微型计算机原理与应用课件,微型计算机原理与应用课件 05.ppt

r囧r小猫 2022-10-07 08:56 231阅读 0赞

微型计算机原理与应用课件 05

在有Cache的系统中，Cache的命中率与Cache的大小、替换算法、程序特性等因素有关。增加Cache后，CPU对主存的平均存取速度可按下式粗略地计算： 系统平均存取速度＝Cache存取速度×命中率+RAM存取速度×(1-命中率) 【例5-7】 某微型计算机存储器系统由一级Cache和RAM组成。已知RAM的存取速度为 80ns，Cache的存取速度为6ns，Cache的命中率为85%，求该存储系统的平均存取速度。 解：由上述公式可知，系统的平均存取速度=6ns×85%+80ns×15%=5.1ns+12ns=17.1ns。 5.4.2 高速缓存与主存的存取一致性 Cache中应尽量存放CPU最近一直在使用的指令与数据。当Cache装满后，可将长期不用的数据删除，提高Cache的使用效率。为保持Cache中数据与主存储器中数据的一致性，同时避免CPU在读写过程中遗失新数据，确保Cache中更新过的数据不会因覆盖而消失，必须将Cache中的数据及时更新并准确地反映到主存储器。这个问题的解决有以下几种方式： (1)贯穿读出式 CPU Cache 主存储器 【例5-4】 用两片64K×8位的SRAM芯片构成容量为128KB的存储器。 解：这里现有的芯片容量为64KB，构成容量为128KB的存储器需要128KB/64KB=2片，线路连接如图5-22所示。图中两片芯片的地址范围分别为：20000H～2FFFFH和30000H～3FFFFH 。 3．字位扩展 在构成一个实际的存储器时，往往需要同时进行位扩展和字扩展才能满足存储容量的需求。扩展时需要的芯片数量可以这样计算：要构成一个容量为位的存储器，若使用位的芯片()，则构成这个存储器需要个这样的存储器芯片。 进行字位扩展时，一般先进行位扩展，构成字长满足要求的内存模块，然后再用若干个这样的模块进行字扩展，使总存储容量满足要求。 【例5-5】用Intel 2164构成容量为128KB的内存。 解：由于2164是64K×1的芯片，所以首先要进行位扩展。用8片2164组成64KB的内存模块，然后再用两组这样的模块进行字扩展。所需要的芯片数为(128/64)×(8/1)=16片。 要寻址128K个内存单元至少需要17位地址信号线(217=128K)。而2164有64K个单元，只需要16位地址信号(分为行和列)，余下的一根地址线用于区分两个64KB的存储模块。 所以，构成此内存共需要16片2164芯片，至少需要17根地址信号线，其中16根用于2164的片内寻址(行、列地址)，一根用于片选地址译码(用于区分存取哪一个64KB模块)。线路连接示意图如图5-23所示。 综上所述，存储器容量的扩展可以分为以下3步： (1)选择合适的芯片。 (2)根据要求将芯片“多片并联”进行位扩展，设计出满足字长要求的“存储模块”。 (3)对“存储模块”进行字扩展，构成符合要求的存储器。 5.3 只读存储器(ROM) 只读存储器ROM因其具有掉电后信息不会丢失的特点，故一般用于存放一些固定的程序，如监控程序、BIOS程序等。本节主要介绍两种可擦除的只读存储器：EPROM和EEPROM。 5.3.1 EPROM EPROM是一种可擦除可编程的只读存储器。擦除时，用紫外线照射芯片上的窗口，即可清除存储的内容。擦除后的芯片可以使用专门的编程写入器对其重新编程(写入新的内容)。存储在EPROM中的内容能够长期保存达几十年之久，而且掉电后其内容也不会丢失。 以一种典型的EPROM芯片2764为例来介绍这类芯片的特点和应用。 1．引脚及功能 2764的外部引脚如图5-24所示。这是一块8K×8bit的EPROM芯片，它的引脚与前边介绍的SRAM芯片6264是兼容的。这给使用者带来很大方便。因为在软件调试过程中，程序经常需要修改，此时可将程序先放在6264中，读写修改都很方便。调试成功后，将程序固化在2764中，由于它与6264的引脚兼容，所以可以把2764直接插在原6264的插座上。这样，程序就不会由于断电而丢失。 2．2764的工作过程 2764可以工作在读出、编程写入和擦除三种方式下。 (1)数据读出。 因为2764与6264 SRAM在引脚上是兼容的，所以在与系统的连接使用上可按与RAM芯片相同的方法来进行电路设计。 图5-26所示是2764芯片与8088总线的连接图。由图可以看出，2764芯片的地址范围为70000H～71FFFH。 (2)EPROM的编程写入。对EPROM芯片的编程可以有两种方式：标准编程和快速编程。 1)标准编程方式。标准编程是每给出一个编程负脉冲就写入一个字节的数据 。 2)快速编程。快速编程与标准编程的工作过程是一样的，只是编程脉冲要窄得多。 (3)擦除。EPROM的一