Реферат: Организация памяти СП. Доступ к памяти. Блоки памяти

Реферат: Организация памяти СП. Доступ к памяти. Блоки памяти

Федеральное Агентство образования Российской Федерации Пензенский государственный университет Кафедра "Информационная безопасность систем и технологий"

РЕФЕРАТ

по теме:

"Организация памяти СП. Доступ к памяти. Блоки памяти.

Внешняя память. Кэш-память "

Дисциплина: ЦиМПТ

Группа:

Выполнил:

Руководитель работы:

Пенза 2006

Содержание

Введение

Метод двойного доступа к памяти

Кэш-команды и обращение к данным по шине памяти

Шины памяти и генерация адресов

Обращение к блоку памяти и конфликты

Ограничения при обращении к пространству памяти

Интерфейс внешней памяти

Банки внешней памяти

Небанковая память

Выбор начальной загрузки памяти

Синхронизация обращения к внешней памяти

Внешняя память

Шины памяти и генерация адресов

Обмен данными между шинами памяти

Пространство внутренней памяти ADSP-21062

Пространство внутренней памяти ADSP-21061

Пространство памяти многопроцессорной системы

Заключение

Введение

Для хранения программ и данных процессоры ADSP-2106x имеют большой объем двухпортовой памяти, расположенной на кристалле. Память делится на два блока, которые называются блок 0 и блок 1. Объем памяти, доступной в процессорах ADSP-2106x, приведен ниже:

Через внешний порт процессора ADSP-2106x можно адресовать до 4 гигаслов дополнительной памяти, находящейся вне кристалла.

32-разрядные слова используются для представления данных с плавающей точкой одиночной точности стандарта IEEE.48-разрядные слова содержат команды или 40-разрядные данные с плавающей точкой повышенной точности. Кроме того, для представления целочисленных или дробных данных ADSP-2106х поддерживает формат 16-разрядных коротких слов.

В каждом процессоре ADSP-2106x память соединяется с другими функциональными устройствами через три внутренние шины: шину памяти программы (РМ), шину памяти данных (DM), шину ввода-вывода (I/O). Шина РМ и шина DM совместно используют один порт памяти, а шина I/O - другой. Внутренние шины РМ и DM управляются ядром процессора, шина I/O управляется устройством ввода-вывода (ЮР), расположенным на кристалле ADSP-2106x. Шина I/O позволяет осуществлять параллельную передачу данных между любым блоком памяти и портами связи ADSP-2106x (линк-портами, последовательными портами и внешним портом).

При такой двухпортовой структуре обращения к внутренней памяти ядра процессора и устройства ввода-вывода осуществляются независимо по отношению друг к другу. В одном цикле к каждому блоку памяти могут обращаться и ядро процессора, и устройство ввода-вывода, причем когда ядро процессора и устройство ввода-вывода обращаются к одному и тому же блоку, то дополнительных циклов не требуется.

Ядро процессора и устройство ввода-вывода имеют доступ к внешним шинам (DATA47 0, ADDR310) через внешний порт ADSP-2106x. Внешний порт обеспечивает доступ к памяти, размещенной вне кристалла, и к периферийным устройствам. Через него можно обращаться к внутренней памяти других ADSP-2106х, соединенных в многопроцессорную систему. Схема соединения с общей шиной позволяет реализовывать одно объединенное адресное пространство, в котором могут храниться и код, и данные.

Внешняя память может быть 16-, 32 - или 48-разрядная; контроллер прямого доступа в память (DMA) автоматически упаковывает внешние данные в слова соответствующей разрядности: 48-разрядные команды или 32-разрядные данные. Заметим, что внутренняя память разделена на два блока, называемые блок 0 и блок 1, а внешнее пространство памяти разделено на четыре банка.

Метод двойного доступа к памяти

В процессорах семейства ADSP-2100 и ADSP-21000 память традиционно разделяется на память программы (для хранения команд) и на память данных (для хранения данных). Для модифицированной гарвардской архитектуры процессоров характерна возможность хранения данных в памяти программы. В ADSP-2106x поддерживается разделение расположенных на кристалле шин на отдельные шины: для памяти программы и памяти данных (как в семействе ADSP-21000), но не ограничивается использование одного из двух блоков памяти для хранения программы, а другого - для хранения данных. Такая организация позволяет свободно конфигурировать память для хранения различных комбинаций кода и данных.

Наличие независимых шин памяти программы и памяти данных позволяют ядру процессора ADSP-2106x одновременно обращаться к командам и данным в обоих блоках памяти. Если необходимо обратиться к двум словам в одном и том же блоке памяти (по одной и той же шине) с помощью одной команды, то потребуется дополнительный цикл. Команды выбираются из памяти по шине памяти программы или из кэша команд. К данным можно обращаться по шине памяти данных (используя DAG1) и по шине памяти программы (используя DAG2). Схема соединения шин в ADSP-2106x показана на рис.5.1.

Два блока памяти процессоров ADSP-2106x могут быть сконфигурированы для хранения различных комбинаций 48-разрядных команд и 32-разрядных данных. Тем не менее, максимальная эффективность (т.е. выполнение двух команд доступа к данным за один цикл) достигается, когда в одном блоке находятся команды и данные памяти программы, а в другом блоке - только данные памяти данных. Это означает, что для команды, требующей двух обращений к данным, шина РМ (и DAG2) будет использоваться для обращения к данным из блока, содержащего и команды, и данные, а шина DM (и DAG1) будет использоваться для обращения к данным из блока, содержащего только данные, причем выбираемая команда должна быть доступна из кэша. Другой способ состоит в том, чтобы хранить один операнд во внешней памяти, а другой - в любом блоке внутренней памяти.

При реализации цифровых фильтров и быстрого преобразования Фурье (FFT) с использованием процессоров при выполнении некоторых команд должны быть доступны два операнда данных. В цифровом фильтре, например, коэффициенты фильтра могут храниться в виде 32-разрядных слов в том же самом блоке памяти, который содержит 48-разрядные команды, в то время как 32-разрядные выборки данных хранятся в другом блоке. Это позволяет выполнить в одном цикле команду с двойным доступом к данным, когда коэффициенты фильтра выбираются по шине РМ с использованием DAG2, а команда - из кэша.

Чтобы обеспечить параллельный доступ к двум областям памяти за один цикл, необходимо выполнить следующие условия:

два адреса должны размещаться в различных блоках памяти (т.е. один в блоке 0, другой в блоке 1);

один адрес должен генерироваться DAG1, а другой - DAG2;

адрес DAG1 не должен указывать на тот же самый блок памяти, из которого будет выбрана команда;

команда должна быть следующего типа:

Compute, Rx=DM (10-17, М0-М7), Ry=PM (18-115, М8-М15); (Заметим, что чтение и запись взаимозаменяемы).

Запомните, что если в течение передачи с использованием DAG2 выбираемой команды нет в кэше, то произойдет неудачное обращение к кэшу.

Кэш-команды и обращение к данным по шине памяти

Обычно в ADSP-2106x команды выбираются по 48-разрядной шине данных памяти программы (PMD). Однако когда процессор выполняет команду с двойным доступом к данным, которая требует, чтобы данные считывались или записывались по шине PMD, то возникает конфликт при использовании этой шины. Кэш команд позволяет разрешить этот конфликт, обеспечивая команду (если только она сохранилась в кэше после того, как была выполнена первый раз).

Обеспечивая команду, кэш позволяет ядру процессора обратиться к данным по шине PMD; ядро процессора выбирает команду из кэша вместо того, чтобы выбирать ее из памяти, так что в процессоре одновременно с выбором команды могут передаваться данные по шине PMD. В кэш помещаются только те команды, при выборе которых из памяти возникает конфликт с обращением к данным по шине PMD.

Кэш команд позволяет осуществлять обращение к данным по шине РМ без дополнительных циклов, если команда, которая должна быть выбрана, уже кэширована. Даже если команда и данные находятся в различных блоках памяти, но для их выборки используется одна и та же шина, то в случае неудачного обращения к кэшу всегда будет добавляться дополнительный цикл.

Шины памяти и генерация адресов

В процессоре ADSP-2106x есть три внутренние шины, соединенные с его двухпортовой памятью: шины РМ, DM и шина I/O. Шины РМ и DM совместно используют один порт памяти, а шина I/O - другой порт.

Программный автомат и генераторы адреса данных (DAG1 и DAG2) формируют адреса памяти. Программный автомат выводит 24-разрядный адрес на шину РМ для выбора команды. DAG1 и DAG2 обеспечивают адреса для чтения и записи данных (см. рис.5.1).

Два генератора адреса данных позволяют выполнять косвенную адресацию данных. DAG1 выводит 32-разрядный адрес на шину адреса DM. DAG2 вырабатывает 24-разрядный адрес для обращения к данным по шине данных РМ. DAG1 и DAG2 могут генерировать адреса одновременно - по шине РМА и шине DMA - для двойных операндов чтения/записи, если команда, которая должна быть выбрана, доступна из кэша.

48-разрядная шина PMD используется для передачи команд (и данных), 40-разрядная шина DMD используется для передачи данных. Разрядность шины PMD - 48 бит в соответствие с длиной командного слова. Когда эта шина используется для передачи 32-разрядных данных с плавающей точкой или 32-разрядных данных с фиксированной точкой, то данные выравниваются к 32 старшим разрядам шины.

40-разрядная шина DMD обеспечивает путь для передачи за один цикл содержимого любого регистра в процессоре в любой другой регистр или в любую ячейку внешней памяти. Адреса данных берутся из одного из двух источников: абсолютной величины, определенной в команде (прямая адресация), или с выхода генератора адреса данных (косвенная адресация).32-разрядные данные с фиксированной точкой и 32-разрядные данные с плавающей точкой одиночной точности также выравниваются к 32 старшим разрядам шины.

Регистры РХ, соединяющие шины, позволяют выполнять обмен данными между 48-разрядной шиной PMD и 40-разрядной шиной DMD или между 40-разрядным регистровым файлом и шиной PMD. Эти регистры содержат аппаратные средства для устранения различия в разрядности шин.

Три шины: РМ, DM и I/O - объединяются во внешнем порте процессора, образуя вне кристалла одиночные шины данных (DATA47_0) и адреса (ADDR31 _0)

Обращение к блоку памяти и конфликты

По любой из трех внутренних шин ADSP-2106x можно обращаться к одному из блоков внутренней памяти в любое время. К каждому блоку двухпортовой памяти может обратиться и ядро процессора (по шине РМ или шине DM), и устройство ввода-вывода (по шине I/O) за один цикл. Если ядро процессора и устройство ввода-вывода обращаются к одному и тому же блоку памяти, то дополнительных циклов не требуется.

Однако когда ядро процессора осуществляет два обращения к одному блоку памяти в одном и том же цикле, например, по шине РМ (используя программный автомат или DAG2) и по шине DM (используя DAG1), то возникает конфликт. Если это происходит, то требуется дополнительный цикл. Сначала выполняется обращение по шине DM, а затем в дополнительном цикле выполняется обращение по шине РМ.

Ограничения при обращении к пространству памяти

Три внутренних шины (DM, РМ и I/O) ADSP-2106x могут использоваться для обращения к карте памяти процессора согласно следующим правилам:

По шине DM можно обращаться ко всему пространству памяти.

По шине РМ можно обращаться только к пространству внутренней памяти и к 12 младшим мегасловам пространства внешней памяти.

По шине I/O можно обращаться ко всему пространству памяти, за исключением отображенных в карте памяти регистров ЮР (в пространстве внутренней памяти).

Заметим, что в Версии кристалла 1.0 (Silicon Revision 1.0) и более ранних версиях при операции адресации с предмодификацией не должно изменяться пространство памяти адреса. Например, предмодификация адреса в пространстве внутренней памяти не должна давать адрес в пространстве внешней памяти. Есть одно исключение из этого правила: команда косвенного перехода (JUMP) или команда вызова (CALL) с пред-модификацией адреса могут вызывать переход из внутренней памяти во внешнюю. Версии кристалла 2.0 (Silicon Revision 2.0) и более поздние версии не имеют ограничений на предмодификацию.

Интерфейс внешней памяти

Процессор ADSP-2106x обеспечивает адресацию через внешний порт до 4 гигаслов памяти, расположенной вне кристалла. Это внешнее адресное пространство включает пространство памяти многопроцессорной системы (память на кристалле других ADSP-2106x, объединенных в многопроцессорную систему), а также пространство внешней памяти (область памяти, расположенной вне кристалла).

Сигналы управления памятью позволяют осуществлять прямое соединение с быстрыми статическими устройствами памяти (SRAM). Могут также использоваться отображенные в карте памяти периферийные устройства и более медленная память с определяемой пользователем комбинацией программируемых состояний ожидания и аппаратных сигналов подтверждения связи. Выводы SBTS (перевод шины в третье состояние) и PAGE (граница страницы) могут использоваться для интерфейса с динамической памятью (DRAM).

Во внешней памяти могут храниться и команды, и данные. Внешняя шина данных (DATA47) должна быть 48-разрядной для передачи команд и/или 40-разрядных данных с плавающей точкой повышенной точности, или 32-разрядной для передачи данных с плавающей точкой одиночной точности. Если внешняя память содержит только данные или упакованные команды, которые будут передаваться по DMA, то внешняя шина данных может быть 16 - или 32-разрядной. В системе такого типа устройство ввода-вывода процессора ADSP-2106х осуществляет распаковку входящих данных и упаковку выходящих данных.

Банки внешней памяти

Внешняя память разделена на четыре равных банка; каждый из этих банков связан с собственным генератором состояний ожидания. Это позволяет отображать более медленные периферийные устройства в карту памяти того банка, для которого определено конкретное число состояний ожидания. Отображая периферийные устройства в различных банках, вы можете обеспечить работу устройств I/O, которые имеют различные требования к синхронизации.

Банк 0 начинается с адреса 0x0040 0000 во внешней памяти, за ним следуют банки 1, 2 и 3. Когда ADSP-2106x генерирует адрес, находящийся внутри одного из четырех банков, то активизируются соответствующие линии выбора памяти MSo.

Выводы могут использоваться как выбор кристалла для памяти или других внешних устройств, устраняя тем самым необходимость во внешней декодирующей логике. MSo обеспечивает линию выбора банка динамической памяти DRAM, когда он используется в комбинации с сигналом PAGE (см. "Обнаружение границы страницы DRAM").

Размер банков памяти может быть от 8 килослов до 256 мегаслов и должен быть равен степени двойки. Выбор размера банка памяти выполняется с помощью поля бит MSIZE регистра SYSCON следующим образом:

MSIZE = log, (желаемый размер банка) - 13.

Линии MSi-o ~ линии декодированного адреса памяти, состояние которых изменяется в то же самое время, что и у других линий адреса. Когда нет обращения к внешней памяти, то линии MS-i-o неактивны. Однако они активны, когда выполняется условная команда обращения к памяти, независимо от того, истинно условие или нет.д.ля обеспечения правильной работы условные команды записи в память не должны применяться в системах, использующих сигнал SW > если такое обращение в память не может быть прервано.

Заметим, что внутренняя память ADSP-2106x разделена на два блока, называемые блок 0 и блок 1, в то время как пространство внешней памяти разделено на четыре банка.

Небанковая память

Область памяти выше банков 0-3 называется небанковым пространством внешней памяти. Для доступа в это адресное пространство линии выбора памяти MSX не выставляются. Доступ к небанковому пространству памяти может также иметь состояния ожидания, определенные в полях UBWS и UBWM регистра WAIT.

Выбор начальной загрузки памяти

Сигнал на линии выбора памяти J3MS выставляется (низкий уровень), только когда ADSP-2106x сконфигурирован для начальной загрузки из EPROM. Это позволяет осуществлять начальную загрузку из отдельного внешнего пространства памяти. Состояния ожидания небанковой памяти и режим состояния ожидания используются для обращения устройств, определяемых сигналом J3MS.

Вывод J3JV1S управляется только ведущим ADSP-2106x.

Синхронизация обращения к внешней памяти

Синхронизация доступа к памяти для пространства внешней памяти и пространства памяти многопроцессорной системы описана ниже. Для получения точных технических данных по синхронизации обращайтесь к Перечню технических характеристик ADSP-2106x.

Внешняя память

ADSP-2106x может взаимодействовать с внешней памятью и с отображенными в карте памяти периферийными устройствами асинхронно, т.е. независимо от CLKIN. В многопроцессорной системе ADSP-2106x должен быть ведущим для того, чтобы обращаться к внешней памяти.

Чтение из внешней памяти происходит в следующей последовательности ADSP-2106x выводит адрес чтения и выставляет сигнал выбора памяти (MSj-o) чтобы указать выбранный банк. Сигнал выбора памяти не сбрасывается междупоследовательными обращениями в один и тот же банк памяти.

ADSP-2106x выставляет строб чтения (если обращение в память не прерывается из-за условной команды).

ADSP-2106x проверяет, необходимы ли состояния ожидания. Если да, то сигнал выбора памяти и строб чтения остаются активными на дополнительный (ые) цикл (ы). Наличие состояний ожидания определяется состоянием сигнала внешнего подтверждения (АСК), внутренним программируемым счетчиком состояний ожидания или комбинацией обоих.

ADSP-2106x фиксирует данные.

ADSP-2106x сбрасывает строб чтения.

При инициализации другого обращения к памяти ADSP-2106x выводит адрес и сигнал выбора памяти в следующем цикле.

Заметим, что если считывание из памяти является частью условной команды, которая не выполняется из-за того, что условие ложно, то ADSP-2106x выводит адрес и сигнал выбора памяти для чтения, но не выставляет строб чтения и не считывает данные.

Запись во внешнюю память, режим ведущего Запись во внешнюю память происходит в следующей последовательности:

ADSP-2106x выводит адрес записи и выставляет сигнал выбора памяти, чтобы указать выбранный банк. Сигнал выбора памяти не сбрасывается между последовательными обращениями в один и тот же банк памяти.

ADSP-2106x выставляет строб записи и выводит данные (если обращение в память не прерывается из-за условной команды).

ADSP-2106x проверяет, необходимы ли состояния ожидания. Если да, то сигнал выбора памяти и строб записи остаются активными на дополнительный (ые) цикл (ы). Наличие состояний ожидания определяется состоянием сигнала внешнего подтверждения (АСК), внутренним программируемым счетчиком состояний ожидания или комбинацией обоих.

ADSP-2106x сбрасывает строб записи в конце цикла.

ADSP-2106x переводит свои выводы данных в третье состояние.

При инициализации другого обращения к памяти ADSP-2106x выводит адрес и сигнал выбора памяти в следующем цикле.

Заметим, что если запись в память является частью условной команды, которая не выполняется из-за того, что условие ложно, то ADSP-2106x выводит адрес и сигнал выбора памяти для записи, но не выставляет строб записи и не выводит никаких данных.

Шины памяти и генерация адресов

В процессоре ADSP-2106x есть три внутренние