Livello logico digitale bus e memorie

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1 Livello logico digitale bus e memorie

2 Principali tipi di memoria Memoria RAM Memorie ROM

3 RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) Basata su FF (4 o 6 transistor MOS) Veloce, costosa, bassa densità (bit/area) DRAM (Dynamic RAM) Immagazzinamento di cariche elettriche Meno veloce, meno costosa, alta densità (indirizzamento via mux) Fast Page Mode (FPM DRAM) Extended Data Out (EDO DRAM) Burst EDO RAM (BEDO RAM) Syncronous DRAM (SDRAM) Lettura sincrona ad un segnale di clock (un solo fronte attivo) PC-100, PC-133 DDR (Double Data Rate) Lettura sincrona al clock (entrambi i fronti attivi) Ex: DDR 266

4 RAM caratteristiche principali Formato di un modulo (altezza x ampiezza) 64K x 8 (64K indirizzi, 8 bit per indirizzo) 512 x 1 126K x 4 2K x 8 Moduli preassemblati SIMM (72 pin), DIMM (168 pin), Ex: PC-133 8M x 64 (8 chip, 32M x 8 bit) Tempo di accesso tempo richiesto per un operazione di lettura/scrittura Ciclo di ciclo Tempo che intercorre fra due operazioni (read o write) su locazioni differenti

5 Esempi di organizzazione di una RAM

6 Principali tipi di memorie ROM ROM (programmate in fabbrica) PROM (Programmabili una volta dall utente) EPROM (Cancellabili mediante esposizione a raggi ultravioletti e riprogrammabile) EEPROM (Cancellabili elettricamente e riscrivibili) Tecnologia FLASH (cancellazione per blocchi) Calcolatori Elettronici, Beraldi, aa02/03

7 Riepilogo principali tecnologie memorie

8 Esempio di SRAM Ingresso Indirizzi Uscita Controllo

9 SDRAM SIMM DDR

10 Bus nei calcolatori Servono per collegare vari sottosistemi Caratteristiche principali Dimensioni e caratteristiche fisiche Connettori, distanza fra connettori, lunghezza massima Ampiezza dati 16,32, 64 bit Numero massimo di dispositivi Protocollo del bus Sincrono vs Asincrono Master/Slave Arbitraggio Banda di trasmissione (MB/sec) Valore teorico, effettivo,

11 Un singolo BUS? Generalmente i sistemi con un singolo BUS (bus di backplane) sono economici, ma non sono in grado di offrire elevate prestazioni Molte unità sullo stesso BUS Contesa per l accesso Velocità di traferimento diverse Metodo flessibile e generale (non ottimizzato) Numero di unità che possono essere connesse Si utilizzano quindi diversi tipi di BUS Bus per il collegamento Processore-Memoria Bus per collegamento dispositivi periferici (non è molto veloce perché non serve) Le connessioni fra tipi diversi di bus sono effettuate da appositi circuiti adattatori Nei PC: Chipset (gruppo di circuiti integrati)

12 Esempi di bus

13 Esempio di bus in un PC BUS ADAPTER MEMORIA DISCHI SCHEDA GRAFICA BUS ADAPTER

14 Utilizzo del BUS Bisogna stabilire un insieme di regole (protocollo) per regolamentare la transazioni Uno dei due partner di una transazione si chiama master del bus, mentre l altro slave Il master inizia una transazione mentre lo slave esegue gli ordini forniti dal master Ex: la CPU (master) ordina la lettura di un dato dalla memoria (slave) Lo stesso dispositivo può svolgere il ruolo sia di master che di slave (in cicli differenti) Se più di un dispositivo collegato al bus può svolgere funzione di master, allora è richiesto un ulteriore protocollo (arbitraggio del bus) per assegnare in modo esclusivo la funzione di master per coordinare la transazione

15 Terminologia Un segnale S di controllo può determinare l azione che controlla quando esso vale 1 oppure 0 Si dice che il segnale è asserito quando assume il valore che provoca l azione, altrimenti il segnale è negato Ciclo di bus è l insieme di attività che coinvolgono il bus atte a svolgere un operazione (ciclo di lettura, ciclo di scrittura,..)

16 Arbitraggio del BUS daisy chain Server per decidere il master della nuova transazione Deve risolvere i conflitti nel caso di richieste contemporanee da parte di più dispositivi per diventare master Una tecnica comune è daisy chain: si interrogano i dispositivi in ordine a partire da 1 (poi 2, 3,...) Il dispositivo i è avvantaggiato rispetto ad i+1