06第六课-嵌入式系统硬件设计-接口

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1、嵌入式系统AnIntroductiontoEmbeddedSystem第六课嵌入式系统硬件设计嵌入式存储器与I/O系统浙江大学施青松1课程大纲嵌入式存储器设计嵌入式I/O常用接口设计Cpu接口总线存储接口总线基本嵌入式接口嵌入式网络接口标准协议接口调试协议接口其它接口2存储器的几个相关性能指数容量存储器容量用S=W×l×m表示，W为存储器字长，l为存储器字数，m则为存储器体数速度访问时间(accesstime)Ta：从存储器接到读请求到所读的字传送到数据总线上的时间间隔存储周期Tm：

2、连续两次访问存储器之间所必需的最小时间间隔。一般Tm>Ta存储带宽Bm：存储器被连续访问时所提供的数据传输速流，单位是位(或字节）/秒价格存储器的价格通常用单位字节价格来表示，若总容量为S的存储器的总价格为C，则单位字节价格c＝C/S3存储器设计目标高速度大容量低价格4设计目标实现依据存储器的工艺实现技术有了突飞猛进的发展，高速、大容量、低价的存储器件以惊人的速度生产出来所有程序都具有这样的行为特性空间和时间局部性90/10原理一个程序的90％时间是消耗在10％的代码上根据以上局部性原则

3、（ThePrincipleofLocality），就可以利用各种不同的价格、速度、容量的存储器的组合设计出一个多层次（multiplelevel）存储系统5存储器层次结构在嵌入式系统中所用到的存储器主要有：触发器（Flip-FlopsandLatches）、寄存器（RegisterFiles）、静态随机访问存储器（SRAM）、动态随机访问存储器（DRAM）、闪速存储器（FLASH）、磁盘（MagneticDisk）等这些存储器的速度，为触发器最快，寄存器次之，SRAM再次，DRAM较慢，然后是FLASH，磁

4、盘最慢价格正好反之，磁盘的每兆字节价格最便宜，触发器最贵6存储器层次结构图容量越来越大速度越来越快7存储器层次结构的特性第一，数据的包含性即上层的数据，在下一层中都能找到。第二，地址映射下层存储器将自己的地址映射到高层的存储器。8存储器层次结构几个基本概念块（Block）:相邻两级间的信息交换单位命中（Hit）：相邻两层存储层次中，访问地址可以直接在高层存储器中访问到命中时间(hittime)：访问高层存储器所需的时间，其中包括本次访问是命中还是失效的判定时间命中率（HitRate）：相邻两层存储

5、层次中，访问地址可以直接在高层存储器中访问到的概率失效率（MissRate）：等于1－命中率失效损失(misspenalty)：用低层存储器中相应的块替换高层存储器中的块，并将该块传送到请求访问的设备（通常是CPU）的时间9存储器层次结构的性能评价存储器层次结构的性能参数是平均存储访问时间(averagememory-accesstime)平均存储访问时间＝命中时间＋失效率×失效损失当块大小过小时，失效率很高当高层存储器容量保持不变时，失效率有一最低限值，此时块大小的变化对失效率没有影响当块大小超过

6、某定值后，（这一定值又称为污染点），失效率呈现随块大小增加而上升的趋势10CACHE的地址映射方式全相联Cache在全相联Cache中，存储的块与块之间，以及存储顺序或保存的存储器地址之间没有直接的关系直接映像Cache直接映像Cache不同于全相联Cache，地址仅需比较一次。在直接映像Cache中，由于每个主存储器的块在Cache中仅存在一个位置，因而把地址的比较次数减少为一次组相联Cache组相联Cache是介于全相联Cache和直接映像Cache之间的一种结构。这种类型的Cache使用了几组直接映

7、像的块，对于某一个给定的索引号，可以允许有几个块位置，因而可以增加命中率和系统效率11Cache与DRAM存取的一致性控制CACHE读取贯穿读出式(LookThrough)旁路读出式(LookAsideCACHE写写通式(WriteThrough)回写式(CopyBack)12主存简介主存是非常重要存储和记忆部件，用以存放数据和程序主存大都采用DRAM芯片实现一般说来，容量越大速度越快的存储器就能给系统带来越高的性能与微机相比，嵌入式系统的主存一般比较小同时在有些嵌入式系统中也有用Flash存储器

8、作为主存使用的情况13DRAM与SRAM主要差别对DRAM芯片来说，在读出数据之后还需重新写回数据，因而它的访问延迟和存储周期不同。SRAM的访问时间与存储周期则没有差别为防止信息丢失，DRAM需要定期刷新每个存储单元，SRAM却不需要DRAM设计强调容量，而对SRAM设计来说，容量和速度同样重要就可以比较的存储器设计技术而言，DRAM的容量大概为SRAM的16倍，而SRAM的