Центральные сигналы управления

в начало

Группа центральных сигналов управления состоит из сигналов различных частот, сигналов управления и ошибок.

-MASTER 65 Сигнал -MASTER (Master - Ведущий) должен вырабатываться только той внешней платой, которая желает стать задатчиком на шине.

-I/O CH CK [8] [8/16]

Сигнал -I/O CH CK (I/O Channel Check - Проверка Канала Ввода/вывода) может быть разрешен любым ресурсом на шине как сообщение о фатальной ошибке, которая не может быть исправлена. Типичный пример такой ошибки - ошибка четности при доступе к памяти

RESET DRV [8] [8/16]

Сигнал RESET DRV (Reset Driver - Сброс Устройства) вырабатывается центральным процессором для начальной установки всех ресурсов доступа на шине после включения питания или падения его напряжения. Минимальное время разрешения этого сигнала - 1 мс.

SYSCLK [8] [8/16]

Сигнал SYSCLK (System Clock - системная частота) в данной книге принимается равной 8 МГц, хотя, как правило, эта частота такая же, как и тактовая частота центрального процессора на материнской плате, но с 50% (по длительности) уровнем логической "1". Все циклы шины пропорциональны SYSCLK, но все сигналы на шине, за исключением -0WS, не синхронизированы с SYSCLK.

OSC [8] [8/16]

Сигнал OSC вырабатывается материнской платой всегда фиксированной частотой 14.3818 МГц с 45-55% (по длительности) уровнем логической "1".Исторически этот сигнал появился для поддержки первых контроллеров цветных мониторов для персональных компьютеров серии IBM PC. Этот сигнал удобен для использования внешними платами, поскольку он одинаков для всех моделей компьютеров, совместимых с IBM PC/AT.

 

Сигналы прерывания

Группа сигналов прерывания используется для запроса на прерывание центрального процессора.

IRQ<15,14,12,11,10> [8/16] IRQ<9,7...3> [8]

 

Сигналы режима ПДП

Эти сигналы поддерживают циклы пересылки данных при прямом доступе в память.

ПРИМЕЧАНИЕ: Каналы ПДП <3...0> поддерживают только пересылки 8-разрядных данных. Каналы ПДП <7...5> поддерживают пересылки только 16-разрядных данных.

DRQ<7...5,0> [8] [8/16] DRQ<3,2,1> [8]

Сигналы DRQ (DMA Request - запрос на ПДП) разрешаются ресурсами на материнской плате или внешними платами для запроса на обслуживание контроллером ПДП или для захвата шины. Сигнал DRQ должен быть разрешен до тех пор, пока контроллер ПДП не разрешит соответствующий сигнал -DACK.

ОСОБЕННОСТИ ДЛЯ ВНЕШНИХ ПЛАТ.

-DACK<7...5,0> [8] [8/16] -DACK<3,2,1> [8]

Сигналы -DACK (DMA Acknowledge - подтверждение ПДП) разрешаются контроллером ПДП как подтверждение сигналов запросов DRQ<7...5,3...0>. Разрешение соответствующего сигнала -DACK означает, что либо циклы ПДП будут начаты, либо внешняя плата захватила шину.

T/C [8] [8/16]

Сигнал T/C (Terminal Count - Окончание счета) разрешается контроллером ПДП тогда, когда по какому-либо из каналов ПДП будет окончен счет числа пересылок данных, то есть все пересылки данных выполнены.

 

 

Питание

Для питания внешних плат на шине ISA используются 5 напряжений питания постоянного тока: +5 В, -5 В, +12 В, -12 В, 0 В (корпус - Ground). Все линии питания заведены на 8-разрядный разъем, кроме одной линии по +5 В и одной линии корпуса на дополнительном разъеме.

 

№2

Перспективы развития флэш – памяти.

Из всех рассмотренных в предыдущих лекциях материалов однозначно следует, что флэш — перспективная технология. В то же время, несмотря на высокие темпы роста объемов производства устройств флэш - памяти, и их очевидных достоинствах, относительно высокие цены позволяют конкурировать с ними механическим устройствам. Тем не менее, можно утверждать, что фактор цены, лишь вопрос времени.

Область, где господство флэш-памяти абсолютно уже сейчас - мобильные устройства. Этот очень большой сегмент информационных технологий. Безусловно, на этом экспансия флэш не остановится. В связи с этим, рассмотрим некоторые тенденции развития флэш - памяти.

Иинтегрированные решения.

Одноплатные ЭВМ типа Gumstix лишь промежуточные этапы на пути к реализации всех функций в одной микросхеме.

В настоящее время, on-chip (single-chip)системы представляют собой комбинации в одном чипе флэш-памяти с контроллером, процессором, SDRAM, специальным ПО. Так, например, Intel StrataFlash в сочетании с ПО Persistent Storage Manager (PSM) дает возможность использовать объем памяти одновременно как для хранения данных, так и для выполнения программного кода. PSM по сути дела является файловой системой, поддерживающейся ОС Windows CE 2.1 и выше. Все это направлено на снижение количества компонентов и уменьшение габаритов мобильных устройств с увеличением их функциональности и производительности.

Еще более сложные конфигурации класса «все – в - одном» представлены компаниями Intel, Samsung, Hitachi и др. Их изделия представляют собой многофункциональные устройства, реализованные в одной лишь микросхеме (стандартно в ней имеется процессор, флэш-память и SDRAM (System Dinamic Randam Access Mamory)).

Ориентированы они на применение в мобильных устройствах, где важна высокая производительность при минимальных размерах и низком энергопотреблении. Пример подобных разработок — чип от Samsung, объединяющий в себе ARM (Asynchronous Respons Mode – Режим асинхронного ответа) - процессор (203 МГц), 256 Мбайт NAND памяти и 256 SDRAM. Он совместим с операционными системами: Windows CE, Palm OS, Symbian, Linux и имеет поддержку USB. Таким образом, на его основе возможно создание многофункциональных мобильных устройств с низким энергопотреблением, способных работать с видео, звуком, голосом и прочими ресурсоемкими приложениями.

Другим направлением совершенствования флэш является уменьшение энергопотребления и размеров с одновременным увеличением объема и быстродействия памяти. В большей степени это касается микросхем с NOR архитектурой, поскольку с развитием мобильных компьютеров, поддерживающих работу в беспроводных сетях, именно NOR - флэш, благодаря небольшим размерам и малому энергопотреблению, станет универсальным решением для хранения и выполнения программного кода. Это чипы NOR фирмы Renesas.

Одна из важных тенденций развития флэш-памяти является использование результатов исследований в области нанотехнологий.

Многие специалисты считают, что нанотехнологии выведут флэш-память на новый качественный уровень.

Понятно, что с увеличением ёмкости увеличиваются и габариты микросхем флэш-памяти.

Разработан материал, способный удвоить ёмкость обычных чипов флэш-памяти путём добавления на стадии производства микросхем самоформирующихся металлических нанокристаллов.

Новая технология может оказаться определяющей для роста индустрии флэш-памяти. В течение последних лет ёмкость твердотельной памяти неуклонно увеличивалась, что вполне соответствовала известному Закону Мура, согласно которому число транзисторов в микросхеме удваивается через каждые два года. При этом из-за используемых материалов, а также их физических свойств до сих пор размеры отдельных ячеек памяти в чипах флэш-памяти увеличивались лишь по горизонтали, а не по вертикали.

В Nanosys пытаются избавиться от этих ограничений за счет введения третьего измерения в матрицу памяти.

Металлические нанокристаллы способны удерживать больший заряд в ячейке памяти, чем кремниевые нанокристаллы. Кроме того, для записи и стирания данных во флэш-память с металлическими частицами необходимо пониженное напряжение, что позволит экономить электроэнергию. Наконец, что важнее всего, в отличие от полупроводниковой флэш-памяти, количество циклов записи и стирания памяти с металлическими нанокристаллами практически неограниченно.

Принципиальная проблема, которую необходимо решить для внедрения этой технологии в производство, заключается в том, как поместить в полупроводниковую пластину нанокристаллы высокой плотности и стандартных размеров.

Nanosys предлагает такое решение. Нанокристаллы выращивают в растворе, а химический состав этого раствора позволяет задавать размеры кристаллов. После формирования нанокристаллов в раствор добавляются другие вещества, благодаря которым на частицах вырастают особые молекулы. Эти молекулы, называемые лигандами, заставляют нанокристаллы держаться друг от друга на определённом расстоянии. Жидкость с нанокристаллами, напоминающая чернила, выливается на кремниевые пластины, которые в дальнейшем и станут микросхемами флэш-памяти.

Выбраковка блоков

Это функции контроля бэд - секторов, коррекции ошибок (ECC — error check and correct) и равномерности износа ячеек.

Следует отметить, что уже с конвейера сходят чипы, имеющие в среднем до 2% нерабочих ячеек — это обычная технологическая норма. Но со временем их количество может увеличиваться за счет термического износа. Поэтому, как и в жестких дисках, во флэш-памяти предусмотрен резервный объем. Если появляется плохой сектор, функция контроля подменяет его адрес в таблице размещения файлов адресом сектора из резервной области (Рис. 3).

 

Рис. 3. Алгоритм выявления дефектных секторов.

Выявление дефектных секторов реализует алгоритм ECC («Error Check Correct – контроль и коррекция ошибок») – он сравнивает записываемую информацию с реально записанной информацией. Если есть совпадение, данные остаются в ячейке. В противном случае, данные переписываются в ячейку резервной области, а физические адреса преобразуются в логические адреса.

Со временем, из-за износа ячеек, появляются ошибочные биты. Но, поскольку из-за особенностей архитектуры, стирание возможно только поблочное, то бракуется весь блок. Блоки определяются как недопустимые, когда они содержат один или более недопустимых битов, однозначность чтения которых не гарантируется.