cách điện ir tưởng được, điện tích mang c> thể thấm qua lớp phán cách vói m ột xác suất thấp Xác suất tảng lên k h i bể dày lớp guím điện th ế hai điện cực ỏ hai m ặt lớp cách điện tảng lên Muỏ'n phóng điện tíc i tro n g vùng nối, m ột điện th ế (- V) đặt vào cực cửa điểu khiển cực máng Lúc nà\ điện tủ áni tron g cứa chảy vê cực máng qua kênh màng mỏng ô -xit sỗ* liệu lưu giừ dược xoá Cáf chip ROM có thòi gian thâm nhập cỡ từ ns đến lõO ns Các chip R A M (Random Access M em ory) ỉà loại nhó ghi/đọc Đây loại n h k h c n g cỏ đ ịn h (volatile) tức t h ô n g tin trữ tron g bị đ i cát nguồn điện ni VI mạch R A M bán dẫn có loại; R A M tĩn h , viế t tá t SRAM (static RAM ) R A M động, đươc viét tá t D R AM (dm am ic RAM) Mộ ỏ nhớ SRAM lưu trữ thòng tm bỏi trạ n g th i m ột mạch lặ t (flip -flo p ) với lốì mct tro n g hâi mức lôgic cao thấp T h u ậ t ngủ "tin h " ráng k h i nguồn ni chưa bị cát nội dung ô nhớ vẩn giữ nguyên Trong k h i đó, nhớ D R AM lưu trữ thống t n múc diện áp trẽ n in ộ l tụ điện có điện dung c (th í dụ, mức điện áp cao trê n tụ đươc co giá tr ị thông tin , mức thấp 0) Mức điện áp c định bỏi lượng điện tíc ì Cị dược nạp trê n tụ (Ue 二 Q/C) N hưng lượng điện tích lạ i bị biến đổi theo thòi gian ự p ió n g nạp điện qua điện trở khố (có giá t r ị khơng thể vơ cùng) Vì phải đ ịrh kì nạp lạ i giá t r ị ban đầu cho tụ điện, không điện áp trê n tụ bị biến đổi làm đổi mức lôgic lưu trữ tạ i T h u ậ t ngữ "động" hàm ý chip nhố chưa bị cát điện nuôi phả 】 thưồng xuyên hồi phục thơng tin tro n g Q trìn h hồi phục gọi "ỉà n tư íi" nhỏ T ấ t nhiên việc viế t hay đọc m ột nhớ D R A M việc làm tươi nhò H in h 4.4 cho sơ đồ cấu trú c m ột phần tử nhỏ SRAM dùng mạch lậ t vỏi transisD r MOS Việc ghi đọc thông tin vào ô nhớ thực dây tín hiệu địa TIỞ thỏng tra n s is to r T T{J- Lúc thông tin từ tro n g nhớ đọc từ dây II- 8- 《TGNft\/lTịNH b it ghi vào qua H ình 4.5 ỉà cấu trú c cúa m ột phân tử nhớ D R AM Bình thưòng cá tín hiệu chọn T j T.ị khơng có Tụ c sẻ giữ điện tích mà có Diện tích giám (hoặc tả n g ) dần qua điện trớ tra n s is to r khoá K h i tru y ề n số liệ u đến dây ghi Lín hiệu cẩn ghi tín hiệu chọn Tj th i tụ c sẻ nạp (hoặc phóng) qua Tp Ta ghi dưọc thông tin vào ỏ nhớ Để đọc thơng tin ra, truyề n tín hiệu chọn mở T 3’ trê n dảy đọc có điện thê tương ửng vói diện th ế tụ c Nếu truyề n tín hiệu chọn đồng th i đến T j T đ iệ n ihè đọc đưa ghi lại vào c sau kh i dược khuếch đại lên Đảy ỉà việc làm tươi ò nhớ Dây chọn đia Dãy tử Dây dọc Dáy viết C họn đoc Ĩ C họn v ièt < k huếch dại H ìn h 遂 Phần tử nhớ SRAM H in tử DR 4.1.2 Tổ chức chip nhớ Các chip nhớ chế tạo gồm phận sau: M ột ma trậ n nhó gồm nhéí’ lưu trữ b it thi ti Các mạch lôgic giải mã địa ô nhớ Các mạch lôgic cho phép đọc v iế t ô nhớ Các mạch đệm vào/ra, mở rộng địa v.v M a -trậ n nhớ tổ chức theo tro n g hai cách: II Tồ chức theo từ với lựa chọn tuyến t í n h M ột ma trậ n có sơ hàng w sơ lượng từ nhớ, sô' cột B sỗ* b it tron g m ột từ Vậy cần giải má hàng cho phép chọn € s €• u Y4 IL w từ H ìn h 4.6 th í dụ với ma trậ n gổm từ (W = 8), từ dài b it (B = 8) XI cần giải mã đưòng địa để chọn tro n g IL niTTrr hàng Phương pháp dùng k h i tống sơ' từ w lớn cần m ột giải mã lớn bit to Itệu vAo/r Tổ chức theo kiể u g iả i m ã bước, đây, tổng sô' b it tro n g m ột hàng ma trậ n tạo nên từ vật lí M ộ t từ vật lí bao gồm s từ Hinh ị 4.6 TỒ chức ma trận nhớ theo vói sư chon tun tính lơgic cần tru y nhập đọc/viết, mổi từ lơgic trê n nói gồm B b it N hư cần h a i giải m ả: giải mã hàng chọn tron g w từ v ậ t lí g iả i mã cột gồm B dồn kênh từ s đường H ìn h 4.7 th í dụ với ma trậ n x tro n g h ìn h 3.6 tổ chức lạ i th n h ma trậ n từ X 16 bit So với cách tổ chức trên, thay cho giải mã từ ò với dây M a tr ệ n n h d tỪ K b tt oa li Ạ Ặ Ạ địa th ì giải mã hàng từ cần dây địa Bộ giải mã cột ỏ dồn kênh từ đường , dường dẫn đến b it tron g từ lơgic Trên hình ta thấy ô nhớ tô đậm tạo thành từ lơgic’ nhớ có đưòng gạch chéo tạo thành từ lôgic th ứ tron g từ G iể l m A c ộ t , b ộ d < n k é n h từ đ d n g vật lí thử gồm 16 b it nhớ Hình 4.8 sơ đồ kh ô i tổ chức m ột chip nhớ tro n g chân tín hiệu thám nhập ^ ~Ã~ "à " à " à ~ V ~à T T T T ▼ ▼ T • b lt s ế Itệu y/ầQÌn hàng R A S (row access strobe) thâm nhập cột H ình 4,7 Tổ chức ma trận nhớ theo kiểu giải mã bước CAS (column access strobe) k h i ỏ mức tích cực th ấ p th ì D R A M nhận địa đặt vào coi chúng địa hàng địa cột C hân WE k h i ỏ mức tích cực thấp cho phép viế t vào c iip nhó RÃS CÃS m m m m ỉM m sổ H ình 4,8 liệ u 0« Sơ đổ cấu tạo giản đá thòi gian tín hiệu chip nhỏ Hình 4.8 phải giản đổ th ò i gian tín hiệu tro n g q trìn h thâm nhập nhố Để tả ig độ tin cậy hệ thống, tro n g chip có m ạch tiền nạp (điện) có nhiệm vụ nạp cho th ế đưòng dây b it băng 1/2 Vcc trước k h i cho phép thâm nhập nhớ T hò i gian thâm nhập :hip nhớ T^cie tổng th ò i gian th â m nhập hàng Tra8, th ò i gian thâm nhập cột TcAs thci gian tiền nạp Ttịfan,p D) giá th n h rẻ tiê u th ụ lượng th ấ p íiê n D R A M chiếm m ột dung lượng lớn tro n g n h í T uy nh iê n tốc độ tru y cập D R A M lạ i chậm SRAM Vì có vấn đề phải cược quan tâ m tớ i chip nhớ chế độ hoạt động nha nh chế độ làm tươi H k ĩ th u ậ t thông dụng n hấ t để giảm trạ n g ih i đợi tốc độ tru y cặp chậm DRAM so với tốc độ vi xử lí c h ế độ trang c h ế độ cột tĩn h Vì sơ' liệu ổn đ ịnh có ỏ lơì sau k h i tín hiệu R A S xuống mức thấp với th ò i gian cỡ (thí dụ 100 ns) nên trước k h i hàng khác xâm nhập th ì tín hiệu phải nâng lên mức cao m ất m ột khoảng thòi gian giữ tạ i Thòi gian thòỉ gian tiể n nạp (thí dụ chừng 80 ns) Đ iểu làm cho tổng th ò i gian thâm nhập chip tăng lên.Vậy suy ràng từ số liệu đọc/viết tới ô nhớ trê n tran g (hàng) khơng cần thời gian tiền nạp lúc địa hàng chúng không m ất thòi gian gủi tín hiệu R AS Bằng sô' chip điểu khiển D R A M thích hợp cho phép đọc/viết sơ' liệu theo tran g khơng có trạ n g th i đợi chế độ cột tĩn h , thòi gian thâm nhập m ột hàng, chip điểu khiển tiến hành chuỗi tín hiệu đ ịn h địa hàng RAS cột CAS bình thưòng Nếu địa mà chip điểu khiển gửi có hàng th ì so sánh bên ngồi sẻ báo cho chip điều khiển Lúc chip giữ tín hiệu R A S CAS ò mức thâp gửi địa cột tớ i lô'i vào địa C hu k l iềm U d DRAM Ngay k h i v i xử lí tiếp tục thám nhập R vùng nhớ tra n g (hàng) chip ĐU [ tulA m tuol '」 à S [ _ y CÃS [ điểu khiển giử dây mức thấp Chư ' \ ' )0000Q( ,ũõTìOQÚOOỖỒS)ỊÍ)COOỜ]@r'^ ssssísỉỉỉssìĩĩỉỉr gửi tín hiệu địa cột tới DRAM (O) RAS-only Chế độ cột tĩn h thực khó chê độ tra n g C hu u U m (um C h u k llầ o í iu o l chạy nhanh khơng đòi hỏi xung strobe CAS H iện thơng dụng có phương CÃS [ pháp làm tươi D R AM là: kích hoạt tín hiệu >â c h i / A r 厂 giải mã hàng (RAS-only), kích hoạt tín hiệu (b) CAS-before-PAS giải mã cột trước hàng (CAS-before-RAS) _ C h u _C h u l t l lềm ? ^— 二\ làm tươi ẩn (hidden), G iản đồ xung phương pháp làm tươi hình 4.9 Phương CÃS[ ~ \ , pháp đầu thực chu trìn h đọc gỉả để [ làm tươi nhò mạch đ # n bên H 》 一 (c) Hidơen phương pháp sau cho phép hoạt động nhanh mạch làm tươi tích hỢp chip nhớ 厂 H ỉ n h Giản đồ thòi gian phương pháp làm tươi DRAM 4.1.3 T ổ chức nhớ vật lí tro n g m áy tín h Độ rộng bus địa CPU kiến trú c mạch đ ịnh dung lư ợng nhớ vật lí m áy vi tính T h í dụ, 8086/8088 có bus địa rộng 20 b it nên sử dụng : tối đa 2^0 : M byte nhỏ vật lí; 80266 có 24 đưòng địa nên quản lí tối đa 16 M byte nhớ k h i vi xử lí từ 80386 có tới 32 đưòng địa nên quản lí tới G byte nhớ v.v Bộ nhớ vậ t lí tro n g máy tín h th iế t kế trê n sở ghép chip nhớ với M ỗ i c h ip nhớ có sơ' từ độ dài từ nhớ hữu hạn M ộ t chip nhớ tổ chức theo n từ nhớ, m ỗi từ gồm m b it có dung lượng m n b it Các chip thưòng tổ chức theo b it (m = 1), theo n ib b le (m = 4) theo byte (m = ) T h í d ụ ’ chip 256k X có 256k từ nhớ, từ b it; chip 32k X có 32ik từ nhớ, từ b it Nếu độ dài từ m bể rộng ô nhỏ (th í dụ b it = b yte tro n g rniáy IBM /PC) số từ nhà n chip nhớ không gian địa mà v i xử lí quản lí th ì Vấn dẽ nỏ'i giừa VI xử lý chip nhó rấ t đơn giản.Các đưòng dây địa chì lơi CPU nóì vJi cáư: đưòng dây địa chi tư ơn g ứng lô'ivào chip T ro n g thực tế có khác, cácchip nhớ th ò rg có s ố từ n cũ n g n hư độ d ài từ m k h ác n h au n ên p h ải gh ép n h iểu chip VỚI n h a u để đủ dung ỉượng nhớ cần thiết Lúc phải tính' đến phương pháp ghép nối chip để tạo thành nhớ có sơ' từ củng độ dài từ cho yêu cầu hệ xử lí а, T n g đ ộ d i từ d liệu Néu độ dài từ cúa m ột chip m bit vói bus sơ liệ i rộng k.m b it ta chí việc phép k chip nhớ đưJc, với điểu kiện tín hiệu chọn chip cs trê n \ chip phải kích hoạt thòi H ình 4.10 th í dụ ghép c h ip 'k X đè có nhớ Bus sỏ' liệu ròn^ Ik X ;6 cho VI x lí có b u s H inh 4.10 Bô n h Ik X 16 b i t dừ liệu rộng 16 bit б, T n g só n h Nêu dùng 2*" chip nhỏ chip có dung [ưạng n.in bit, ta tảng sỏ' từ n h (ĩHỗi từ d i m b it ) lê n 2k lầ n b ằ n g gif.i mã địa chi có k đưòng địa chi vào chọn số 2^ đường H ình 4.11 u sơ đồ th í dụ đơn gián nhỏ c ó d u r g lư Ợ n g k X chip rhỏ (=■ ' 二! đư ợc th iế t k ế từ k = u cỏ dung lượng I k X & Bộ g iả i mẳ dược thự c h iệ n qua còng NOT tức ỉà chi có chip rhớ luân phiên chọn ỏ thòi đếm, 1024 ò nhớ chip phía (có địa từ OOOh + 3FFh) chọn k h i AIO 1024 nhớ chip bên dưỏi (có địa chi 400h -í- 7FFh) chọn k h i A IO 二0 vả 二1 c, C ác m ỏ -d u n n h Bệ rihớ DR AM thường t h iế t kế thành mô-đun nhớ cài đặt trê n mạch Đó "th a n h " nhớ hàng chán S IM M hàng chân D IM M RAM v.v, N hững máy tín h tiơ n g thích IB M cỏ kiểu S IM M , 30 chân (9 b it liệu) 72 chân (36 b it dừ hệu) N hữni : mảy dùng P entium lạ i phó biến D IM M VỎI 169 chản (64 b it dử liệ u không kiểm tra chẵn lỉ) 72 chân (có kiểm tra chẵn lẻ) T ố độ tru y cập cúa mơ-đun biểu th ị đơn vị th ò i gian na.nõ giày H iện trê n : th ị triờ n g có sản loại có tơc độ tru y cập từ đến 60 ns Cic chip D R AM nhó hầu hết sử dụng loại PPM RAM (Fast Page-Mode R AM ) cỏ tốc độ làm việc bus không 30MHz C húng làm việc tô t với CPU nện có tốc độ xứ lí nhanh 6 M Hz Vì vậy, thòi gian gần đòi loại RAM g h i trưỏc liệu EDO RAM (Extended-D ata-O ut RAM) Đây SIM M D IM M đặc b iệ t cho phép định giò trù n g lặp tru y xu ấ t liên tiếp T h iế t kẽ' loại dựa trén sở thông kê thực tế sau: k h i CPU cần tru y xuất dử liệu ỏ nhớ th ì có nhiểu khả nâng củng cần tru y xu ấ t tạ i nhó có địa lân cận Đế có địa chi nhớ m ới nhanh hơn, EDO RAM cấu tạo cho giừ thông tin vế địa ô nhớ trước EDO R A M củng loại PPM RAM lưu trử hệu tạ i đầu ra, giữ cho chúng đủ lâu để tín hiệu tỏi CPU cách đảm bảo EDO RAM cho phép hiệu suất hệ thông tảng từ 15% đến 40% M ột nhược điểm EDO RAM k h ô n g có tín h k iểm tra c h ẵ n lẻ k h ỏn g hỗ trỢ m ạch ch ín h có tơc độ b u s cao 66 M Hz Gần xu ấ t loại mô-đun SDRAM tương tự EDO RAM cho phép truyền liệu hàng loạt tôc độ rấ t cao cách sử dụng ghép nôi nhịp hồ tốc độ cao Những SDRAM cho phép chạy với tốc độ bus lên tới 10 M Hz 4,1.4 T ổ chức bâng nhớ Tuỳ thuộc vào độ rộng bus liệu yêu cầu cụ thể việc tru y xuất nhớ mà nhớ củng tổ chức theo bảng nhố T hí dụ, vể cách tổ chức bảng nhớ tron g nhớ máy tín h 8086 V ì 8086 VI xứ lí có bus liệ u 16 b it (rộng b y te) n ê n v ề n g u y ê n tá c n ó tr u y x u ấ t c c từ (w o r d ) có đ ịa c h i c h ẵ n c h i tr o n g chu kì bus tron g k h i tru y xu ấ t từ có địa lè phải m ât chu k i bus Đê đọc/viết từ chi tro n g chu k ì m áy, nhớ iM b y te = 048 576 byte chia th n h h a i bàng, bảng 524 288 byte h in h 4.12 BAng cao cAc byic !• B in g th ip cAc by1« chắn 8086 :h chỂil «w— AI AO ÌHl IH? J5 D,» cs ĐỊa chì ŨOOO 0000 0001 0001 ' liệu • rT t wono • YTI WORO 0 Kì sỏ chu ki b u t Oưcmg %6 liệu dưọc dùng 0 t 1 thử thủ hai 00-D7 DO-DỈS D7-D1S DCVD7 D7-0>& H inh 4.12 Chia nhó thành băng để truy xuất từ Các đưòng sơ' liệu bảng chẵn nơì tói đường thấp D7-D0 bus dử liệu 8086 Các 'đưòng sơ' liệu bảng lẻ nối tởi đưòng cao D15-D8 Đường địa AO dùng phép (enable) băng thấp k h i ỏ mức lơgic Các đưòng địa lạ i từ A l đến A 19 dừng để chọn địa cần tru y nhập bảng T ín hiệu BHE đưa từ 8086 thòi gian vói tín hiệu địa qua mạch chơ't nhò xung chơt địa A LE Bảng h ìn h củng mức lôgic AO BHE với loại thám nhập nhỏ khác Nếu đọc/viết byte từ địa chẵn (th í dụ lệnh thực M O V AH ;D S;BY TE PTRỊOOOO]) AO BHE = ; băng thấp phép báng lẻ cao bị cấm v i xử lí tự động tru yề n byte số liệu từ đưòng số liệ u thấp tới A H ghi AX Nếu tru y nhập từ (th í dụ, lệnh M O V AX,DS;W ORD PTR[0000]), hai AO BHE bàng sẻ phép, byte thấp tru yề n vào A L , byte cao vào AH Trường hỢp khác, kh i tru y nhập vào byte lé (th í dụ lệnh M O V A L ’DS:BYTE PTR[0001])’ th ì A0=1 BHE = Do băng thấp bị cấm byte liệu tru yề n vào băng cao (lẻ) đưòng từ D15-D8 vào ghi AL Cuối cùng, k h i tru y nhập từ lẻ (th í dụ, lệnh M O V AX,DS:W ORD PTR[0001]), cần phải m ất chu kì bus Trong chu kì thứ nhất, 8086 địa OOOlh, AO 二1 BHE =0; m ột byte từ địa chi OOOOlh đọc vào 8086 qua đường dây D15-D8 copy vào AL Trong chu kì bus thử hai, 8086 gửi địa 00002h Vì địa chẵn nên AO T u y nhiên th â m nhập byte lúc nên BH E Byte thứ hai đọc vào 8086 qua đưòng liệu D7-D0 copy vào AH L í mà AO BHE th iế t kế hoạt động đê trá n h viế t byte không mong muôn vào vùng nhó xác định k h i 8086 viế t byte Để hiểu điểu ta thử nghĩ điều xảy k h i băng nhớ phép k h i viết CPU viết byte tới địa chi 00002h VỚI lệnh M O V DS:BYTE PTR[0002],AL Số liệu từ A L ẻ viế t vào địa 00002h bình thường N hưng bảng cao đưỢc phép nên sô liệu ngẫu nhiên trê n D15-D8 viết vào địa 000G3h K h i 8086 th iế t kẽ cho BHE = tron g st q trìn h viê t byte th ì bảng cao bị cấm điều vừa kể không xảy 4.1.5 Bộ n h cache Ta biẻt SRAM chế tạo từ mạch nhớ bán dẫn mạch lặt, có tốc độ tru y cập nhanh tiêu tôn lượng giá thành cao Vì DR AM đưỢc chế tạo nguyên tắc nhớ điện tích nạp tụ điện, tieu thụ công suất thấp giá rẻ dược sử dụng làm nhớ T uy vậy, DR AM có tốc độ tru y cập lạ i chậm so với SRAM Để tăng hiệu suất sử dụng D R AM có nhiểu phương pháp nhằm làm giảm thòi gian làm tươi (refresh) phương pháp xám nhập cột tĩn h , phương pháp đan xen VỐI tra n g v.v… áp dụng Phương pháp sử dụng nhỏ cache m ột cách tăng hiệu suất nhớ rấ t phổ biến Cache lượng SRAM nhỏ (có íốc độ Lruy cập nha nh》cùng điểu khiến đặt CPU nhó gồm DRAM (có tốc độ tru y cập chậm hơn) nhằm làm tăng hiệu suất hệ thông nhớ Cache chửa thông tin vừa đưỢc CPU sử dụng gần đáy K h i CPU đọc/viẽt liệu sè dưa địa chi chương trìn h tới điếu khiển cache Nếu xác địn h ràng liệu có địa chi vào cache - gọi írủng cac/ie (cache h i t ) CPU thực chu kì bus đọc/viết liệu khơng có chu kì đợi cache (vì SRAM có thòi gian xám nháp nhanh) Ngược lạ i’ k h i th ấ y ràng khơng có địa liệu cần tru y nhập tron g cache gọi lả trật cache (cache miss)- CPU tru y cập nhớ VĨI m ột vài chu kì đợi (vì DR AM có th ò i gian thám nhập chậm hơn) Hiệu suất cache phụ thuộc vào ti số cache h it trẽn cache m iss Với hệ thôVig cache nay, tỉ sỏ' thưòng đạt tố'i 90% Cache tồ chức th n h dòng cache (cache line), dòng nhận thơng tin từ nhố lưu trữ (đệm) lạ i tron g hoạt động đọc/viết Kích thước m ột dòng tuỳ thuộc vào dung lượng liệu tro n g CPU dung lượng cache cấp CPU (là cache tích hợp chip vi xử lí) Trong 80386, dòng cache rộng 32 b it (4byte), vói 80486 128 b it (16 byte) P entium 256 b it (32 byte) M ỗi dòng cache đưỢc nạp đầy liệu lầ n CPU tru y cập nhỏ, không phụ thuộc vào sô'byte đọc/viết CPU lần tru y cập nhó Kích thưỏc nhá cache lốn làm táng hiệu suất cache lượng thông tin lư u trữ tro n g m ỗi lần xảy cache miss lớn Vì lệnh thường gồm địa liên tục với nên kích thưóc dòng lốn có thê có m ột tỉ lệ cache h it cao Có phương pháp th iế t kế cache; ■ V/rite-Through Trong đó, k h i xảy cahe h it, điều khiển cache cặp nh ậ t nội dung nhớ cache, thòi củng chuyển hoạt động ghi CPU tớĩ nhớ để đảm bảo tín h nhấ t quán cache nhớ T h iế t kế đơn giản hiệu suất thấp phải tru y cặp nhớ có tốc độ chậm • Posted-V ỉrite-Through ; Hầu hết hệ thông cache sử dụng phương pháp Nếu xảy cache h it, điểu khiên cache viế t từ mỏi tới cache vói chu ki bus khơng có trạ n g thái đợi báo cho 80386 biết ràng việc viế t nhó xong Nếu xảy cache miss, báo cho CPU Toàn tác vụ lưu vùng đệm để sau điểu khiển cache viế t từ liệu vào nhó Q trìn h viết tron g st (transpa re nt) đơi vỏi vi xứ lí trừ k h i nhớ vẩn tham gia vào hoạt động viế t trước Như vậy, phận khác không sử dụng bus hệ thống trin h w rite -th ro u g h hồn thành ■ Vỉrite-back Bộ nhó sẻ chi cập nhật k h i cần th iế t Bộ nhố đưỢc ghi kh i tru y xu ấ t đọc thực đơn vị làm chủ bus khác đôi VỚI địa chi nhớ mà chứa liệu củ (so vối liệu tương ửng nhớ cache), hay k h i dòng cache chứa thông tin cập nhật sáp sửa bị ghi đè lẽn thơng tin củ Mỏi dòng cache nhặn diện bàng thẻ (tag), nơi cất giữ địa chi liệu củng thơng tin tìn h trạn g bố sung Trong cache cấp (là cache láp trèn bán mạch chính), thé nằm nhó riêng biệt tạ i ộ điểu khiến cache (có tốc độ tru y cập chí nhanh nhớ cache) Trong k h i tru y tìm địa tron g nhó cache, địa khơng đọc từ thẻ mà so sánh với địa chí cúa tru y xu ấ t cụ thể bàng cách sử dụng so sánh T ấ t nhiên việc m ất thêm khoảng thòi gian bù lại bơi tơc độ tru y cặp nhanh cache Bộ điều khiến cache nằm tron g CPU (vói cache cấp 1) m ột vi điều khiển lắp bán mạch (vâi cache cấp 2) Bộ có chức nâng điều khiển việc liên lạc với CPU củng thông Ún đến đệm trữ dòng cache H ìn h 4.13 m ột th í dụ sơ đồ tố chức nhớ 80386 k h i sử dụng cache bus dia chì 32 blt Đi«u khlèn DRAM V (NẦ81I1 INâlClỉ Bộ d iiu lihièn RAM thẻ CACHE SRAM 32K b yt* ■Aỉ CAS BÓ nhà chinh DRAM IM ^ 32 INAÌLI T \ but % 6lỉèu 32 bH H ì n h 4,13 Bộ nhớ sử dụng RAM cache Để theo dồi vùng nhỏ diện RAM cache, điểu kh iể n cache sứ dụng th m ục cache m ột nhỏ lắp vi mạch điều khiển cache M ỗi vùng tro n g cache đại diện bơi điếm vào thư mục Đ Ịrih dạng xác cho điểm vào th m ục phụ thuộc vào sơ đồ cụ thể' cỏ sơ đồ cho cách ihửc tổ chức cache sau a, C ache n h x a trư c tiế p (d irect m a p p e d cache) Có dùng sơ đổ hình 4.14 làm rnột th í dụ cho nhớ cache 32 kbyte láp cho VI xứ lí 80386 Đây vi xứ lí 32 b it địa chi nên qn lí tới '*" 二4Gbyte nhớ Nó củng có bus liệu rộng 32 b it nên cho phép đọc byte lần từ nhớ Như nhóm byte song song th ì dược gán cho dòng cache Bộ nhớ cache 32 kbyte phán thành k dòng, dòng byte Các dòng n ày lạ i xắp th n h 1024 tập hỢp (set), tậ p g.ồm dòng Bộ đ iểu k h iến ca ch e COI G b vte nhớ n hư 2*7 二 131 tra n g nhớ m ỗi tr a n g b ằ n g 32 kbyte kích thước nhớ cache Việc ánh xạ trực tiếp có nghĩa ỉà dòng đanh sỏ' tron g tra n g nhớ nhớ luòn copy tới irù t dòng tương ửng cache T h muc bên tr i h ìn h đưỢc d ù n g đế theo dỏi dòng nhớ copy vào nhớ cache Thư rnục chứa điếm vào 26 b it cho mồi tập dòng cache 17 b it cao cũa điêm vào thư mục thè (tag) Thẻ dùng đế nhặn dạng tra n g n:\ố nhớ mà dòng h 3ặc tập dòng Dị4 cKi cach* t I k tư kép cache cược copy vào Mỗi đ:ểm vào thư mục củng có b it thè hỢp lệ rrrn m I 1 M 1 rn T T T T ĩT T T (Lag vaiid b it》vả tám b \t d ò n g hỢp lệ th« 17 bil ! Irong 2" Usrtg (line valicỉ bit), mồi bìt cho dòng dia chi nhom 1024Ị chọn B diiong tron g up K h i 80386 gứi địa 32 bit dê đọc m ộl từ từ nhớ, H ì n h 4.14 Tỏ chức cache ánh xạ tj-ực tiếp 32 kbyte b it địa -hi A31-A15 đại diện cho tra n g nhà chính, bu từ A14-A5 dại diện cho tập chửa m ột dòng mong muôn b it từ A4-A2 nhận dạng số dòng táp chứa từ liệu cần tru y nhập Bộ diều khiên cache trưóc tiên d ù ig b it địa chi từ A14-AÕ đẻ chọn điểm vào thư mục cho tập chứa dòng dược dịn h vị Sau dó so sánh với 17 b it địa chi từ 80386 vối thê 17 b it lưu trử iro n g diếm vào thư mục Nếu tương dương, tiếp tục kiểm tra b it thẻ hợp lệ Nếu b it đươc đặt, sẻ kiếm tra b it dờrự hợp lệ cho dòng dược định vị bơi b it từ A4-A2 Nếu tấ t cá thẻ dòng hợp lệ dòng dc liệu đă ó cache có nghĩa xảy cache h it Trong trưòng hỢp nảy, điều k h e n sẻ đưa b it địa từ A14-A2 đến nhớ cache cho phép nhố cache xuất từ cần I r u / nhẠp lèn bus sỏ' liệu Nếu 17 b it cao địa chì từ 80386 khơng giơng thẻ thư m ụ: (bit th ẻ ,-h n g hỢp lệ) h oặc b it d òng ch o d òn g đ ịn h vị k h ơn g hỢp lệ th ì h o t đ ộng đọc (ache m iss Trong trư ờng hợp này, điểu khiên cache gửi m ột địa toàn từ 80386 ÚI điều khiển D R AM nhó Bộ điều khiến DRAM điểu khiến nhớ ch ín h X iất liệu tron g d ò n g đ ịn h vị lên b u s liệu K hi dòng liệu n y x u ấ t h iệ n , điểu khiến cache kích hoạt (enable》bộ nhớ cache, nhằm làm cho dòng củng v iít vào cache củng vào 80386 Nó đồng thòi cập nhặt thư mục cache đê th ị dòng báy giò dã tron g cachí: Nếu dòng m ột phần cần đến lần đọc trực tiếp từ cache K h i 80386 viế t từ tới nhớ, điếu khiến cache thu tóm địa từ hệu rôi báo cho 80386 việc tru y ề n hồn tấ t Sau kích h o t nhố c h in h nhằm cho từ liệu viết tối địa xác nhớ Nếu từ liộu diện cache, vần dược viết vào cache đợi trừ nhố vấn bận VỚI xử lí posted-write khơng đòi hỏi bất k ì trạng thái việc viế t trước ò, C a ch e liên hỢp tậ p h a i h n g M ột khó khản VĨI tố chức kể k h i chương trìn h sứ dụng dòng đánh số từ trang nhớ lúc phải tráo đổi dòng nhớ cache Để tránh điều phải dùng sơ đồ tổ chức cache liên hỢp hàng (2-way set associative cache system) hình lõ đáy dùng nhố cache VỐI thư mục cache tách biệt nhằm cho dòng từ tran g khác ghi vào m ột lúc Thư m ục c « c h 參 nộ< tro n g 823S& Bộ nhở chinh DRAM GbylE 2** trang ■ 16 kbyt« f tn n g ItẠu ngoại SRAM Đ|« c h i c«ch« 厂 (1 ,ố'4 litử k é p ),) M 1 I 1 11 ỉ ỉ 1111 1 LTi L i 11 i n —_ k / 入 ^ Thé t bit (1 %6 H ì nh 4.15 trang) Oia c h i nhớm c h o n dòng (1 SỈ2 trộng 8) Tô chức 》 cache liên hỢp dòng M ỗ】 nhớ cache có kích thước bàng m ột nứa so điều khiến cache COI VỐ I cache ánh xạ trực tiêp N hư vậy, bộ nhớ gồm 262 144 trang, trang gồm 4096 dòng Để nhận diện số tra n g này, thẻ điểm vào thư mục cache chửa 18 b it M ỗi điểm vào thư mục hệ thơng củng có b it thẻ hợp lệ, b it dòng hợp lệ b it LR Ư (least recently used bit) Xét trìn h đọc liệu K h i 80386 xuất địa chi, điểu kh iể n cache dùng b it địa từ A13 đến A15 đế chọn điểm vào thích hỢp thư mục cache Sau sẻ so sá n h 18 b it cao củ a địa từ 8 VỎI th ẻ tron g m ỗi điếm vào th m ụ c ch ọn N ế u m ột thẻ phù hỢp, điểu khiển kiểm tra b it thẻ hợp lệ tro n g điểm vào thư mục dó Nó kiểm tra b it dòng hỢp lệ cho dòng diện b it địa chí từ A4 đến A2 Nếu b it đật điểu khiển cache xuất b it địa chi từ A13 đẽn A2 tỏi cache liên quan với thư mục cho phép cache xu ấ t từ liệu mong muôn bus liệu Nếu từ liệu tìm thấy cache A th ì bũ LRU điếm vào thư mục đặt để th ị cache A vừa sủ dụng Nếu từ liệu tìm tro n g cache B th ì b it LRU đặt đế chi th ị cache B vừa inỏi sử dụng Cơ chế dùng để xác định cache sứ dụng để gio m ột dòng mói đọc vào từ nhó K h i hoạt động đọc xảy cache niiss,bộ điều khiển cache gừi địa chi tín hiệu điều khiển mong mn lới nhớ đế đọc dòng chứa từ dử liệu mong m n.K hi dòng xuất bus dử liệu, điểu khiển cache viế t tới cache sử dụng lâu cập nhật điểm vào thư mục tương ứng Nếu điều khiến cache phát thẻ cho trìn h đọc xác m ột b it dòng hợp lệ khơng hỢp lệ, đọc dòng từ nhớ viết vào nhớ cache mà th mục chứa thẻ Điều đảm bảo dòng liền kề từ tra n g nhó kết thúc cache Dối với hoạt động viết, tô chức cache liên hỢp hàng sử dụng th iế t kế kiểu postedvvnte-trough nói Bộ điều khiển cache ln viết từ liệu tới nhớ từ diện cache th ì cập nhật từ cache Tổ chức cahe liên hỢp hàng đơn thuần, mỏ rộng lô chức liên hợp hàng Bộ nhớ cache chia thành khơi có kích thước nhớ xem chia thành tra n g có kích thưóc VỞI kích thước cúa khối Tổ chức cho phép khả lin h động loại cache liên hợp hàng c, C a ch e liê n h p h o n to n (F u lly associative cache system) H ìn h 4.16 chi sơ đồ khô'i hệ thông đây, khơ'i byte dòng từ nhớ có thê -viết vào vùng cache _ OMOIỈX N O O M \7ìế 00ÌQ\7^ th i th * 30 ta H ìn h 4.16 Tố c h ứ c cache liên hỢp h o n tồn Hệ thống có m ột bus địa chi 32 b it có thê định vị 4Gbyte nhớ hay iG ig a byte nên cần thê dài 30 b it để nhận diện khơi hoậc dòng byte Vì iG b y te ]。 dòng lưu trữ tro n g cache M ổi điểm vào thư mục phải có 30 b it cho thẻ b it dùng để theo đỏi dòng dùng gần đảy nao Cache Hên hợp hồn tồn có ưu điếm giữ dòng đánh sô' vài tra n g khác th ò i gian NhưỢc điểm 30 b it cao địa nhỏ gửi CPU phải so sánh với tấ t cá thẻ tron g thư mục để xem liệu dòng dừ liệu có diện eaehe hay không Điểu làm m ất thêm nhiều thòi gian Cũng vậy, k h i cache loại chứa đầy dừ liệ u th ì vài th u ậ t giải phải đưỢc sử dụng để xác định xem dòng bị viết đè lên kh i m ột dòng phải cần viết vào cache từ nhớ T h u ậ t giải thông dụng nhấ t th a y th ế dòng già n h ấ t vỏi dòng CÀU HỎI, BÀI TẬP VÀ THỰC HÀNH 4.1 Hảy th iế t kế mạch giải mã tạo xung chọn chip nhớ dùng cống NO T cống N A N D lô'i vào cho địa 300h 4.2 Hãy thiết kế tố chức nhớ theo kiểu giải mã tuyến tính giải mã bước cho nhớ 16 từ từ bit So sánh ? Hãy th iế t kê Lố chức nhỏ theo kiểu giải mã bước cho nhỏ 1024 từ từ bìt So s n h VỚI k i ề u g i ả i m ả t u y ê n t í n h ? 4.4 Giải thích tạ i bàng nhó hoạt động theo mode tra n g lạ i cho phép CPU thám nhập khơng có trạn g th i đợi ? 4.5 Phán biệt khác mode tra n g mode cột tĩn h ? 4.6 Bộ điểu khiển cache lưu trữ dòng từ nhớ vào cache th ế ’ 4.7 Với hệ thống cache ánh xạ trực tiếp, điểm vào tron g Lhé RAM đại diện cho ? 4.8 Trong hệ thòng cache ánh xạ trự c tiếp, chi có khối nhớ với số đặc biệt diện tro n g cache m ỏi lần T ro n g hệ th ô n g cache liê n hỢp h àn g ngưòi ta kh ắc phục vấn để thê ? 4.9 Xem lạ i chương đẽ mô tá cách dùng b it chẵn lè để kiểm tra lồi RAM cúa máy VI lín h ? 4.10 K h i sứ dụng mã H am m ing đé kiếm tra lỗi DRAM phái cần b it cho lặp mà muôn phát sứa m ột lỗi b it đơn tron g từ dừ liệu dài 64 b it ? ...TS T R Ầ N QUANG VINH n g u y ê n lí phần V À Cứng ' ^ K Ĩ THUẬT GHÉP Nối MÁỸ VI TÍNH ( T i b ả n n ĩh ứ n h ấ t) N H À X U Ấ T BẢ N G IÁ O D Ụ C... ộ t đ ô ĩ tư ợ n g cụ thê p h ầ n cứng m áy vi tín h m ộ t ứ ng d ụ n g k ĩ th u ậ t ghép nối P h ẩ n m ột, t chương ĩ đến ch ương mô tả vê phẩn cứng m áy vi tính n h ữ n g vấn đề liê n q u a... vấn đề liê n q u a n đến hoạt động bên tro n g vỉ xử lí P hẩ n hai, từ chương đến chư ơng 17 có nội d u n g k ĩ th u ậ t ghép nơĩ máy vi tính P hẩ n gồm chương 18 vá 19 m ô tả c ổ c c ổ n g cự

Ngày đăng: 06/01/2020, 23:44

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan