(2)存储单元数据块的访问权限分配

存储单元数据块的访问权限分配只允许在某一时间段内由1个CPU对自定义的某一数据块进行读写操作,这将有助于存储数据的保护,更有效地避免地址冲突。信号量(Semaphore,简称SEM)仲裁闭锁就是一种硬件电路结合软件实现访问权限分配方法。SEM单元是与存储单元无关的独立标志单元,图3给出了一个信号量闭锁逻辑框图。两个触发器在初始化时均使SEM允许输出为高电平,等待双方申请SEM。如果收到一方写入的SEM信号(通常低电平写入),如图3所示,仲裁电路将使其中一个触发器的SEM允许输出端为低电平,而闭锁另一个SEM允许输出端使其继续保持高电平。只有当先请求的一方撤消SEM信号,即写入高电平,才使另一SEM允许输出端的闭锁得到解除,恢复等待新的SEM申请。

(3)信令交换逻辑(signaling logic)

为了提高数据的交换能力,有些双口RAM采用信令交换逻辑来通知对方。IDT7130(1K容量)就是采用中断方式交换信令。利用两个特殊的单元(3FFH和3FEH)作为信令字和中断源。假设左端CPU向3FFH写入信令,将由写信号和地址选通信号触发右端的中断输出,只有当右端的CPU响应中断并读取3FFH信令字单元,其中断才被双口RAM撤消。

以上是双口RAM自身提供的仲裁逻辑控制,也可采用自行设计的仲裁协议。下面的实例将介绍这种方法。

2.FIFO的工作原理

FIFO(First In First Out)全称是先进先出的存储器。先进先出也是FIFO的主要特点。

20世纪80年代早期,FIFO芯片是基于移位寄存器的中规模逻辑器件。容量为n的这种FIFO中,输入的数据逐个寄存器移位,经n次移位才能输出。因此,这种FIFO的输入到输出延时与容量成正比,工作效率得到限制。

为了提高FIFO的容量和减小输出延时,现在FIFO内部存储器均采用双口RAM,数据从输入到读出的延迟大大缩小。以通用的IDT7202为例,结构框图如图4所示。输入和输出具有两套数据线。独立的读写地址指针在读写脉冲的控制下顺序地从双口RAM读写数据,读写指针均从第一个存储单元开始,到最后个存储单元,然后,又回到第一个存储单元。标志逻辑部分即内部仲裁电路通过对读指针和写指针的比较,相应给出双口RAM的空(EF)和满(FF)状态指示,甚至还有中间指示(XO/HF)。如果内部仲裁仅提供空和满状态指示,FIFO的传输效率得不到充分的艇。新型的FIFO提供可编程标志功能,例如,可以设置空加4或满减4的标志输出。目前,为了使容量得到更大提高,存储单元采用动态RAM代替静态RAM,并将刷新电路集成在芯片,且内部仲裁单元决定器件的输入、读出及自动刷新操作。

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