Bài giảng Chương 1: Kiến trúc hệ VXL - MT

Bài giảng Chương 1: Kiến trúc hệ VXL - MT trình bày những nội dung về kiến trúc thiết bị hệ kinh điển, các hệ nhúng, kiến trúc hệ máy tính "Hi Performance" - desktop và hoạt động của hệ thống. Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 1: Kiến trúc hệ VXL - MT Ch.1 Kiến trúc hệ VXL – MT  Kiến trúc thiết bị hệ kinh điển, các hệ nhúng  Kiến trúc hệ máy tính ‘Hi Performance’ - desktop  Hoạt động của hệ thống. P&I-Ch1:Architecture 11.1. Kiến trúc Hệ VXL, Máy tính kinh điển – Embedded systems1.1.1. Sơ đồ:3 phần:- CS,- Ngoại vi &- Interface P&I-Ch1:Architecture 2 11.1.1. a. Central Sub System – CS:+ CPU: Central Processing Unit:• Khái niệm: Là bộ điều khiển trung tâm, thực hiện công việc được giao đặt trong bộ nhớ chương trình bằng cách thực hiện các phép xử lý lên các biến nhị phân và điều khiển thiết bị ngoại vi.• Công việc bao gồm: – Tìm lệnh, giải mã lệnh, [tìm toán hạng, xử lý và cất kết quả], – In/Out với các port kiểu Interrupt và DMA để điều khiển thiết bị ngoại vi. P&I-Ch1:Architecture 3 Đặc trưng – Specifications: • Kích thước toán hạng (bit): 4, 8, 12, 16, 32, 64... • Tốc độ xử lý: Mips/Gips, clock multiplier, • Kiến trúc: – RISC (Reduced Instruction Set Computer)vs CISC (Complex Instruction Set Computer), – DSP – Digital Signal Processor, – Micro Controller (Micro Computer One Chip - All in one): • Atmel: ATmega nnn (8bit, RISC), AT91SAMnnn (ARM core) • MicroChip, PICxxx • Cypress: PSoC... • Pinning/Signalling (Data/Address - Mux, Control bus, IRQ, HRQ, RD/WR...), • Register set, • Instruction set – Addressing Modes, • Power Modes: Slow/ sleep/ power down modes, Mips/Wattage • ... P&I-Ch1:Architecture 4 2 + Memories (Semiconductor): K/n & ROM:Khái niệm:• Lưu thông tin (ch/tr và số liệu) dạng nhị phân,• Dung lượng lớn (upto 100s Mega bit), tốc độ truy nhập nhanh (downto ns access time). – Physically: tính chất vật lý như thế nào? • ROMs: Mask ROM, PROM, EPROM, EAROM, OTROM, NonVolatile mem, ... • Là bộ nhớ chỉ đọc, vẫn lưu thông tin khi mất điện, • Package : byte • Access time:100..120ns • Ghi/nạp nội dung: T/bị chuyên dùng (ROM Burner /Programmator) • Shadow ROM?: copy nội dung từ ROM sang DRAM mỗi khi khởi động P&I-Ch1:Architecture 5 Memories (Semiconductor): SRAM• Lưu thông tin tạm thời, không lưu được khi mất điện, đọc và ghi được, [Read/Write Mem], - Static RAM: nhanh (80..3 ns), byte/nibble package, mật độ byte/chip nhỏ (upto 64/256 KB/ chip), đắt, tiêu thụ công suất nhiều, - CMOS RAM: chậm và tiêu thụ cực ít, less W.Vdụ: MC 146818 RealTimeClock-CMOS RAM • Dùng trong các hệ nhỏ, cache memory. P&I-Ch1:Architecture 6 3 Memories (Semiconductor): DRAMDynamic RAM - DRAM:  Tốc độ/Access time (50-70ns), [10..20ns] Pre-fetched  Mật độ: bit/chip >> (1 Gbit/chip – 1996, Korea),  bit package => DRAM bank,  Tiêu thụ W, công suất nhỏ.  Thông tin chỉ lưu được 10ms => refreshing DRAM với chu ký @ 7,5ms => phức tạp.  Dùng trong các hệ có dung lượng nhớ lớn: desktop, laptop, server… P&I-Ch1:Architecture 7 Memories (Semiconductor): FLASH & OthersFlash memory:- EAROM typed, đọc được, xoá từng bank, ghi lại được từng byte.- Thông tin lưu được 20 năm, dùng nhiều hiện tại và tương lai: BIOS, diskchip, USB stick Mem, uC...- Serial EAROM/FLASH: dùng để lưu configuration, dùng bus I2C (Philips). Ví dụ ứng dụng : thẻ vi mạch, TV, ...Dual [Quad] Ported RAM: Switching Sys., PGA• RAM-DAC: VGA, VoiceChip• PCMCIA• .... P&I-Ch1:Architecture 8 4 Memories (Semiconductor): Logically: Bộ nhớ chưa thông tin gì? Program memory:  Chứa ch/tr đang thực hiện Data memory:  Các biến ngẫu nhiên, các biến có cấu trúc,  các số liệu có kiểu truy nhập đặc biệt (FIFO, LIFO…) P&I-Ch1:Architecture 9+Controllers: [Optional], vi mạch, nâng hiệu nang(performance) hệ thống, bao gồm:- Bộ điều khiển ưu tiên ngắt PIC – Priority Interrupt Controller, Intel 8259A- Bộ điều khiển truy nhập trực tiếp bộ nhớ DMAC – Direct memory Access Controller, Intel 8237A.- Timer: mạch tạo các khoảng thời gian, PIT- Programmable Interval Timer, Intel 8254.- Mạch quản trị nhớ: MMU- Memory Management Unit, sau này, thường được built on chip với CPU.Bus controller/Arbitor P&I-Ch1:A ...