3) Применение конвертеров системной шины

В этом случае, память подключается следующим образом.

В данной структуре удается избавится от буфера шины памяти. Между процессором и памятью остается системная шина S.

Применение конвертера позволяет как памяти так и процессору иметь доступ на системную шину S, через которую в свою очерещь, организуется доступ системной периферии и устройства ввода/вывода.

Применение кэш-памяти.

Растущие требования по производительности микро ЭВМ заставляют разработчиков искать варианты сокращения цикла обмена процессора с памятью. Существенным шагом разработчиков в этом направлении стало появление кэш-памяти.

Кэш-память – это ОЗУ, но имеющее более высокое быстродействие, чем обычная оперативная память. Это достигается за счет того, что кэш-структура делается на специальных быстродействующих кристаллах, но к сожалению, на этих кристаллах нельзя создать память больших объемов. Поэтому кэш-память имеет небольшой объем и в нее помещается промежуточные результаты работы процессора.

С использованием кэш-памяти структура системы выглядит следующим образом. Кэш-память подключена на локальную шину L и имеет выход на системную шину S.

Поскольку кэш-память подключается на локальную шину L, то получается, что она менее всего удалена от процессора. Использование процессором этой памяти при многократном обращении с целью размещения промежуточных результатов своей работы резко повышает производительность микро ЭВМ. Кроме того, кэш-память находит большое применение и в многопроцессорных системах с общей памятью, т.е. когда несколько процессоров работают с одним ОЗУ.

Для устранения времени ожидания некоего i-го процессора при обращении к памяти, каждый процессор оснащается собственной кэш-памятью. Быстродействие повышается, но возникает задача обеспечения когерентности данных во всех КЭШах у каждого процессора. Когерентность данных означает, что при изменении некоторых данных одного из процессоров, во всех остальных КЭШах должны храниться измененные коми этих данных.

Передача информации по шинам микро эвм

В микропроцессорных системах часто применяется последовательная передача данных, при этом можно решить два вопроса:

1 – определить и зафиксировать начало сигнала обмена

2 – синхронизировать прохождения битов между приемником и передатчиком.

Используются 3 способа передачи информации

1 – асинхронный

2 – синхронный

3 – смешанный

Асинхронный

Характеризуется тем, что не существует строгого квантования по времени при передачи данных, и сигналы передаются через произвольных промежуток времени. Но чтобы приемник смог определить начало передачи и окончания, информационная посылка обрамляется служебными битами. Эти биты называются «старт-стопными» и именно их наличие позволяет передавать информационные посылки через произвольные промежутки времени. Сигнал на линии начинает восприниматься приемником только после получения двух подряд стартовых битов.

Достоинства: такую передачу легко организовать передатчику и приемнику. Устройства в этом случае могут иметь отличающуюся друг от друга скоростные характеристики. Согласование передачи происходит за счет старт-стопных битов.

Недостатки: низкая скорость передачи данных. Также низкий коэффициент загрузки линии. Даже если символы будут следовать один за другим без промежутков молчания, то все равно коэффициент загрузки линии будет ниже, чем, например, в синхронной передачи. Это происходит за счет того, что старт-стоп биты являются избыточными.

Синхронная передача

В этом случае, каждый информационный бит сопровождается синхроимпульсом. Приемник воспринимает этот информационный бит только тогда, если происходит совпадение на его информационном входе синхронного бита. При их отсутствии, синхронные сигналы не воспринимаются

В этом случае, между передающим и принимающим устройством должен передаваться информационный и синхросигналы. Т.к. для передачи каждого из этих сигналов необходимо 2 провода (сигнальный и земляной), то между приемником и передатчиком должна быть 4х проводная линия. По одной паре проводов передается информационный сигнал, по другому – синхронизирующий.

Достоинства: более высокая скорость передачи информации чем в случае асинхронной передачи. Данный способ имеет более высокую степень помехозащищенности, т.к. паразитный сигнал не воспринимается, а вероятность совпадения паразитного и синхросигналов не высока.

Недостатки: более дорогая реализация передачи сигнала, т.к. требуется 4 провода. А это в 2 раза больше чем в случае асинхронной передачи. Также данный способ накладывает жесткие ограничения на разность скоростей работы передатчика и приемника. При работе на различных скоростях могут произойти пропуски сигналов. Критическими также являются электрические длины проводников передачи информации и синхроимпульсов. Возникающие разности в задержках распространяемых сигналах приводят к тому, что сигнал не будет совпадать с синхросигналом и принимающее устройство начнет принимать информационные биты ошибочно. Даже небольшой сдвиг по времени их относительно друг друга может вызвать неправильное срабатывание принимаемого устройства. Поэтому синхронный способ хорошо применим, когда устройства находятся близко друг от друга. Пример – общая шина ЭВМ (PCI). Еще один недостаток – передающее устройство должно иметь в своем составе узел генерации синхросигналов. Этот узел является дорогостоящим, т.к. синхросигналы должны быть высококачественными. Структура этого сигнала должна быть практически вертикальной – т.е. крутой. Это трудно обеспечить на коротких импульсах, которые должны существовать при работе на высокой частоте.

Смешанный способ

Иногда в микропроцессорных системах применяют такой способ передачи информации, когда байты передаются асинхронно, а биты внутри байта сопровождаются синхроимпульсами.