Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
табл. 2.66). Вызванная подпрограмма должна проанализировать содержимое
регистра IRQPEND и реализовать соответствующую процедуру обслуживания в
зависимости от приоритета поступивших запросов.
Регистр управления PQPAR определяет режим функционирования порта Q. Путем
записи в этот регистр соответствующего содержимого каждый вывод порта Q
может быть запрограммирован на работу в качестве входа или выхода данных,
либо в качестве входа запроса прерывания. При этом прерывание может
вызываться установкой уровня "1" на этом входе, подачей положительного
или отрицательного перепада потенциала. Можно запрограммировать регистр
PQPAR на передачу запросов прерывания непосредственно в RCPU, минуя
контроллер прерываний. Путем записи-чтения регистра PQEDGDAT, входящего в
состав порта Q, производится вывод или ввод данных, а также контроль
поступивших запросов прерывания.
Таким образом, микроконтроллер МРС505, интегрирующий на одном кристалле
высокопроизводительный процессор с возможностями обработки чисел с
плавающей точкой, значительный объем внутренней памяти (8 Кбайт) и
необходимые интерфейсные устройства, является мощным средством для
реализации сложнофункциональных устройств управления.
'Н
•м
•лв
¦п
н)
81
ГЛАВАЗ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЭШ-ПАМЯТИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ОСНОВНОЙ ПАМЯТИ
Одной из особенностей построения ВС на базе МП является использование
кэш-памяти. Этот механизм прозрачен для пользователя. Он позволяет
существенно повысить быстродействие за счет снижения времени получения
информации из основной памяти.
В этой главе будут рассмотрены общие принципы организации кэш-памяти, а
также особенности конкретной реализации при построении МП-систем.
3.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ КЭШ-ПАМЯТИ
Кэш-память располагается между основной памятью (ОП) и центральным
процессором для снижения затрат времени на обращение ЦП к ОП.
Идея кэш-памяти основана на прогнозировании наиболее вероятных обращений
ЦП к ОП. Наиболее "вероятные" данные и команды копируются в быструю,
работающую в темпе ЦП, кэш-память до начала их непосредственного
использования ЦП, так что обращение к данным и командам, используемым ЦП
в текущий момент времени, может происходить быстро, без обращения к ОП.
В основу такого подхода положен принцип локальности программы или, как
еще говорят, гнездовой характер обращений, имея в виду, что адреса
последовательных обращений к ОП образуют, как правило, компактную группу.
Развивая идею "кэширования" обращений к ОП, необходимо сделать следующие
уточнения. При обращении к ОП в кэш-память копируются не отдельные
данные, а блоки информации, включающие те данные, которые с большой
степенью вероятности будут использованы в ЦП на последующих шагах работы.
Если, например, данное-одна из команд потока последовательных команд, то
при выборке этой команды в кэш-памяти копируются одна или несколько
последующих команд потока. В связи с этим последующие команды выбираются
ЦП уже не из ОП, а из быстрой кэш-памяти.
Блок данных из ОП, копируемый в кэш-памяти, называется кэш-блоком.1
Размер блока (измеренный в числе байтов) различен в разных МП-системах.
Основная память Кэш-память Процессор
Блочная выборка в кэш-память - блок содержит две команды
Рис. 3.1. Использование кэш-памяти для просмотра вперед
' В дальнейшем ~ блок
240
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ КЭШ-ПАМЯТИ
Итак, все данные хранятся в ОП и в системе с кэш-памятью копируются в
нее. Когда ЦП нужно считать или записать некоторое данное в ОП, он
сначала проверяет его наличие в кэш-памяти. Если данное скопировано в
кэш-память (эту ситуацию называют кэш-попада-нием), ЦП может быстро
получить или передать это данное. В противном случае (кэш-про-мах), блок,
содержащий данное обращение, извлекается или записывается через обращение
к ОП и одновременно блок переписывается в кэш-память, поддерживая
тенденцию к кэш-попаданиям на последующих шагах программы.
Пример копирования в кэш-память последовательности команд приведен на
рис. 3.1.
Отметим, что совершенно аналогично в кэш-память копируются и операнды
команд. Для чтения или записи данных в порядке, обратном порядку адресов
ОП, кэш-память настраивается на работу для просмотра назад.
Различные способы организации кэш-памяти направлены на увеличение доли
кэш-по-паданий в общем потоке обращений к памяти от ЦП. Следует отметить,
что эффективность кэш-системы зависит и от размера блока и от алгоритма
программ.
3.1.1. ПОНЯТИЯ ТЕГА, ИНДЕКСА И БЛОКА
При использовании кэш-памяти, память ЭВМ условно представляется в виде
прямоугольника, разделенного на строки и столбцы.
Число строк и столбцов принимается кратным степени 2. На пересечении
строк и столбцов находятся блоки, состоящие из нескольких байтов, обычно
2,4,8,16 или 32 в разных МП-системах. Адрес блока в строке называется
значением индекса (или просто индексом) блока, а строка, которой он
принадлежит, - значением тега (или просто тегом).
I разрядов m разрядов п разрядов
Инд = 0 Инд = 1 Инд = 2'М
