MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ RAPOR-1 HAZIRLAYAN AD: MUSTAFA İHSAN SOYAD:ZENGİN NO:

Transkript

1 MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ RAPOR- HAIRLAAN AD: MUSTAFA İHSAN SOAD:ENGİN NO:

2 Giriş Bilgisaarın nasıl çalıştığını anlamak için; sadece program kesime bakmak eterli olmaacaktır. Bir programın hangi mantık çerçevesinde çalıştığını anlamak için programın ugulandığı bilgisaarın temel donanımının ii bilinmesi gerekmektedir.bilgisaarı oluşturan temel elemanlara donanım elemanları denir.donanım elemanlarının ii bilinmesi ile bilgisaar üerinde apılacak ugulama ve geliştirme projeleri daha sağlam bir şekilde apılır. En aından belleğin çalışma prensibi, bilgisaarda verilerin nasıl saklandığı, kaç tür bellek olduğu, bu bellek türlerinden kaç tanesinin veri saklamada kullanıldığı gibi bilgilerin bilgisaar kullanıcısı tarafından bilinmesi, kullanıcıa çok çeşitli avantajlar sunabilir. 2.DONANIM ELEMANLARI Genel olarak 7 tür kapı elemanı vardır ve bu kapılara ek olarak devreleri koruması amacı ile buffer larda kullanılmaktadır. SÜRÜCÜ (BUFFER) = 0 0 TÜMLEME (NOT) ' 0 0 VE (AND) &

3 VEA (OR) TVE (NAND) (x)' & TVEA (NOR) (x+)' A DA (OR) x'+x' = EŞDEĞER (NOR) x+x'' =

4 ukarıdaki temel lojik kapıları kullanılarak çeşitli tüm devre elemanları elde edilmektedir bunlar: Tam Toplaıcı: İki adet birer bitlik saıı eldeli olarak toplaan devredir. Bu devrelerden n tane kullanılarak n-bit tam toplaıcı elde edilir. a b c i Tam Toplaıcı a: Birinci Saı b: İkinci Saı c i : Elde Girişi s: Sonuç c o : Elde Çıkışı Veri Seçiciler (Multiplexer): 2n adet veri girişi, n adet seçme (denetim) girişi, adet çıkışı vardır. Seçme girişlerine gelen değere göre, veri girişlerinden birindeki değer çıkışa aktarılır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili saı hangi veri girişinin seçileceğini belirler. Veri seçiciler giriş saılarına göre m: olarak adlandırılır. Burada m veri girişlerinin saısını gösterir. Kod Çöücüler (Decoder): n adet seçme (denetim) girişi, 2n adet çıkışı vardır. Seçme girişlerine gelen değere göre, çıkışlardan bir tanesi "" değerini diğerleri "0" değerini alır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili saı hangi çıkın "" değerini alacağını belirler. Kod çöücü, girişine sabit "" değeri verilmiş bir aıcı makas gibi düşünülebilir. Kod çöücüler seçme girişi ve çıkış saılarına göre n:2n olarak adlandırılır. Burada n seçme girişi saısı, 2n çıkış saısıdır. Flip-floplar: Çıkışın o anki girişlere ve bulunduğu duruma göre çıkış üreten devre elemanlarıdır S-R Bilgi Saklama Elemanı İki adet TVEA vea iki adet TVE bağlacı ile oluşturulabilen bir bitlik saklama elemanıdır. Tüm flip-floplar, bu temel saklama elemanına apılan eklemeler ile oluşturulabilir. S-R Tutucu (Latch) S-R saklama elemanının bir saat işareti ile tetik-lenmesi sö konusu değildir. İin girişi etkin olduğu sürece bu elemanın içeriği değiştirilebilir. Bu tip elemanlara tutucu (latch) denir. s c o 3

5 3.BELLEK Bilgisaarın çalışmasına ön verecek programı ve programın üerinde çalışacağı verileri saklamak için, bellek kullanılmaktadır. Bir bellek birimi saklama apabilen saklaıcılardan oluşmuş bir topluluktur. Bilgisaarın ilk dönemlerinde, mekanik çarklar ve delikli kartlar bellek olarak kullanılmıştır. Elektronik bilgisaarlarda, önceleri röleler ve daha sonraları çekirdek bellekler kullanılmıştır. Çekirdek bellekler, simit biçimindeki manetik halkaların içinden akımla kutuplanması ve daha sonra ardımcı sargılarla kutuplanma önünün öğrenilmesi ilkesine göre çalışmaktadır. akın amanda ise kullanılan bellekler arıiletken teknolojisine daanmaktadır. Bellek, kelime die tanımlanan ikili bilgileri bit grupları halinde saklar. Bellek kelimesi lerin ve 0 ların oluşturduğu bir gruptur ve bir saıı işlem kodunu bir vea daha fala alfa saısal karakteri vea diğer ikili kodları içerir.8 bitten oluşan gruplara bte denir. Bellekte her kelime belirtilen bir saıa atanır ve adres die isimlendirilir.0 dan başlaarak 2 k - e kadar devam eder.k adres hatlarının saısıdır.2 32 kelime 32 bit adres gerektirir. Bellekteki bilgileri sürekli tutabilmek için çeşitli öntemler geliştirilmiştir.arıiletken bellekler, bilgileri tutabilme açısından ikie arılırlar:sadece okunabilen ve içine bilgi aılamaan bellekler(salt oku bellek), aılıp okuna bilen bellekler(oku/a bellek). SALT OKU BELLEKLER 3. BELLEK TÜRLERİ Bilgisaarda sürekli kalması istenen bilgilerin saklanması için kullanılan bellek türleridir. Öel amaçla ve sabit programla çalışan bilgisaarların programları ile bilgisaar açıldığında, kullanıcıa himet verecek, ol verme programları bu belleklere aılmalıdır. Programlana bilme öelliklerine göre dört gruba arılır..salt oku bellek(rom) Bu bellek türüne bilgi aılması, belleğin üretimi sırasında gerçeklenmektedir.sonuçta üretilen bellek istenilen bilgilerle birlikte üretilmektedir.üretilen ROM ların sadece üretim aşamasında programlana bilmesi ve içeriğinin değiştirilememesi önemli bir kısıtlama olarak görülebilir. Ancak cok saıda ve anı programla çalışan ugulamalar için en ucu ve en makul çöümdür..2programlanabilir salt oku bellek(prom) Üretildikleri aman bütün bellek bitleri 0 vea ile üklü belleklerdir. Her bellek biti içinde bir sigorta bulunmaktadır. Bu sigortalar öel bir öntemle attırılabilir. Bir bitin sigortasının atması o bitin lojik ifadesinin değişmesi demektedir. Ancak sigortası attırılan bir bitin tekrar eski haline 4

6 gelme durumu sö konusu değildir.prom lar, bipolar teknolojisi ile üretildikleri için, hılı çalışmaktadır bu nedenle günümüde bellek olarak değil daha çok adres kod çöücü olarak kullanılmaktadır..3silinebilir programlanabilir salt oku bellek Defalarca programlanabilen ve silinebilen bu belleklerin EPROM ve EEPROM olmak üere iki türü vardır. EPROM Üretildikleri aman tüm bellek bitleri ile doludurlar. İstenilen bitler öel öntemlerle 0 durumuna getirilebilir. Mor ötesi ışığın bellek üerine tutulması ile tüm bitler tekrar konumuna gelir. Bu amaçla bellek üerinde bir pencere bulunmaktadır. Tek bir bitin vea bir kelimenin silinme olanağı oktur. Bu nedenle tüm bellek içeriği silinir. EEPROM Elektriksel olarak silinebilir salt oku belleklerdir.silinebilir ve programlanabilir belleklerin en gelişmişleridir. Bellek gölerine istenilen bir değer aılabilir ve bu bilgi eni bir amaa kadar kalır.bu bellek türünün içeriğinin silinmesi elektrik sinalleri ile olur. 2.OKU/A BELLEKLER bilgisaar içindeki kullanıcı programının aılacağı vea verilerin aılacağı bellek türü oku/a bellek türüdür. Kullanıldıkları teknik nedeni ile statik ve dinamik oku/a bellek olmak üere ikie arılırlar. 2.statik oku/a bellek statik oku/a belleğin her bir biti aslında bir flip-flop tur. Statik oku/a belleği besleen enerji kesildiğinde, bellek içindeki tüm veriler kabolmaktadır. Baı ugulamalarda bu durum sorun oluşturabilir. Bu sorunu ortadan kaldırmak için belleğin kanak uçlarına bir pil vea akümülatör erleştirilmektedir. 2.2 dinamik oku/a bellek dinamik bellek biti temelde bir kapasite ve sürücüden oluşur. Sürücü genelde tek bir tranistörden oluşur.bir biti konumuna getirebilmek için kapasitesinin doldurulması gerekir. Bu durumda iken okunursa lojik olarak algılanır. Kapasite aman içerisinde kendiliğinden boşalacağından okuma amanına dikkat edilmelidir.kapasite değeri arıa düşmeden okuma apılmalı ve eğer bir göenin olduğu anlaşılırsa eniden doldurulur 0 olduğu algılanırsa doldurulma. Bölece bilgiler korunmuş olur. Bu işleme dinamik belleğin taelenmesi denir. 5

7 3.2 BELLEK KAPASİTESİNİN VE KELİME UUNLUĞUNUN ĞENİŞLETİLMESİ Bilgisaarın eteneğini artırmak belli ölçüde belleğin kapasitesini ve kelime uunluğunun artırılmasına bağlıdır. İstenilen bellek tek kırmıkta olmaabilir. Bu durumda belleğin büütülmesi gerekmektedir. 3.2.kapasitenin genişletilmesi Kapasitenin genişletilmesi için aşağıdakiler sıra ile apılmalıdır: *Elimide mevcut olan bellek kırmıkları ile istenilen kapasitee ulaşılabilmesi için kaç tane bu kırmıklardan kullanılması gerektiği hesaplanmalıdır. *veri ve adres olları ortak olarak tüm bellek kırmıklarına bağlanmalıdır. *adres olu koşullandırılmalı ve ugun olan bir kod çöücü ile belleklerin chip select leri seçilmelidir kelime uunluğunun genişletilmesi kelime uunluğunun genişletilmesi için aşağıdakiler sıra apılmalıdır: * Elimide mevcut olan bellek kırmıkları ile istenilen kelime uunluğuna ulaşılabilmesi için kaç tane bu kırmıklardan kullanılması gerektiği hesaplanmalıdır. *adres olları tüm kırmıkların anı olacak şekilde bağlanmalıdır. *veri olu ugun bir şekilde bağlanmalıdır. (mesela 4 bitlik 2 bellekten 8 bitlik bellek elde edilmek isteniorsa: ilk4 bit.belleğe ikinci 4 bit 2. belleğe bağlanmalı) *tüm belleklerin CS leri anı olmalı. 3.3 PROBLEM ÇÖÜMÜ a)2k uunluğunda oku/a bellek için: 3*4K=2K 3 tane 4K*8 bellek gerekir 8K uunluğundaki ROM için: 2*4K=8K 2 tane 4K*8 bellek gerekir. Toplam 3+2=5 tane 4K*8 bellek modülü gerekir. b) 4K*8 lik bir bellek: 4K=4*2 0 =2 2 =*(6) 3 =000 H lik adres kapasitesine sahip olacaktır, dolaısı ile bellek haritası aşağıdaki gibi olacaktır 6

8 RAM- RAM-2 RAM-3 ROM- ROM-2 4FFF H 4000 H 5FFF H 5000 H 6FFF H 6000 H EFFF H E000 H FFFF H F000 H RAM LER ROM LAR c) Gerekli olan kod çöücüler: ROM LAR İÇİN: RAM LER İÇİN: A 2 :2 kod CS çöücü A 2 2:4 kod çöücü CS CS 2 CS 3 CS 2 A 3 CS 4 Arıca A0A0 H adresinde er alan bir çevre birim için adres kod çöücü devre: A0A0H= dır. A 0 ' A ' A 2 ' A 3 ' A 4 ' A 5 A 6 ' A 7 A 8 ' A 9 ' A 0 ' A ' A 2 ' A 3 A 4 ' A 5 Lojik işleminin sonucu çevre birimine CS olarak sürülebilir. 7

9 d) VERİ OLU(D 0 -D 7 ) RAM- RAM-2 RAM-3 ROM- ROM-2 MİB 4FFF H 4000 H 5FFF H 5000 H 6FFF H 6000 H EFFF H E000 H FFFF H F000 H R/W ADRES OLU(A 0 -A ) 2:4 KOD ÇÖ. :2 KOD ÇÖÜCÜ Veri olları her belleğin 8bit ve MİB ninde 8 bit olduğundan kelime genişletmesi apmadan veri ollarını hepsi anı olacak şekilde bağladık. Adres olunu ise A 0 dan A e kadar olan kısım 4K bounda bir belleği adresleebildiğinden buraa kadar olan adres ollarını tüm belleklere ortak olarak bağlıoru ve her belleğin CS girişini A 2, A 3, A 4, A 5 durumlarına göre aktif aparak istenilen belleği kullanıma sunuoru. 4. SONUÇ Bilgisaarın içinde bulunan temel donanım elemanları öğrenildi. Arıca bilgisaarın en temel elamanlarından olan, bilgilerin ve programların saklandığı bellek elemanlarının nasıl çalıştığı, nasıl üretildiği, kaç bölüme arıldığı vb. bilgileri öğrenilerek bilgisaarın çalışma mantığı daha ii anlaşılmış oldu. 5.REFERANSLAR. Lojik Ders Notları FEA BULUCA( Mikroişlemciler Mikrobilgisaarlar EŞREF ADALI (birsen aınevi 998) 3. Bilgisaar Sistemleri Mimarisi M.MORRIS MANO (literatür 2002) 8