Na čo slúži počítačová ROM? Pamäť iba na čítanie (ROM alebo ROM)

Štruktúra mikroprocesora Riadiace zariadenie Ovládacie zariadenie je funkčne najzložitejšie PC zariadenie. Generuje riadiace signály, ktoré prichádzajú cez zbernice inštrukčných kódov do všetkých blokov stroja. Zjednodušená funkčná schéma riadiacej jednotky je na obr. 4.5. Prezentované tu: Obr. 4.5.Zväčšená funkčná schéma ovládacieho zariadenia Príkazový register– pamäťový register, v ktorom je uložený príkazový kód: kód vykonávanej operácie a adresy operandov zapojených do operácie. Príkazový register sa nachádza v časti rozhrania MP, v bloku príkazového registra. Prevádzkový dekodér– logický blok, ktorý v súlade s operačným kódom (OPC) prijatým z príkazového registra vyberá jeden z mnohých výstupov, ktoré má. Firmvér Pamäť iba na čítanie– vo svojich bunkách ukladá riadiace signály (impulzy) potrebné na vykonávanie operácií spracovania informácií v blokoch PC. Impulz zvolený operačným dekodérom v súlade s operačným kódom načíta požadovanú sekvenciu riadiacich signálov z mikroprogramovej pamäte ROM. Uzol generovania adresy(umiestnené v časti rozhrania MP) je zariadenie, ktoré vypočítava plnú adresu pamäťovej bunky (registra) pomocou údajov pochádzajúcich z príkazového registra a registrov MPP. Dátové, adresové a inštrukčné kódové zbernice– časť internej zbernice rozhrania mikroprocesora. Vo všeobecnosti riadiaca jednotka generuje riadiace signály na vykonávanie nasledujúcich základných postupov:
  • vzorkovanie z registra počítadla adresy príkazu MPP, adresy bunky RAM, kde je uložený nasledujúci programový príkaz;
  • vyzdvihnutie kódu ďalšieho príkazu z buniek RAM a prijatie príkazu na čítanie do príkazového registra;
  • dešifrovanie operačného kódu a charakteristík zvoleného príkazu;
  • čítanie z buniek ROM mikroprogramu zodpovedajúcich dekódovaným riadiacim signálom operačného kódu (impulzom), ktoré určujú postup na vykonanie danej operácie vo všetkých blokoch stroja, a posielanie riadiacich signálov do týchto blokov;
  • čítanie z príkazového registra a registrov MPP jednotlivých komponentov adries operandov (čísel) zapojených do výpočtov a vytváranie úplných adries operandov;
  • vyzdvihnutie operandov (na vygenerovaných adresách) a vykonanie danej operácie spracovania týchto operandov;
  • zaznamenávanie výsledkov operácie do pamäte;
  • vytvorenie adresy nasledujúceho príkazu programu.
Aritmetická logická jednotka určené na vykonávanie aritmetických a logických operácií transformácie informácií. Funkčne sa ALU (obr. 4.6) zvyčajne skladá z dvoch registrov, sčítača a riadiacich obvodov (miestne riadiace zariadenie).
Ryža. 4.6 Funkčná schéma ALU Sčítačka – výpočtový obvod, ktorý vykonáva procedúru pridávania binárnych kódov prijatých na jeho vstupe; Sčítačka má kapacitu dvojitého strojového slova. Registre - vysokorýchlostné pamäťové bunky rôznych dĺžok: register 1 (Rg1) má kapacitu dvojitého slova a register 2 (Rg2) má kapacitu slova. Pri vykonávaní operácií sa prvé číslo zapojené do operácie umiestni do Pr1 a po dokončení operácie sa umiestni výsledok; v Pr2 – druhé číslo zapojené do operácie (po dokončení operácie sa informácie v ňom nemenia). Register 1 môže prijímať informácie z kódových dátových zberníc a zároveň do nich odosielať informácie iba z týchto zberníc; Riadiace obvody Prijímajte riadiace signály z riadiaceho zariadenia cez inštrukčné kódové zbernice a konvertujte ich na signály na riadenie činnosti registrov a sčítačky ALU. ALU vykonáva aritmetické operácie (+, -, *, :) len na binárnych informáciách s čiarkou za poslednou číslicou, t.j. iba na binárne celé čísla. Vykonávanie operácií na binárnych číslach s pohyblivou rádovou čiarkou a na binárne kódovaných desatinných číslach sa vykonáva buď pomocou matematického koprocesora, alebo pomocou špeciálne navrhnutých programov. Pamäť mikroprocesora Pamäť mikroprocesora- pamäť s malou kapacitou, ale extrémne vysokou rýchlosťou (čas prístupu k MPP, t. j. čas potrebný na vyhľadávanie, zápis alebo čítanie informácií z tejto pamäte, sa meria v nanosekundách – tisícinách mikrosekundy). Je určený na krátkodobé ukladanie, zaznamenávanie a výstup informácií priamo počas ďalších cyklov prevádzky stroja zapojeného do výpočtov; MPP sa používa na zabezpečenie vysokej rýchlosti stroja, pretože hlavná pamäť nie vždy poskytuje rýchlosť zápisu, vyhľadávania a čítania informácií potrebných pre efektívnu prevádzku vysokorýchlostného mikroprocesora. Pamäť mikroprocesora pozostáva z vysokorýchlostnej registrov s trochou hĺbky aspoň strojového slova. Počet a šírka registrov v rôznych mikroprocesoroch je rôzna: od 14 dvojbajtových registrov pre MP 8086 až po niekoľko desiatok registrov rôznych dĺžok pre Pentium MP. Registre mikroprocesorov sa delia na všeobecné a špeciálne registre. Špeciálne registre sa používajú na ukladanie rôznych adries (napr. príkazových adries), znakov výsledkov operácií a prevádzkových režimov PC (napr. register atď.). Univerzálne registre sú univerzálne a dajú sa použiť na ukladanie akýchkoľvek informácií, no niektoré z nich je nutné použiť aj pri vykonávaní množstva procedúr. Časť rozhrania mikroprocesora Časť rozhrania mikroprocesora je určená na komunikáciu a koordináciu mikroprocesora so systémovou zbernicou PC, ako aj na príjem a predbežnú analýzu príkazov vykonávaného programu a generovanie úplných adries operandov a príkazov. Časť rozhrania obsahuje registre adries MP, jednotku generovania adries, blok príkazových registrov, čo je vyrovnávacia pamäť príkazov v MP, internú zbernicu rozhrania MP a riadiace obvody pre zbernicu a I/O porty. . I/O porty– ide o body rozhrania PC systému, cez ktoré si MP vymieňa informácie s inými zariadeniami. MP môže mať celkovo 65536 portov. Každý port má adresu – číslo portu zodpovedajúce adrese pamäťovej bunky, ktorá je súčasťou I/O zariadenia využívajúceho tento port a nie je súčasťou hlavnej pamäte počítača. Port zariadenia obsahuje zariadenie rozhrania a dva pamäťové registre - na výmenu dát a výmenu riadiacich informácií. Niektoré externé zariadenia tiež používajú hlavnú pamäť na ukladanie veľkého množstva informácií, ktoré sa majú vymieňať. Mnohé štandardné zariadenia (HDD, float drive, klávesnica, tlačiareň, koprocesor atď.) majú I/O porty priradené trvalo. Schéma riadenia autobusov a prístavov vykonáva nasledujúce funkcie:
  • generovanie adresy portu a riadiacich informácií pre ňu (prepnutie portu na príjem alebo prenos atď.);
  • prijímanie kontrolných informácií z prístavu, informácie o pripravenosti prístavu a jeho stave;
  • organizácia end-to-end kanála v systémovom rozhraní na prenos dát medzi portom I/O zariadenia a MP.
Riadiaci obvod zbernice a portu využíva na komunikáciu s portami kódové zbernice inštrukcií, adries a údajov systémovej zbernice: pri prístupe k portu MP vyšle signál cez CSA, ktorý oznámi všetkým I/O zariadeniam, že adresa na CSA je adresa portu a potom odošle adresu samotného portu. Zariadenie, ktorého adresa portu sa zhoduje, odpovie, že je pripravené, a potom dôjde k výmene údajov cez CAS.

Pamäťové zariadenia dynamického typu len na čítanie (ROM)

Čipy ROM sú na základe spôsobu programovania, teda zadávania informácií do nich, rozdelené do troch skupín ROM, výrobcom jednorazovo programovateľných pomocou metódy vlastnej fotomasky (masky), maskových ROM (ROM), ROM, jednorazovo programovateľné užívateľom metódou vypálenia tavných prepojok na čipe (PROM, PROM), ROM, opakovane užívateľsky programovateľné, preprogramovateľné ROM (RPM, EPROM).


Obrázok 15. Návrh maskového ROM čipu na bipolárnych štruktúrach.

Obrázok 16. Pamäťové prvky ROM na tranzistoroch MOS s programovateľným prahovým napätím

Spoločnými vlastnosťami všetkých ROM čipov je ich viacbitová (slovníková) organizácia, režim čítania ako hlavný prevádzkový režim a stálosť. Zároveň majú aj značné rozdiely v spôsobe programovania, režimoch čítania a manipulácii počas používania. Preto je vhodné zvážiť každú skupinu ROM čipov samostatne.

Mikroobvody PZUM sa vyrábajú pomocou technológií bipolárnych TTL, TTLSh, n-channel, p-channel a KMDP. Konštrukčný princíp väčšiny mikroobvodov skupiny PZUM je rovnaký a môže byť reprezentovaný štruktúrou mikroobvodov K155PE21--KI55PE24 (obr. 15) Hlavnými prvkami štruktúrneho diagramu sú: matica pamäťových prvkov, dekodéry DCX riadkov a DCY stĺpce, selektory (tlačidlá na výber stĺpcov), ovládač adresy, snímacie zosilňovače Matica pozostáva z poľa elektronických signálov, z ktorých každý je umiestnený v priesečníku riadku a stĺpca. Pamäťový prvok PZUM je odporová alebo polovodičová (dióda, tranzistor) prepojka medzi riadkom a stĺpcom. Informácie sa do matice zadávajú počas výrobného procesu mikroobvodu a táto operácia sa vykonáva hlavne dvoma rôznymi technologickými metódami.

Medzi mikroobvodmi PZUM rôznych sérií (tabuľka 1) majú mnohé štandardný firmvér. Napríklad v mikroobvodoch PZUM K155PE21 - K.155PE24 sú zapísané kódy písmen ruského PE21, latinskej abecedy PE22, aritmetické znaky a čísla PE23 a ďalšie znaky PE24. Tieto mikroobvody spolu tvoria generátor znakov pre 96 znakov vo formáte 7X5.

Jeden z mikroobvodov série KR555PE4 obsahuje firmvér pre 160 znakov zodpovedajúci 8-bitovému kódu výmeny informácií KOI 2--8 s formátom znakov 7X11 Mikroobvod KMSh56RE2 obsahuje firmvér pre kódy alfanumerických znakov.

Mikroobvod K505REZ má významný zoznam úprav so štandardným firmvérom.

Dva spoločne používané mikroobvody K505REZ-002, K.505REZ-003 obsahujú kódy pre písmená ruskej a latinskej abecedy, čísla, aritmetické a doplnkové znaky a používajú sa ako generátor 96 znakov formátu 7X9 s horizontálnym skenovaním znakov.

Tabuľka 1. Maska ROM čipov


Modifikácie 0059, 0060 majú rovnaký účel, ale generujú znaky formátu 5X7 obsahujú firmvérové ​​koeficienty pre rýchlu Fourierovu transformáciu. Množstvo modifikácií obsahuje firmware pre funkciu sínus od 0 do 90° s rozlíšením 10" (0051, 0052), od 0 do 45° (0068, 0069) a od 45 do 90° (0070,. 0071) s rozlíšenie 5". Modifikácie 0080, 0081 obsahujú firmvér pre funkciu Y = X" na X = 1 ... 128.

Úpravy mikroobvodu KR568PE2 obsahujú štandardný firmvér pre medzinárodné telegrafné kódové symboly č. 2 formáty 5X7 a 7X9 (0001), symboly ruskej a latinskej abecedy, kódové tabuľky, čísla a aritmetické znaky (0003, 0Q11), sínusové funkcie od 0 do 90° (0309), assembler (0303--0306), textový editor (0301, 0302).

Mikroobvod KR568RE2--0001 má firmvér medzinárodných telegrafných kódov č. 2 a 5 a KR568REZ-0002 má textový editor pre assembler.

Úpravy mikroobvodu KR1610PE1 -0100 - KR1610PE1 -0107 obsahujú firmvér pre softvér mikropočítača Iskra.

Za príklad treba považovať spomínané mikroobvody PZUM so štandardným firmvérom, počet takýchto mikroobvodov a ich modifikácií neustále rastie.

Na programovanie mikroobvodov PZUM na žiadosť užívateľa je v technických špecifikáciách k dispozícii objednávkový formulár.

Čipy ROM pracujú v nasledujúcich režimoch: ukladanie (bez vzorkovania) a čítanie. Na prečítanie informácií je potrebné zadať kód adresy a aktivačné riadiace signály Priradenie pinov mikroobvodu PZUM je znázornené na obr. 17

Riadiace signály môžu byť dodávané na úrovni 1, ak je vstup CS priamy (obr. 17, b), alebo 0^ ak je vstup inverzný (obr. 17, d)

Mnoho mikroobvodov má niekoľko riadiacich vstupov (obr. 17, a), zvyčajne spojených špecifickým logickým operátorom. V takýchto mikroobvodoch je potrebné použiť určitú kombináciu signálov na riadiace vstupy, napríklad 00 (obr. 17, a) alebo 110 (obr. 17, c), aby sa vytvorila podmienka povolenia čítania

Hlavným dynamickým parametrom čipov RAM je čas vzorkovania adresy. Ak je potrebné hradiť výstupné signály, impulzy by mali byť odoslané na riadiace vstupy CS po prijatí kódu adresy. V tomto prípade je pri výpočte času čítania potrebné vziať do úvahy čas vytvorenia signálu CS vzhľadom na adresu a čas výberu. Mikroobvod KR1610PE1 má dodatočný signál OE na ovládanie výstupu.

Výstupné signály všetkých čipov PZUM majú úrovne TTL. Výstupy sú konštruované prevažne podľa trojstavového obvodu.

Obrázok 17. Maska ROM čipov

Aby sa znížila spotreba energie, niektoré mikroobvody, napríklad K.596PE1, umožňujú použitie impulzného režimu napájania, v ktorom sa mikroobvod napája iba pri čítaní informácií.

Stála tendencia k funkčnej zložitosti pamäte LSI je zrejmá aj v čipoch ROM: v ich štruktúre sú zabudované jednotky rozhrania na prepojenie so štandardnou zbernicou a na kombinovanie čipov do modulu ROM bez ďalších dekodérov K1801PE1. K1809RE1, zariadenia na samokontrolu a opravu chýb KA596RE2, K563RE2.

Mikroobvody K1801 PE 1 a K1809 PE1 majú veľa spoločného vo svojom účele, dizajne a prevádzkových režimoch. Priradenie kolíkov mikroobvodu je znázornené na obr. 17, t.j. Oba mikroobvody sú navrhnuté tak, aby fungovali ako súčasť zariadenia so štandardnou systémovou chrbticou pre mikropočítač: ovládacie zariadenie (ovládač) zabudované v ich štruktúre umožňuje pripojiť mikroobvody priamo na chrbticu. Ako ROM čipy obsahujú maticu s kapacitou 65384 EP, registre a dekodéry adresného kódu, selektory a majú 4KX16-bitovú organizáciu Informácie zadáva výrobca pomocou objednávkových kariet.

Štruktúra tiež obsahuje 3-bitový register s pevne zapojeným adresovým kódom mikroobvodu a porovnávacím obvodom na výber mikroobvodu v zbernici. Prítomnosť vstavaného adresovacieho zariadenia umožňuje súčasne pripojiť až osem mikroobvodov k chrbtici bez ďalších zariadení rozhrania

Vlastnosťou mikroobvodov vzhľadom na ich účel je kombinácia adresných vstupov Al--A15 a dátových výstupov DOo--DO15. Výstupné budiče sú vyrobené podľa trojstavového obvodu. Tri najvýznamnejšie bity adresového kódu Ats-A13 sú určené na výber mikroobvodu, zvyšné bity Ats-At sú určené na výber čítaného slova. Povolenie na príjem hlavnej adresy je generované porovnávacím obvodom na základe výsledku porovnania prijatých a „pevných“ adries mikroobvodu. Prijatá adresa je pevná v registri adries a vstupy a výstupy prechádzajú do tretieho stavu.

Systém riadiacich signálov obsahuje: DIN - povolenie čítať dáta z RAM (inak RD); SYNC -- synchronizácia

výmena (inak CE -- rozlíšenie prístupu), CS -- výber čipu, RPLY -- výstupný signál pripravenosti dát

sprevádza DOo-- DO15 informácie čítané na diaľnici.

Úložný režim zabezpečujú signály SYNC = 1 alebo CS = 1 V režime čítania je čas prístupu k čipu určený signálom SYNC = 0. Okrem toho sa signály kódu adresy posielajú na kolíky ADOi--ADO15 a CS =0. Ak sa adresa ADO15--ADO13 zhoduje s adresou mikroobvodu, adresa čítaného slova sa prijme do vstupného registra a kolíky ADO,--ADO15 prejdú do tretieho stavu Čítané slovo z matice je zapíše sa do výstupného dátového registra a pri signáli DIN = 0 sa objaví na výstupoch PO0 --RO)

 

Môže byť užitočné prečítať si: