Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Máté: Architektúrák3. előadás1 Alapvető digitális logikai áramkörök Integrált áramkör (IC, Integrated Circuit, chip, lapka) 5x5 mm 2 szilícium darab kerámia.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Máté: Architektúrák3. előadás1 Alapvető digitális logikai áramkörök Integrált áramkör (IC, Integrated Circuit, chip, lapka) 5x5 mm 2 szilícium darab kerámia."— Előadás másolata:

1 Máté: Architektúrák3. előadás1 Alapvető digitális logikai áramkörök Integrált áramkör (IC, Integrated Circuit, chip, lapka) 5x5 mm 2 szilícium darab kerámia vagy műanyag lapon (tokban), lábakkal (pins). Négy alaptípus: SSI (Small Scale Integrated 1-10 kapu), MSI (Medium Scale..., kapu), LSI (Large Scale..., kapu), VLSI (Very Large Scale..., > kapu).

2 Máté: Architektúrák3. előadás ábra SSI lapka négy NAND kapuval V cc : feszültség, GND: föld V cc GND Bevágás

3 Máté: Architektúrák3. előadás3 Kívánalom: sok kapu – kevés láb Kombinációs áramkörök Definíció: A kimeneteket egyértelműen meghatározzák a pillanatnyi bemenetek.

4 Máté: Architektúrák3. előadás4 Multiplexer: n vezérlő bemenet, 2 n adatbemenet, 1 kimenet. Az egyik adatbemenet kapuzott (gated) a kimenetre ( ábra). C D0D0 D1D1 D2D2 D3D3 D4D4 D5D5 D6D6 D7D7 AB F Sematikus rajza

5 Máté: Architektúrák3. előadás5 n vezérlő bemenetű multiplexerrel tetszés szerinti n változós Boole-függvény megvalósítható az adatbemenetek megfelelő választásával. Pl. a 3 változós többségi függvény: Párhuzamos-soros átalakítás: vezérlő vonalakon rendre: 000, 001, … 111.

6 Máté: Architektúrák3. előadás6 multiplexer demultiplexer Demultiplexer: egy egyedi bemenetet irányít az n vezérlő bemenet értékétől függően a 2 n kimenet egyikére

7 Máté: Architektúrák3. előadás7 dekódoló demultiplexer Dekódoló: n bemenet, 2 n kimenet. Pontosan egy kimeneten lesz 1 (3.13. ábra). Demultiplexerrel: a bemenetet igazra állítjuk.

8 Máté: Architektúrák3. előadás8 KIZÁRÓ VAGY (XOR eXclusive OR) kapu ABX Igazság tábla: Szimbolikus jelölése A B X Összehasonlító (comparator): (3.14. ábra)

9 Máté: Architektúrák3. előadás9 Programozható logikai tömbök: PLA (3.15. ábra) (Programmable Logic Array) A B L 12 bemenő jel Ha ezt a biztosítékot kiégetjük, akkor nem jelenik meg B# az 1-es ÉS kapu bemenetén Ha ezt a biztosítékot kiégetjük, akkor az 1-es ÉS kapu kimenete nem jelenik meg az 5-ös VAGY kapu bemenetén 24 bemenő vonal 50 bemenő vonal 6 kimenet

10 Máté: Architektúrák3. előadás10

11 Máté: Architektúrák3. előadás11 Aritmetikai áramkörök A kombinációs áramkörökön belül külön csoportot alkotnak. Léptető: C=0: balra, C=1: jobbra léptet.

12 Máté: Architektúrák3. előadás12 Összeadók: Fél-összeadó (half adder, ábra)

13 Máté: Architektúrák3. előadás13 Összeadók: Teljes-összeadó (full adder, ábra)

14 Máté: Architektúrák3. előadás14 Aritmetikai-logikai egység: bitszelet (bit slice, ábra), F0, F1 -től függően ÉS, VAGY, NEGÁCIÓ vagy +

15 Máté: Architektúrák3. előadás15 átvitel továbbterjesztő összeadó (ripple carry adder):

16 Máté: Architektúrák3. előadás16 átvitel kiválasztó összeadó (carry select adder) eljárás:

17 Máté: Architektúrák3. előadás17 Nem kombinációs áramkörök Óra (clock, ábra): ciklusidő (cycle time). Pl.: 500 MHz - 2 nsec. Finomabb felbontás késleltetéssel. Aszimmetrikus óra. késleltetés A B C

18 Máté: Architektúrák3. előadás18 Memória: „Emlékszik” az utolsó beállításra. Tároló: Szint vezérelt (level triggered). SR tároló (Set Reset latch, ábra). Stabil állapot: a két kimenet 0, 1 vagy 1, 0. S (set), R (reset) bemenet. (Q# ≡ Q)

19 Máté: Architektúrák3. előadás19 Mindkét SR tároló indeterminisztikussá válna, ha S = R = 1 egyszerre fordulna elő.

20 Máté: Architektúrák3. előadás20 Az inverternek van egy pici (1-10 ns) késleltetése (Δ).

21 Máté: Architektúrák3. előadás21 Flip-flop: élvezérelt (edge triggered), D flip-flop: ábra.

22 Máté: Architektúrák3. előadás ábra: Tárolók és flip-flopok (a) CK=1, (b) CK=0 szint esetén írja be D-t, (c) CK emelkedő, (d) CK lefelé menő élénél. Sokszor S (set, PR preset), R (reset,CLR clear) be- és Q# kimenet is van. D Q CK D Q >CK (a) (b) tárolók (c) (d) flip-flopok D Q CK D Q >CK CK: órajel

23 Máté: Architektúrák3. előadás ábra: (a) 2 független D flip-flop, D Q >CK Q# CLR PR D Q >CK Q# CLR PR V cc GND

24 Máté: Architektúrák3. előadás ábra: (b) közös CK-val és CLR-rel vezérelt 8 bites D flip-flop: regiszter GND V cc D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR D Q >CK CLR

25 Máté: Architektúrák3. előadás25 Memória szervezése Elvárás: szavak címezhetősége ábra: Négy db három bites szó. Bemenetek: három a vezérléshez, –CS (Chip Select): lapka választás, –RD (ReaD): 1: olvasás, 0: írás választása, –OE (Output Enable): kimenet engedélyezése. kettő a címzéshez (dekódoló), három a bemenő adatoknak, három adat kimenet.

26 Máté: Architektúrák3. előadás ábra. 4  3-as memória

27 Máté: Architektúrák3. előadás27 Memória szervezése Az igazi memóriáknál a bemenet és kimenet közös (kevesebb lábra van szükség): Nem invertáló és invertáló pufferek (ezek három állapotú eszközök, tri-state device, ábra). adat be adat ki vezérlés adat be adat ki vezérlés nem invertáló puffer invertáló puffer magas alacsony Ha a vezérlő jel magas alacsony Ha a vezérlő jel

28 Máté: Architektúrák3. előadás28 Memórialapkák Előnyös, ha a szavak száma 2 hatvány. 4 Mbit-es memória kétféle szervezése: ábra. A0 A1... A18 D0 D1... D7 512 K 8 bites memória (4 Mbit) CS WE OE A0 A1... A10 D 4096 K 1 bites memória (4 Mbit) CS WE OE RAS CAS 19 cím, 8 adat vonal 11 cím, 1 adat vonal Row Address Strobe Column Address Strobe

29 Máté: Architektúrák3. előadás29 Memórialapkák A jel (bemenet) beállított (asserted) vagy negált. CS beállított: 1, de CS# beállított: 0 a)512 K bájtos elrendezés: 19 cím, 8 adat vonal. b)2048*2048 bites elrendezés: 11 cím, 1 adat vonal: Bit kiválasztás sor- (RAS: Row Address Strobe) és oszlopindex CAS (Column...) segítségével. Gyakran alkalmazzák nagyobb memóriáknál, bár a két cím megadása lassíthat. Nagyobb memóriáknál 1, 4, 8, 16 bites kimeneteket is használnak.

30 Máté: Architektúrák3. előadás30 RAM (Random Access Memory) Statikus RAM (SRAM). D flip-flop elemekből épül fel. Amíg áram alatt van, tartja a tartalmát. Elérési idő: néhány nsec (cache-nek jók). Dinamikus RAM (DRAM): minden bit egy tranzisztor és egy kondenzátor: néhány msec-onként frissíteni kell, de nagyobb adatsűrűség érhető el. Elérési idő: néhány tíz nsec (főmemóriák). -régi: FPM (Fast Page Mode) sor-, oszlopcím. -újabb: EDO (Extended Data Output) lehet új memóriahivatkozás, mielőtt az előző befejeződik. SDRAM (Synchronous DRAM). A központi óra vezérli. Blokkos átvitel. Újabban: DDR (Double Data Rate). Az órajel föl- és lefutó élénél is van adatátvitel.

31 Máté: Architektúrák3. előadás31 ROM (Read-Only Memory) ROM: gyárilag kialakított tartalom. PROM (Programmable ROM): a tartalom biztosítékok kiégetésével alakul ki (a PLA-khoz hasonlóan, ábra). EPROM (Erasable PROM): a biztosítékok speciális fénnyel kiolvaszthatók és „kijavíthatók”. EEPROM: elektromos impulzusokkal. Flash memória: törlés és újraírás csak blokkonként. Kb használat után „elkopnak”. Ilyen van a legtöbb MP3 lejátszóban, digitális fényképezőgépben …

32 Máté: Architektúrák3. előadás MB-os flash memória

33 Máté: Architektúrák3. előadás33 Feladatok Mit nevezünk kombinációs áramkörnek? Milyen kombinációs áramköröket ismer? Milyen be- és kimenetei vannak a multiplexernek, a demultiplexernek, a dekódolónak? Mire használható a multiplexer, és hogyan? Mire használható a PLA, és hogyan? Milyen aritmetikai áramköröket ismer? Hogy működik a léptető? Hogy működik a „fél összeadó”? Mi indokolja a „fél összeadó” elnevezést?

34 Máté: Architektúrák3. előadás34 Feladatok Hogy épül fel a teljes összeadó? Milyen részei vannak az ALU-nak? Milyen be- és kimenetei vannak az 1 bites ALU-nak? Milyen műveletek végezhetők el az ALU-val? Hogy működik az átvitel továbbterjesztő/kiválasztó összeadó?

35 Máté: Architektúrák3. előadás35 Feladatok Hogy érhetünk el az órajelnél finomabb időzítést? Milyen nem kombinációs áramköröket ismer? Kombinációs áramkör-e az ALU? Hogyan csökkenthető az összeadásnál az átvitelekből származó idő? Hány stabil állapota van az SR tárolónak? Mi a különbség az SR és az időzített SR tároló között? Mi a különbség az SR és D tároló között? Mi a pulzusgenerátor, és mi a működési elve? Mi a különbség a tároló és a flip-flop között?

36 Máté: Architektúrák3. előadás36 Feladatok Hogy működik az invertáló és a nem invertáló puffer? Miért használnak a memóriáknál invertáló vagy nem invertáló puffert? Hogy címezhető meg n címlábon 2 n nél nagyobb memória? Mit jelent, hogy a CS/CS# bemenet beállított/negált? Mi a RAM? Milyen elemekből épül fel a SRAM? Milyen elemekből épül fel a DRAM? Hogy működik a DRAM?

37 Máté: Architektúrák3. előadás37 Feladatok Hogy működik az SDRAM? Mit jelent az FPM rövidítés? Mit jelent az EDO rövidítés? Hogy működik a DDR? Mit jelent a ROM rövidítés? Hogy működik az EPROM? Hogy működik az EEPROM? Milyen memória van a legtöbb fényképezőgépben?


Letölteni ppt "Máté: Architektúrák3. előadás1 Alapvető digitális logikai áramkörök Integrált áramkör (IC, Integrated Circuit, chip, lapka) 5x5 mm 2 szilícium darab kerámia."

Hasonló előadás


Google Hirdetések