Эем-нің негізгі функционалдық элементтері, I бөлім

33
Сурет 5.2. Қазіргі ЭЕМ-де жадыны ұйымдастыру иерархиясы
Жадының иерархиялық құрылымы ақпаратты өңдеу барысында үлкен көлемдегі
ақпаратты  сақтау  және  оған тез қол  жеткізуді  экономикалық түрде  тиімді үлестіруге
мүмкіндік береді.
Иерархияның төменгі  деңгейінде  микропроссорлар  (орталық процессор – CPU)
құрамына кіретін регистрлер жиынтығы – регистрлі жады орналасқан. CPU регистрлері
программалық
түрде
қол  жетімді  және  программа  орындалу  барысында  жиі
қолданылатын  ақпаратты  сақтайды:  аралық нәтижелер,  адрестердің  құрама  бөліктері,
цикльдер  санағыштары  және  т.с.с.  Регистрлі  жады  айтарлықтай  аз  көлемді  (бірнеше
ондаған  машиналық сөз).  РЖ  процессордың жиілігімен  жұмыс  жасайды,  сондықтан
оған  айналым  уақыты  минимум.  Мысалы,  процессордың жұмыс  істеу  жиілігі 2  ГГц
болғанда, оның регистрлеріне айналым уақыты небары 0,5 нс. құрайды.
Оперативті 
жады
–
процессорда 
программаны 
орындау 
барысында
қолданылатын  ақпаратты (программалар,  алғашқы  деректер, өңдеудің аралық және
соңғы 
нәтижелері) 
сақтауға 
арналған
құрылғы.
Қазіргі 
уақытта 
дербес
компьютерлердің опреративті  жады  көлемі  бірнеше  жүз  мегабайтты құрайды.
Оперативті  жады  жүйелік  шина  жиілігінде  жұмыс  жасайды  және  оған  айналым  жасау
үшін шинаның 6-8 синхранизация циклін қажет етеді. Сонымен, жүйелік шинаның 100
МГц  (период  10  нс.  тең) жиілігінде  оперативті  жадыға  айналым  уақыты  бірнеше
ондаған наносекундты құрайды.
РЖ  мен  ОЖ  арасындағы  бос  орынды  толтыру үшін қазіргі  уақытта  кэш-жады
қолданылады,  ол әлде қайда  жылдам  (сәйкесінше әлде қайда қымбат)  статикалық
оперативті  жады.  Кэш-жады  программаның жұмысы  барысында  жиі қолданылатын
ақпаратты  жазу  және  оқудың арнайы  механизиміне  ие  және  ол  ақпаратты  сақтауға
арналған. Әдетте  кэш-жадының бір  бөлігі  микропроцессор  кристаллында  орналасады
(ішкі  кэш-жады),  ал  ал  екінші  бөлігі  одан  тыс  орналасады  (сыртқы  кэш-жады).  Кэш-
жады  программалық  қол  жетімсіз.  Оған  айналым
үшін  процессордың
және
компьютердің аппараттық құрылғылары қолданылады.
Сыртқы  жады әдетте  магниттік  және  оптикалық дисктер,  магниттік  ленталар
негізінде ұйымдастырылады.  Дисктік  жадының көлемі  1  мкс-тан  аз  айналым  уақыты

34
кезінде ондаған гигабайтқа жетеді. Магниттік ленталар аз жылдамдығы мен аз көлемді
болуына  байланысты қазіргі  кезде  тек  деректердің резервті  көшірмесін  жасау
құрылғысы  ретінде қолданылады.  Яғни,  мұндай құрылғыларға  айналым  жасау өте
сирек. Оларға айналым жасау уақыты бірнеше ондаған секундты құрауы мүмкін.
Электронды  есептеуіш  техника өте  жылдам  дамып жатқанын  атап  айту  керек.
«Мурдың эмпирикалық заңына» сәйкес компьютер өнімділігі шамамен 18 айсайын екі
еселенуде.  Сондықтан  осы  оқу құралында  келтірілген  сандық сипаттасалар  көп
жағдайда  негізгі қатынастар  мен  компьютердің  қандай  да  бір  компонеттері  мен
құрылғыларының даму тенденциясын көрсету үшін қолданылады.
Есте сақтау құрылғысын берілген ұйымдастырумен құру
Қазіргі ЭВМ-де ережеге сәйкес жадының адрестелетін минималды өлшем бірлігі
1  байт.  Осыған  байланысты  жадымен  алмасу  осы өлшемге  еселі  блоктар  ретінде
ұйымдастырылады, 
яғни 
деректердің
сыртқы 
шинасының
разрядына 
және
процессормен  орындалатын  командаларға  байланысты:  байт,  сөз,  екі  еселі  сөз,  төрт
еселі  сөз.  Мұндай  алмасу  жүйелік  шина  арқылы  түсетін  арнайы  сигналдарды  басқару
арқылы  жүргізіледі.  Деректер  шинасында  көрсетілген  ақпарат  форматын  жадының
нақты  схемасының  ұйымдастырылуын  ескеретін  форматқа  түрлендіру  арнай
интерфейсті схемалар арқылы жүзеге асырылады. Жады модулі құрастырылатын үлкен
интегралдық схемалар  (БИС)  электронды өндірістің  өнімі  болып  табылады  және
әртүрлі ұйымдастыруларға  ие  болуы  мүмкін.  Есептеу  техникасын  жасаушылар  оларда
бар  жадының БИС  номенклатурасын  ескеру  керек,  бұл қажеті  көлемді  және
ұйымдастырылған  есте  сақтау құрылғысын құру үшін  керек.  Осы  мақсатта  немесе
жады  модулінде  сөз  санын  көбейту  мақсатында  немесе әрбір  сөздің разрядтылығын
арттыру мақсатында бірнеше БИС-ті біріктіру жүргізілуі мүмкін.
Жадының берілген  БИС  болған  жағдайдағы ұйымдастыруға қажетті  жады
блогын құру нұсқаларын қарастырайық.
1. 1К*8 разрядты ұйымдастырылған БИС-да 8К*8 разрядты ұйымдастырылған
есте сақтау құрылғысын құру (5.3 сурет).
Сурет 5.3. Әртүрлі ұйымдастырылған есте  сақтау құрылғысының шартты-
графикалық белгіленуі: а - 1К*8 разрядты; б - 8К*8 разрядты.
Берілген  жағдайда  модульді құраушы  БИС-дағы  сөздер  санына қарағанда,
модульдегі  сөз  саны  көб  жады  модулін құру  керек.  Жады  модулі ү БИС-дан  тұратын
болады.  Жады  модуліне  айналым  жасау үшін  адрес  шинасынан  келіп  түсетін  13-
разрядты  адрес  (А12  А0) қолданылады.  (А12-А10) үш үлкен  разряды  нақты  моментте
жұмысқа қосылатын схеманы анықтайды, ал кез-келген БИС-ның ішіндегі әрбір ұяшық
адрестің 10 кіші разрядымен анықталады (А9-А0) (5.4 сурет).

35
Сурет 5.4. Жады модулін ұйымдастыру
БИС  (CS=1)  кристалын  таңдау  кірісінде  сигналдың  «1» мәнінде  деректердің
шығыс  разрядтары үшінші  күйде  болады,  яғни  (DO=Z)  шинасынан  ажыратылған.
Осылайша, адрес шинасында кодтың кез-келген мәнінде әрқашан сегіз БИС-ның тек бір
ғана жұмыс істеп тұрады. (сурет. 5.5).

36
Сурет  5.5. 1К*8  разрядты ұйымдастырылған  БИС  негізіндегі  8К*8  разряд
көлемді есте сақтау құрылғысы
Шынайы микросхемаларда (DI және DO) жазу және оқу деректер шинасы әдетте
екі бағытталған ортақ шина ретінде болады.
Басқару шинасындағы сигналдар: MW – жадыға жазу сигналын, MR – жадыдан
оқу сигналын білдіреді.
2. 1К*1 разрядты ұйымдастырылған БИС-да 1К*8 разрядты ұйымдастырылған
есте сақтау құрылғысын құру (5.6 сурет).