Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit

Samankaltaiset esitykset


Esitys aiheesta: "TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit"— Esityksen transkriptio:

1 TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit
Luento 7: Muistit Jukka Ihalainen, Tietoliikennelaboratorio,

2 Puolijohdemuistit valmistustekniikkoina bipolaariset ja unipolaariset tekniikat bipolaariset perustuvat NPN- ja PNP-transistoreiden käyttöön nopeita, pieniä, kalliita, enemmän tehoa vaativia  harvoin käytettyjä (maski-ROM, PROM) unipolaariset käyttävät eristehilaisia kanavatransistoreja eli MOSFET-transistoreita (PMOS, NMOS ja CMOS) CMOS-tekniikka nykyään yleisin (EPROM, OTP-EPROM, FLASH, EEPROM)

3 Puolijohdemuistit ryhmittely voidaan tehdä joko
lukumuistit (ROM) ja luku-kirjoitusmuistit (RAM) haihtumattomat muistit (Non-Volatile Memory) ja haihtuvat muistit (Volatile Memory) sekä erikoismuistit rinnakkaisliitettävät muistit ja sarjaliitettävät muistit

4

5 Haihtumattomat muistit
maskiohjelmoitava ROM-muisti ohjelmoidaan valmistusvaiheessa valmistusmaskin avulla ohjelmoinnin jälkeen sisältöä ei voi enää muuttaa laitteissa, joiden valmistusmäärät kymmeniä tuhansia

6

7

8 Haihtumattomat muistit…
PROM käyttäjä voi itse ohjelmoida PROM-muistin ohjelmointilaitteen avulla (vain yhden kerran) muistikennoina toimivat transistorit, joita kutsutaan sulakkeiksi (Fuse) aluksi kaikki muistikennot ovat ”1” –tilassa ja ohjelmoinnissa poltetaan ne sulakkeet, jotka halutaan ”0” -tilaan soveltuu pienempiin tuotantosarjoihin kuin maskiohjelmoitava ROM PROM-muistitkin saaneet väistyä EPROM- ja Flash-muistien tieltä

9

10 Haihtumattomat muistit…
EPROM ja OTP-EPROM julkistettiin 1971 ja on edelleen käytetyin haihtumaton muisti ohjelmointi tapahtuu varaamalla elektroneja piirin muistikennoihin muisti voidaan tyhjentää voimakkaalla UV-valolla (useita minuutteja) kotelossa ikkuna, jonka kautta valo pääsee komponenttiin perustuu kanavatransistoriin, jonka hilalle voidaan syöttää varaus (varaus vastaa ”0” tilaa) käytännössä piiri ohjelmoitiin vain kerran, joten tehtiin halvempi versio OTP-EPROM (One Time Programmable EPROM), jossa ei ollut tyhjennysikkunaa

11 Haihtumattomat muistit…
EPROM muisti nimetään yleensä NN27XXX-HH NN valmistaja, 27 tyyppi (=EPROM), XXX koko kilo- tai megabitteinä, HH nopeus (ns) esim AT27C on Atmelin (AT) EPROM (27) CMOS-tekniikalla tehty (C) 4 megabitin (040) ja 70 ns muistipiiri kuvassa standardi piirrosmerkki, jossa yläosassa kontrollit ja alaosassa dataliitännät (kolmitilalähtöjä, riippuvat osoitteesta) EN sallii kaikki lähdöt samalla kertaa, EN on riippuvainen G1:stä (piirivalinnasta)

12 Atmel AT27C040-70TC käyttöjännite 5V, ohjelmointijännite 13V
virrankulutus 100uA standby-tilassa ja max 30 mA aktiivitilassa hakuaika (70 ns) ilmoittaa kuinka kauan kuluu aikaa siitä, kun osoite on tuotu piirille ja sieltä saadaan muistipaikan sisältämä tieto

13

14

15

16 Haihtumattomat muistit…
EEPROM Intel julkaisi ensimmäisen v. 1981 voidaan kirjoittaa tavu kerrallaan vanhan tiedon päälle kirjoittaminen jopa 100 kertaa hitaampaa kuin lukeminen siksi piirin sisällä lukkopiirit, jotka tallentavat osoitteen ja datan kirjoitusoperaation ajaksi käytetään yleisesti laitteistokonfiguraatioiden tallentamiseen kestää yl … kirjoitusta

17 Haihtumattomat muistit…
esim Atmel AT28C256 piirin toimintaa ohjataan CE (aktiivinen/lepotila), WE (kirjoitus) ja OE (lähtöpuskurit)signaaleilla kun CE ja OE ovat alhaalla ja WE on ylhäällä niin osoitelinjan mukainen data näkyy lähdössä. Kun CE tai OE ovat ylätilassa niin lähtö on suurimpedanssisessa tilassa kun CE ja WE ovat alatilassa ja OE ylätilassa ja kun WE tai CE linjoihin tulee lyhyt pulssi niin silloin tapahtuu tavun kirjoitus osoitelinjan osoittamaan muistipaikkaan sisäinen lukkopiiri 64 tavulle ja osoitteelle  voidaan kirjoittaa 64 tavun sivu kerralla kirjoitusjakson päättyminen voidaan tehdä pollaamalla I/O7 pinniä (DATA_polling) tai I/O6 pinniä (Toggle_Bit)

18 Haihtumattomat muistit…
lukujakso prosessorilta osoite osoitelinjaan, jonka jälkeen lähes samaan aikaan CE-signaali (osoitedekooderilta) alatilaan. OE voidaan asettaa alatilaan samaan aikaan kuin CE (tai 70 ns myöhemmin). Tieto saadaan lähdöstä tACC ajan kuluttua. CE ja OE signaalit ylätilaan; data näkyy vielä hetken lähdössä ennen kuin lähtö menee suurimpedanssiseen tilaan

19

20 Haihtumattomat muistit…
kirjoitusjakso kirjoitus voidaan tehdä joko WE tai CE ohjattuna piirin osoitetulossa oleva osoite lukitaan lukkopiireihin WE:n tai CE:n laskevalla reunalla (kumpi ensin). Data lukitaan lukkopiireihin WE:n tai CE:n nousevalla reunalla. Tämän jälkeen piirin sisäinen logiikka hoitaa tavun kirjoittamisen muistikennoihin koko tallennusjakso vie aikaa 3 ms (AT28C256F), joten koko piirin ohjelmointi tavu kerrallaan vie aikaa n. 98s. Jos piiri voidaan ohjelmoida sivu kerrallaan niin aikaa menee ’vain’ 1,5s.

21

22

23 Haihtumattomat muistit…
Flash markkinoille 1990-luvulla, syrjäyttää EPROM- ja EEPROM-muistit ohjelmoidaan tavu kerrallaan mutta muistipaikan pitää olla tyhjä (yksittäistä muistipaikkaa ei voi kirjoittaa vaan sektori kerrallaan) kestään … kirjoitusta lukeminen ja kirjoittaminen SRAM ja EPROM välissä soveltuu ohjelmamuistiksi, halvempaa kuin EEPROM

24 Haihtumattomat muistit…
kun Flash-muistiin halutaan päivittää uusi ohjelmaversio niin käynnistyksen yhteydessä painetaan latauskytkintä, jolloin käynnistetään latausohjelma (2). Tämä latausohjelma kopioidaan RAM-muistiin (3) ja ohjelma jatkaa sen suoritusta RAM-muistissa olevasta kopiosta. Ohjelma päivittää Flash-muistissa olevan varsinaisen ohjelman. Päivityksen jälkeen laite resetoidaan (ei paineta latauskytkintä) ja uusi ohjelmaversio on käytössä (1). suojatun sektorin tiedot voidaan päivittää vain ohjelmointilaitteella

25 Haihtumattomat muistit…
esim. AMD:n Am29F040B 4 Mb (512 kB), 8 kpl 64 kB sektoria, virrankulutus read/write/standby 20mA/30mA/1ua, hakuaika 55ns

26 Haihtumattomat muistit…
Flash-muistin toimintatilat ja tunnistuskoodit

27 Haihtumattomat muistit…
Flash-muistin muistipaikasta lukeminen kuten EEPROM

28 Haihtumattomat muistit…
Flash-muistin komentoja luku (Read) tunnistuskomennolla (Autoselect) tunnistetaan muistin tyyppi ja valmistaja sekä sektoreiden kovosuojaus nollauskomennolla (Reset) voidaan meneillään oleva komentosekvenssi keskeyttää (piirin sisäisiä komentoja ei voi keskeyttää) ohjelmointikomento (Program) piirin tyhjennyskomento (Chip erase) sektorin tyhjennyskomento (Sector erase) tyhjennyksen peruutuskomento (Erase suspend) tyhjennyksen jatkamiskomento (Erase resume)

29

30

31

32 Haihtumattomat muistit…
NVRAM voidaan käyttää käyttömuistina, kirjoitusjakso n. 100ns ja sinne voidaan kirjoittaa rajattomasti paristovarmennettu SRAM integroitu pieni litiumparisto, jolla säilyvyys jopa 10v EEPROM varmennettu SRAM SRAMin rinnalla EEPROM, johon tiedot tallennetaan sähkökatkon yhteydessä esim STMicroelectronics M48Z129, 1 Mbit (128x8bit), 48,30€/kpl (1-9 kpl, Farnell)

33 Haihtumattomat muistit…
RRAM (Resistive Random Access Memory) seuraavan sukupolven haihtumatonta muistia 100 kertaa nopeampaa kuin Flash perustuu aineen resistanssin muutoksiin (”0”  pieni resistanssi  enemmän virtaa läpi) mm. Sharp kehittää tätä teknologiaa

34 Haihtuvat muistit SRAM eli staattinen luku-kirjoitusmuisti
yleisin muistityyppi kun muistin tarve pienehkö nopeaa lukea ja kirjoittaa, tieto häviää jos käyttöjännite katkeaa tekniikkoina NMOS (vanhaa), bipolaarinen (TTL, ECL), CMOS (uutta) piireillä normaalit osoitetulot, datalähdöt sekä kontrollilinjat CS (CE), WE, OE

35 Haihtuvat muistit… esim Cypressin 1 Mb (128x8 bit) CY62128DV30-55
hakuaika 55 ns, aktiivitilassa mA, automaattinen power down kun osoite ei vaihdu (1.5 – 5 uA) hinta 4,20€ (1-9 kpl, Farnell)

36

37

38 Haihtuvat muistit… DRAM eli dynaaminen RAM
käytetään kun muistin tarve on suurehkoa (satoja kB … mega…gigatavuja) halvempaa ja hitaampaa kuin SRAM hankalampi liittää prosessorin väylään kuin SRAM, koska osoitetuloja puolet vähemmän mitä kapasiteetti edellyttää (osoite syötettävä kahdessa osassa) muistia pitää myös virkistää muutaman millisekunnin välein, jotta tieto säilyy  kuluttaa enemmän tehoa vaatii prosessorilta DRAM-tukea tai erillistä RAM-ohjainta

39

40 Erikoismuistit FIFO-muisti Kaksiporttimuisti Video-RAM CAM-muisti
erilliset liitännät lukemista ja kirjoitusta varten sisäiset laskurit, jotka ohjaavat ulkoisia lähtöjä sen mukaan onko muisti täynnä tai tyhjä ensin kirjoitettu myös luetaan ensin (First In – First Out) Kaksiporttimuisti sovelluksissa, joissa 2 prosessoria jakaa saman muistin hajasaantimuistia Video-RAM kaksiportti- ja FIFO-muistin yhdistelmä CPU ja grafiikkaprosessori käyttävät kaksiporttimuistia ja näytön ohjauselektroniikka lukee FIFO-muistia CAM-muisti muistipiirille annetaan haettava tieto ja piiri palauttaa sen osoitteen mistä tieto löytyi tai palautetaan se tietosisältö, joka niitä yhdistää käytetään esim. ethernet-verkkojen kytkimissä, joiden muistiin tallennettu MAC osoite ja sitä vastaava kytkimen portti


Lataa ppt "TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit"

Samankaltaiset esitykset


Iklan oleh Google