1 / 56

مبحث هفتم

مبحث هفتم. حافظه و منطق برنامه پذیر Memory and Programmable Logic. Presented by Ali Maleki Spring Semester, 2009. تعریف حافظه و منطق برنامه پذیر. حافظه ( Memory ) مجموعه ای از سلول ها که قادر است اطلاعات دودویی را در خود ذخیره نماید. منطق برنامه پذیر ( Programmable Logic )

agrata
Télécharger la présentation

مبحث هفتم

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. مبحث هفتم حافظه و منطق برنامهپذیرMemory and Programmable Logic Presented by Ali Maleki Spring Semester, 2009

  2. تعریف حافظه و منطق برنامهپذیر • حافظه (Memory) • مجموعهای از سلول ها که قادر است اطلاعات دودویی را در خود ذخیره نماید. • منطق برنامهپذیر (Programmable Logic) • قطعه ای با امکان آرایش دادن سخت افزار بر اساس بیت های ذخیره شده

  3. فهرست مطالب مقدمهای بر حافظهها حافظهي RAM تشخیص و تصحیح خطا حافظهي ROM منطق برنامهپذیر PROM ، PLA و PAL CPLD و FPGA

  4. حافظه • انواع حافظه • حافظه با دسترسی تصادفی ( Random Access Memory = RAM ) • حافظهي فقط خواندنی ( Read Only Memory = ROM )

  5. چند اصطلاح در رابطه با حافظه • نوشتن در حافظه (Memory Write): • ذخیره کردن اطلاعات در حافظه • خواندن از حافظه (Memory Read): • انتقال اطلاعات ذخیره شده در حافظه به بیرون • کلمه (Word): • گروهی از بیت ها • بایت (Byte): • یک گروه 8 بیتی • نیبل (Nible): • يک گروه 4 بیتی

  6. چند اصطلاح در رابطه با حافظه • ضرایب مربوط به تعیین ظرفیت حافظه: • کیلو (k=210) ، مِگا (M=220)، گیگا (G=230) • حافظهي فرار (Volatile Memory): • حافظهای که با قطع شدن تغذیه، اطلاعات آن از دست خواهد رفت. • حافظهي غیرفرار (Nonvolatile Memory): • حافظهای که با قطع شدن تغذیه، اطلاعات آن حفظ میگردد.

  7. حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) • علت نامگذاری RAM: • در هر زمان، به هر مکان حافظه می توان دسترسی داشت. • زمان لازم برای انتقال اطلاعات به/از هر مکان حافظه یکسان است. • RAM در قیاس با حافظه با دسترسی ترتیبی (sequential access memory) مطرح می گردد. • به عنوان نمونه ای از حافظه با دسترسی ترتیبی می توان به حافظه از نوع نوار مغناطیسی اشاره نمود. • RAM یک حافظه ي فرار است.

  8. RAM • نمودار بلوکی حافظهي RAM

  9. RAM • محتوای یک حافظه ي 1024 * 16

  10. RAM نمودار زمانی سیکل نوشتن حافظه زمان سیکل (cycle time) : زمان لازم برای تکمیل نوشتن در یک حافظه در این مثال، زمان سیکل را 50 نانوثانیه فرض کنید.

  11. RAM نمودار زمانی سیکل خواندن حافظه زمان دستیابی (access time) : زمان لازم برای انتخاب یک کلمه و خواندن آن از حافظه. در این مثال، زمان دستیابی را 50 نانوثانیه فرض کنید.

  12. RAM • انواع RAM: • SRAM یا RAM استاتیک (Static RAM) • DRAM یا RAM دینامیک (Dynamic RAM)

  13. RAM سلول ذخیره سازی باینری (Binary Cell)

  14. RAM 4*4 RAM Diagram

  15. RAM • دیکُد کردن متقارن (Coincident Decoding)

  16. RAM • مالتی پلکس کردن آدرس (Address Multiplexing)

  17. تشخیص و تصحیح خطا (Error Detection and Correction) • تشخیص خطا (Error Detection) • بیت توازن (Parity Bit) • تصحیح خطا (Error Correction) • کد همینگ (Hamming Code) • تصحیح خطای یگانه، تشخیص خطای دوگانه (Single-Error Correction, Double-Error Detection) • روش ترکیبی کد هَمینگ و بیت توازن

  18. کد هَمینگ (Hamming Code) کد هشت بیتی 11000100 را در نظر بگیرید. در کد هَمینگ، موقعیتهای توانهای 2 با بیت توازن و بقیه موقعیتها با بیتهای داده پر میشوند. Bit position 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 P1P2 1 P4 1 0 0 P8 0 1 0 0 P1= XOR of bits(3,5,7,9,11)=0 P2= XOR of bits(3,6,7,10,11)=0 P4= XOR of bits(5,6,7,12)=1 P8= XOR of bits(9,10,11,12)=1 In memory, 00 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0

  19. کد هَمینگ (Hamming Code) تشخیص و تصحیح خطا با استفاده از کد هَمینگ In memory, 00 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 Check Bits: C1=XOR of bits (1,3,5,7,9,11) C2=XOR of bits (2,3,6,7,10,11) C4=XOR of bits (4,5,6,7,12) C8=XOR of bits (8,9,10,11,12) C = C8C4C2C1 C = 0 : No Error C  0 : Check bit gives error position, toggle bit to correct

  20. کد هَمینگ (Hamming Code) مثال1 : با فرض استفاده از کد هَمینگ، بروز خطا در کد دریافتی از حافظه را بررسی نموده و در صورت نیاز آن را تصحیح کنید. In memory, 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 Check Bits: 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 C1=XOR of bits (1,3,5,7,9,11) = 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 C2=XOR of bits (2,3,6,7,10,11) = 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0C4=XOR of bits (4,5,6,7,12) = 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0C8=XOR of bits (8,9,10,11,12) = 0 C = 0000 بنابراین خطایی رخ نداده است.

  21. کد هَمینگ (Hamming Code) مثال2 : با فرض استفاده از کد هَمینگ، بروز خطا در کد دریافتی از حافظه را بررسی نموده و در صورت نیاز آن را تصحیح کنید. In memory, 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 Check Bits: 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 C1=XOR of bits (1,3,5,7,9,11) = 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 C2=XOR of bits (2,3,6,7,10,11) = 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0C4=XOR of bits (4,5,6,7,12) = 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0C8=XOR of bits (8,9,10,11,12) = 0 C = 0001 خطایی در بیت اول رخ داده است.

  22. کد هَمینگ (Hamming Code) مثال3 : با فرض استفاده از کد هَمینگ، بروز خطا در کد دریافتی از حافظه را بررسی نموده و در صورت نیاز آن را تصحیح کنید. In memory, 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 Check Bits: 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 C1=XOR of bits (1,3,5,7,9,11) = 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 C2=XOR of bits (2,3,6,7,10,11) = 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0C4=XOR of bits (4,5,6,7,12) = 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0C8=XOR of bits (8,9,10,11,12) = 0 C = 0101 خطایی در بیت پنجم رخ داده است.

  23. تصحیح خطای یگانه، تشخیص خطای دوگانه کد هَمینگ میتواند یک خطا را تشخیص داده و تصحیح نماید ولی نمیتواند چند خطا را تشخیص دهد. با اضافه کردن یک بیت توازن به کد همینگ میتوان بروز دو خطا را تشخیص داد. به عنوان مثال برای کد هشت بیتی 11000100 Bit position 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 P1P2 1 P4 1 0 0 P8 0 1 0 0 P13 اگر C=0 و P=0 باشد خطا رخ نداده است. اگر C0 و P=1 باشد یک خطا رخ داده است که قابل تصحیح است. اگر C0 و P=0 باشد دو خطا رخ داده است که قابل تشخیص است ولی قابل تصحیح نیست. اگر C=0 و P=1 باشد یک خطا در محل بیت P13 رخ داده است.

  24. حافظهي فقط خواندنی (ROM) • علت نامگذاری ROM: • فقط از این حافظه خوانده میشود. • ROM یک حافظهي غیرفرار است.

  25. ROM منطق داخلی یک ROM 832 :

  26. ROM برنامه ریزی ROM

  27. پیاده سازی مدار ترکیبی ROM از یک دیکدر و تعدادی گیت OR تشکیل شده است. با استفاده از دیکدر میتوان 2k مینترم برای k متغیر فراهم نمود. بنابراین میتوان با ROM ، تابع را به صورت جمع مینترمها پیادهسازی نمود.

  28. پیاده سازی مدار ترکیبی مداری با جدول درستی توصیف شده است. چگونه میتوان مدار را با ROM پیادهسازی نمود؟

  29. ROM • انواع ROM: • ROM • PROM (Programmable ROM) • EPROM (Erasable Programmable ROM) • EEPROM or E2PROM (Electrically Erasable Programmable ROM) PROM نوعی قطعهي منطقی قابل برنامهریزی (PLD) است.

  30. منطق برنامهپذیر (Programmable Logic) • برنامهریزی (Programming): • روالی که اطلاعات بیتها را وارد سختافزار میکند.

  31. منطق برنامهپذیر (Programmable Logic)

  32. معماریهای مختلف PLDهای ترکیبی

  33. PLA PLA با سه ورودی، چهار جملهي ضرب و دو خروجی: F1 = AB’ + AC + A’BC’ F2 = (AC + BC)’

  34. مثال طراحی با PLA با استفاده از PLA، مدار توابع زیر را پیاده سازی نمایید. مراحل طراحی ترسیم نقشه و سادهسازی به فرم اصلی و مکمل انتخاب فرمهای مناسب ترسیم جدول برنامهریزی

  35. PAL PAL با چهار ورودی، چهار خروجی و ساختار AND-OR سه ردیفی

  36. طراحی مدار با PAL طرحی با توابع زیر توصیف شده است. می خواهیم طرح را با PAL چهار ورودی، چهار خروجی با ساختار AND-OR سه ردیفی پیادهسازی نماییم. سادهسازی با نقشه ترسیم جدول برنامهریزی

  37. طراحی مدار با PAL

  38. PLDي ترتیبی (Sequential PLD)

  39. معرفی چند اصطلاح میتواند به عنوان سرنام عبارتهای زیر استفاده گردد: Simple PLD , Sequential PLD هر یک از بخشهای پایهي تشکیل دهندهي SPLD را ماکروسِل گویند.

  40. Sequential PLD • مدار منطقی یک ماکروسل

  41. پیکربندی CPLD

  42. FPGA • تکامل FPGAهای شرکت Xilinx :

  43. معماری پایهي قطعات Spartan شرکت Xilinx

  44. معماری پایهي قطعات Spartan شرکت Xilinx • بلوک منطقی قابل پیکربندی

  45. معماری پایهي قطعات Spartan شرکت Xilinx • سلول RAM کنترل‌کننده‌ي گیت انتقال PIP

  46. نقطهي اتصال قابل برنامهریزی (Programmable Interconnect Point-PIP) • نقطه‌ي اتصال قابل برنامه‌ریزی

  47. بلوک ورودی/خروجی (I/O Block) • بلوک ورودی/ خروجی

  48. معماری پایهي قطعات Spartan شرکت Xilinx • سلول RAM توزیع شده با استفاده از جدول جستجو (LUT)

  49. FPGA های خانواده‌ي Spartan XL شرکت Xilinx

  50. FPGA های خانواده ي Spartan II شرکت Xilinx

More Related