Прохождение сигнала до процессора
Телевизор – одно из самых широко распространенных устройств частой эксплуатации, встречающееся практически в каждом доме. Кинескопные или, как их сокращенно называют, ЭЛТ телевизоры отличаются надежностью, долговечностью и пользуются популярностью и по сей день. За многие годы они поистине стали традиционным атрибутом в гостиных комнатах многих семей. Это те самые «старые» телевизоры, безупречно служащие десятилетиями и со временем обретающие статус практически «члена семьи». Что же делать, если «любимец» вышел из строя? Возможен ли самостоятельный ремонт? С чего следует начать диагностику неисправностей? Давайте разбираться.
Самостоятельный ремонт
Вначале стоит отметить, что ЭЛТ, как и любая другая модель телевизора, является хрупкой и сложной технической схемой. Необходимо запастись терпением, чтобы отремонтировать приемник самостоятельно. Также важна предельная аккуратность и внимательность. Одно неверное, неосознанное движение, и кинескоп может повредиться, вследствие чего замена на новый обойдется примерно в 70% стоимости самого телевизора.
Первое, что необходимо сделать – это выяснить, где именно и как проявляется поломка и каковы ее «симптомы». Это значительно сэкономит ваше время и убережет устройство от лишней разборки и вращения платы. Перед тем как вы решите разбирать телевизор, обязательно проводится его предварительная диагностика.
Разбор следует начинать с задней защитной крышки. Открутив винты, вы увидите целостную картину «внутренностей» телевизора. При снятии крышки важно не задеть и не ударить колбу кинескопа, на которой установлена плата с элементами.
Иногда можно удивиться, сколько пыли собирается внутри корпуса, которую необходимо удалить, используя небольшую щеточку, не способную повредить внутренние элементы телевизора.
Основные неисправности
Как правило, при визуальном осмотре не всегда можно выявить, что именно сломалось в телевизоре, какая именно деталь вышла из строя. В таком случае необходимо начать диагностировать внутреннюю систему с блока питания. Его проверка осуществляется с анализа напряжения питания, напряжения нагрузки, целостности и правильного функционирования основной цепи питания и цепи обратной связи, которая предназначена для контроля и стабилизации напряжения. Нужна проверка электролитных конденсаторов, емкость которых значительно уменьшается и становится зауженной при высыхании, что приводит к неправильной работе всей схемы питания.
Проверка строчной развертки может показать, что дефект скрывается в работе выходного каскада или выходного транзистора строчной развертки.
Проверка кадровой развертки указывает на проблемы с питанием генератора электрических колебаний и выходного каскада. Для проверки цепи питания кинескопа необходимо измерить степень его накала. При возникновении довольно высокого напряжения достаточно проверить целостность нити, нагревающей катод кинескопа для его работы.
Проверка блока управления: необходимо убедиться, поступает ли питание на процессор, проанализировать уровень пульсаций его напряжения. Следует также проверить работу тактового генератора, проследить прохождение сигнала от приемника до процессора, а также обратить внимание на наличие импульсов опроса и подачу их на шину управления. Если возникли проблемы с настраиванием каналов, то обычно дело в неисправности узла телевизионного приемника.
Рекомендации
Починить ЭЛТ – дело сложное. Лишь выяснив индивидуальную поломку, убедившись, что именно этот элемент вышел из строя, проведя предварительную диагностику, можно начинать ремонт телевизора собственноручно. Если вы не совсем уверены в своих силах, лучше не тратить время понапрасну и обратиться к специалистам. Перед приходом мастера не забудьте проверить и исключить следующие банальные ситуации:
При организации обмена по магистралям и шинам разработчику необходимо учитывать несколько важных моментов, связанных как с особенностью распространения сигналов по шинам, так и с самой природой шин. В противном случае микропроцессорная система может попросту не работать или работать неустойчиво, хотя вся логика цифровых устройств, входящих в систему, будет спроектирована безошибочно.
В случае, когда системная шина (магистраль) микропроцессорной системы является внешней, а не скрыта внутри микросхемы, необходимо учитывать особенности распространения сигналов по длинным линиям. Хотя в большинстве случаев длина магистрали не слишком велика, не превышает 1 -- 2 десятков сантиметров, это все равно оказывает большое влияние на синхронизацию обмена.
На прохождение сигналов по магистрали влияют следующие факторы:
- - конечная величина задержки распространения сигналов по линиям магистрали;
- - различие задержек распространения сигналов по разным линиям шины;
- - неодновременное выставление сигналов на линии шины;
- - искажение фронтов сигналов, проходящих по линиям магистрали;
- - отражение сигналов от концов линий связи (рис. 2.14).
Рис. 2.14 Прохождение сигналов по шине
Для учета всех этих факторов разработчики стандартных магистралей обмена и стандартных протоколов обмена всегда закладывают необходимые задержки между сигналами, участвующими в обмене. Кроме того, задержки между сигналами выбираются таким образом, чтобы устройство, которому адресован тот или иной сигнал, имело достаточно времени для его обработки. Если разрабатывается новая магистраль, все это тоже надо учитывать.
Поэтому пытаться «модернизировать» какой-то стандартный протокол и ускорять обмен по магистрали путем уменьшения задержек, предусмотренных стандартом, очень опасно. Точно так же опасно, не изменяя протокола обмена, пытаться увеличить длину магистрали, увеличивая тем самым задержки распространения сигналов по линиям и шинам. Особенно чувствительны к такого рода «модернизациям» синхронные магистрали, в которых не предусмотрено обязательное подтверждение выполнения каждой операции.
Например, длительность фазы адреса в цикле обмена выбирается таким образом. В течение адресной фазы все сигналы всех разрядов кода адреса, пусть даже и сформированные процессором не одновременно, должны дойти до устройства-исполнителя по своим проводам шины. А устройство-исполнитель должно этот код адреса принять и обработать (то есть отличить свой адрес от чужого). Естественно, для гарантии в длительность адресной фазы еще добавляется небольшая дополнительная задержка.
Точно так же длительность фазы данных в цикле чтения должна выбираться такой, чтобы устройство-исполнитель успело получить строб чтения и выдать код читаемых данных на шину данных. Затем этот код должен успеть дойти до процессора и процессор должен успеть его прочитать. После чего процессор снимает сигнал строба чтения, этот задний фронт сигнала доходит с задержкой до устройства-исполнителя, которое также с задержкой снимает свой код данных. Аналогично и в цикле записи.
Для улучшения формы сигналов, распространяющихся по магистрали, иногда применяют оконечные согласователи (терминаторы) на концах линий магистрали. Особенно важно их применение в случае, когда допустимая длина магистрали превышает несколько метров. Например, в случае магистрали Q-bus применяются два типа согласователей: 120-омный и 250-омный (рис. 2.15).
Рис. 2.15 Оконечные согласовали на магистрали Q-bus
Включение согласователей предъявляет дополнительные требования к нагрузочной способности передатчиков, работающих на линии магистрали. В магистрали ISA подобные согласователи не используются, хотя к некоторым линиям присоединены резисторы, соединенные другим своим выводом с шиной питания (прежде всего это линии, тип выходного каскада для которых -- ОК).
В любом случае выходные каскады передатчиков, работающих на линии магистрали, должны обеспечивать высокие выходные токи, так как к магистрали может подключаться несколько устройств, каждое из которых потребляет входной ток. Типичные величины требуемых выходных токов магистральных передатчиков находятся в пределах 20--30 мА. В то же время входные токи магистральных приемников должны быть малыми, чтобы не перегружать передатчики. Типичные величины допустимых входных токов магистральных приемников лежат в пределах 0,2--0,8 мА.
При организации обмена по магистралям и шинам разработчику необходимо учитывать несколько важных моментов, связанных как с особенностью распространения сигналов по шинам, так и с самой природой шин. В противном случае микропроцессорная система может попросту не работать или работать неустойчиво, хотя вся логика цифровых устройств, входящих в систему, будет спроектирована безошибочно.
В случае, когда системная шина ( магистраль ) микропроцессорной системы является внешней, а не скрыта внутри микросхемы, необходимо учитывать особенности распространения сигналов по длинным линиям. Хотя в большинстве случаев длина магистрали не слишком велика, не превышает 1—2 десятков сантиметров, это все равно оказывает большое влияние на синхронизацию обмена.
На прохождение сигналов по магистрали влияют следующие факторы:
- конечная величина задержки распространения сигналов по линиям магистрали;
- различие задержек распространения сигналов по разным линиям шины;
- неодновременное выставление сигналов на линии шины;
- искажение фронтов сигналов, проходящих по линиям магистрали;
- отражение сигналов от концов линий связи (рис. 2.14).
Для учета всех этих факторов разработчики стандартных магистралей обмена и стандартных протоколов обмена всегда закладывают необходимые задержки между сигналами, участвующими в обмене. Кроме того, задержки между сигналами выбираются таким образом, чтобы устройство, которому адресован тот или иной сигнал, имело достаточно времени для его обработки. Если разрабатывается новая магистраль , все это тоже надо учитывать.
Поэтому пытаться "модернизировать" какой-то стандартный протокол и ускорять обмен по магистрали путем уменьшения задержек, предусмотренных стандартом, очень опасно. Точно так же опасно, не изменяя протокола обмена, пытаться увеличить длину магистрали, увеличивая тем самым задержки распространения сигналов по линиям и шинам. Особенно чувствительны к такого рода "модернизациям" синхронные магистрали, в которых не предусмотрено обязательное подтверждение выполнения каждой операции .
Например, длительность фазы адреса в цикле обмена выбирается таким образом. В течение адресной фазы все сигналы всех разрядов кода адреса, пусть даже и сформированные процессором не одновременно, должны дойти до устройства-исполнителя по своим проводам шины. А устройство- исполнитель должно этот код адреса принять и обработать (то есть отличить свой адрес от чужого). Естественно, для гарантии в длительность адресной фазы еще добавляется небольшая дополнительная задержка.
Точно так же длительность фазы данных в цикле чтения должна выбираться такой, чтобы устройство- исполнитель успело получить строб чтения и выдать код читаемых данных на шину данных . Затем этот код должен успеть дойти до процессора и процессор должен успеть его прочитать. После чего процессор снимает сигнал строба чтения, этот задний фронт сигнала доходит с задержкой до устройства-исполнителя, которое также с задержкой снимает свой код данных. Аналогично и в цикле записи.
Для улучшения формы сигналов, распространяющихся по магистрали, иногда применяют оконечные согласователи (терминаторы) на концах линий магистрали. Особенно важно их применение в случае, когда допустимая длина магистрали превышает несколько метров. Например, в случае магистрали Q-bus применяются два типа согласователей: 120-омный и 250-омный (рис. 2.15).
Включение согласователей предъявляет дополнительные требования к нагрузочной способности передатчиков, работающих на линии магистрали. В магистрали ISA подобные согласователи не используются, хотя к некоторым линиям присоединены резисторы, соединенные другим своим выводом с шиной питания (прежде всего это линии, тип выходного каскада для которых — ОК).
В любом случае выходные каскады передатчиков, работающих на линии магистрали, должны обеспечивать высокие выходные токи, так как к магистрали может подключаться несколько устройств, каждое из которых потребляет входной ток. Типичные величины требуемых выходных токов магистральных передатчиков находятся в пределах 20—30 мА. В то же время входные токи магистральных приемников должны быть малыми, чтобы не перегружать передатчики. Типичные величины допустимых входных токов магистральных приемников лежат в пределах 0,2—0,8 мА.
Рассмотрим прохождение сигнала и помехи через тракт: избирательная цепь, нелинейная безынерционная цепь (НБЦ), фильтр нижних частот (ФНЧ), структурная схема которого представлена на рис. 4.
На вход тракта (или алгоритма сигнального процессора) подается сумма сигнала и нормального белого шума со спектральной плотностью мощности . Будем предполагать, что избирательная цепь, например резонансный усилитель, имеет следующие особенности: , где р - резонансная частота нагрузки усилителя, в качестве которой используется резонансный колебательный контур; , где a 1…2; - длительность сигнала. После прохождения белого шума через такой усилитель на его выходе будет узкополосный случайный процесс , и смесь сигнала и помехи также будет узкополосным случайным процессом (при ):
Дисперсия помехи на выходе избирательной цепи определяется спектральной плотностью мощности белого шума и энергетической полосой пропускания избирательной цепи с учетом нагрузки -
1. Пусть в качестве НБЦ используется нелинейный резистивный элемент с характеристикой . Такой НБЦ совместно с ФНЧ образуют амплитудный детектор с квадратичной характеристикой. Подставим вместо x выражение (1), приняв для простоты , тогда
Поскольку ФНЧ выделяет только низкочастотные составляющие, то СП на выходе тракта -
Математическое ожидание этого случайного процесса , а второй начальный момент его плотности вероятности -
Дисперсия выходного случайного процесса может быть определена по известной из теории вероятностей [3] формуле:
Отношение сигнал/помеха на выходе тракта равно отношению приращения математического ожидания (постоянной составляющей), обусловленного появлением гармонического колебания на входе, к среднеквадратическому отклонению выходного процесса (см. рис. 5), т.е.
Подставив предыдущие выражения в формулу для , получим
Анализ формулы (2) показывает, что:
- при отношение сигнал/помеха по мощности на выходе тракта пропорционально квадрату входного отношения, т.е.
- при отношение сигнал/помеха пропорционально первой степени от , т.е.
Следовательно, в части тракта НБЦ + ФНЧ происходит подавление сигнала помехой, которое особенно сильно сказывается при малых сигналах (при малых ). Оно обусловлено взаимодействием сигнала и помехи, поскольку при этом спектр сигнала перераспределяется между гармониками, а выделяется на выходе ФНЧ только постоянная составляющая.
2. Пусть в качестве НБЦ используется нелинейный элемент с характеристикой (рис. 4), а , поскольку такой НБЦ совместно с ФНЧ образуют амплитудный детектор с линейной характеристикой детектирования.
Найдем математическое ожидание выходного случайного процесса, распределенного по закону Рэлея - Райса:
и второй начальный момент . Подставив полученное выражение в формулу для , получим
Анализ этого выражения показывает, что
- при отношение сигнал/помеха на выходе тракта: избирательная цепь - двухполупериодный выпрямитель (идеальный) - ФНЧ так же, как и у предыдущего тракта, пропорционально квадрату входного отношения , т.е.
- при отношение в два раза выше входного за счет подавления сигналом помехи, т.е .
Сравнение двух рассмотренных трактов показывает, что в них при малых подавление сигнала помехой не зависит от нелинейной характеристики НБЦ. При больших тракт с квадратичной НБЦ хуже, поскольку сильный сигнал выносит аддитивную помеху на участок нелинейной характеристики с большой крутизной и снижается, в то время как для линейного детектора крутизна характеристики детектирования одинакова при различных амплитудах входного колебания.
Проанализируем прохождение сигнала и помехи через идеальный («жесткий») ограничитель с резонансной нагрузкой. Структурная схема такого тракта приведена на рис. На входе тракта аддитивная смесь сигнала и шума с заданной корреляционной функцией . Характеристика ограничителя описывается следующим аналитическим выражением:
Поскольку нелинейная характеристика имеет разрыв первого рода, воспользуемся методом Райса для определения корреляционной функции на выходе ограничителя [3]:
Изображение нелинейной характеристики идеального ограничителя по Фурье:
Так как сигнал и помеха взаимно независимы, то характеристическая функция их аддитивной смеси равна произведению характеристических функций для сигнала и помехи, т.е.
Используя формулы (3) и (4), запишем выражение для корреляционной функции процесса на входе полосового фильтра в виде ряда:
где ; - постоянная составляющая корреляционной функции (при наличии четной части ).
Первая сумма ряда (5) содержит гармонические составляющие с кратными частотами и отображает преобразование одного сигнала без шума.
В спектре процесса Y(t) каждой гармонической составляющей соответствует дельта-функция: , где m - нечетные числа натурального ряда.
Вторая сумма ряда (5) - результат нелинейного преобразования одного шума. Если шум на входе тракта узкополосный, то корреляционная функция может быть определена так:
где - нормированная огибающая.
В этой сумме различные степени корреляционной функции по-разному влияют на спектральную плотность случайного процесса Y(t). Так, вторая степень создает две полосы: вблизи нулевой частоты и второй гармоники (20), так как
а третья степень - сужение , а значит, расширение спектра вблизи частот 0 и 30, так как
Заметим, что для такой характеристики ограничителя n - только четные.
Третья сумма отражает результат взаимодействия сигнала и помехи в ограничителе, что приводит к созданию комбинационных полос спектра с центральными частотами . Спектральные плотности мощности GX() и GY() представлены на рис. 7.
Полосовой фильтр выделяет только составляющие, для которых m = 1 и n = 1, и тогда из формулы (5) сигнальная составляющая на выходе тракта примет вид
где - отношение сигнал/помеха на входе ограничителя.
Проанализируем выражение (6). При - первая гармоника сигнала. При малых отношениях сигнал/помеха мощность выходного сигнала определяется в основном помехой, но всегда равна , т.е. = = const. Зависимость по формуле (6) от представлена на рис. 8, и при эта зависимость может быть аппрокси-мирована выражением
тогда , а при выходное отношение сигнал/помеха стремится к величине . При прохождении сигнала через идеальный ограничитель теряется информация об амплитуде, но сохраняется информация о фазе сигнала и о законе ее изменения.
Идеальный ограничитель с резонансной нагрузкой используется в тракте широкополосный фильтр - ограничитель - узкополосный фильтр (ШОУ), структурная схема которого приведена на рис. 9.
Этот тракт используется для защиты от импульсных помех большой интенсивности и для стационаризации сигналов и помех по мощности. Пусть на вход тракта подается сигнал на фоне белого шума со спектральной плотностью мощности . Ограничитель принимаем идеальным с характеристикой вида
Если - энергетическая полоса широкополосного фильтра (рис. 9), то дисперсия случайного процесса на его выходе есть , а на выходе ограничителя - (при ).
Спектральная плотность мощности шума на выходе ограничителя для частот может быть определена по приближенной формуле: , тогда дисперсия выходного случайного процесса Z(t) равна
Используя результаты предыдущего раздела, можно записать:
Для увеличения отношения сигнал/помеха на выходе тракта необходимо уменьшать и увеличивать . Однако при приеме широкополосных сигналов уменьшение недопустимо.
Таким образом, тракт ШОУ выигрыша в отношении сигнал/помеха не дает, если сигнал принимается на фоне белого шума. Поскольку зависит от
А - амплитуда сигнала на выходе широкополосного фильтра (см. рис. 9).
Выигрыш в помехоустойчивости такой тракт создает, если слабый сигнал принимается на фоне мощных импульсных помех (рис. 10).
Такой сигнал в ограничителе искажается слабо, а интенсивность помехи становится существенно меньше при сохранении ширины спектра помехи на выходе ограничителя. Энергия одного из импульсов помехи на входе тракта , где H - пиковое значение импульса помехи; - его длительность. На выходе ограничителя энергия этого импульса существенно уменьшается: . Отношение сигнал/помеха на выходе тракта
Выигрыш в отношении сигнал/помеха обусловлен как различием ширин спектров сигнала и помехи, так и ограничением помехи. Широкополосный фильтр необходим, так как кроме импульсной помехи существует и флюктуационная помеха (шум).
Рассмотрим прохождение сигнала и помехи через тракт ограничитель - частотный детектор, структурная схема которого показана на рис. 11. На вход тракта воздействует аддитивная смесь гармонического сигнала s(t) и узкополосного случайного процесса , то есть
После ограничителя составляющая случайного процесса с полосой, сосредоточенной вблизи частоты , имеет постоянную амплитуду, равную уровню ограничения a:
т.е. ограничитель изменяет информацию об ее амплитуде, но сохраняет информацию о фазе. Если , т.е. , тогда
Сравним последнее выражение с формулой для узкополосного случайного процесса на входе тракта: . Из этого сравнения видно, что , так же как и , распределена по нормальному закону, если имеет рэлеевское распределение, а - равномерное в пределах от - до , только - видеопроцесс (спектр сосредоточен вблизи нуля по частоте), а - радиопроцесс (спектр сосредоточен вблизи частоты ). Из этого сравнения можно сделать вывод, что спектральная плотность мощности пропорциональна , перенесенной в область низких частот, то есть
Случайный процесс на выходе тракта с учетом преобразований в частотном детекторе равен
где D - коэффициент передачи детектора.
Спектральную плотность мощности этого процесса можно найти, учитывая предыдущие формулы и одно из свойств преобразования Фурье:
а корреляционную функцию - обратным преобразованием Фурье:
где - ширина спектра помехи.
Будем полагать спектральную плотность мощности помехи в полосе равномерной и равной G0, тогда дисперсия выходного процесса -
Таким образом, для уменьшения дисперсии выходного случайного процесса необходимо увеличивать и уменьшать , что не всегда возможно.
На прохождение сигналов по магистрали влияют следующие факторы:
· конечная величина задержки распространения сигналов по линиям магистрали;
· различие задержек распространения сигналов по разным линиям шины;
· неодновременное выставление сигналов на линии шины;
· искажение фронтов сигналов, проходящих по линиям магистрали;
· отражение сигналов от концов линий связи (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Прохождение сигналов по шине
Для улучшения формы сигналов, распространяющихся по магистрали, иногда применяют оконечные согласователи (терминаторы) на концах линий магистрали. Особенно важно их применение в случае, когда допустимая длина магистрали превышает несколько метров. Например, в случае магистрали Q-bus применяются два типа согласователей: 120-омный и 250-омный (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Оконечные согласователи на магистрали Q-bus
3. Функции устройств магистрали ……………………………………
В этой лекции рассказывается о функциях основных устройств микропроцессорной системы: процессора, памяти, устройств ввода-вывода, о принципах их устройства и подключения к магистрали.
Функции процессора
Процессор (рис. 3.1) обычно представляет собой отдельную микросхему или же часть микросхемы (в случае микроконтроллера). В прежние годы процессор иногда выполнялся на комплектах из нескольких микросхем, но сейчас от такого подхода уже практически отказались. Микросхема процессора обязательно имеет выводы трех шин: шины адреса, шины данных и шины управления. Иногда некоторые сигналы и шины мультиплексируются, чтобы уменьшить количество выводов микросхемы процессора.
Важнейшие характеристики процессора — это количество разрядов его шины данных, количество разрядов его шины адреса и количество управляющих сигналов в шине управления. Разрядность шины данных определяет скорость работы системы. Разрядность шины адреса определяет допустимую сложность системы. Количество линий управления определяет разнообразие режимов обмена и эффективность обмена процессора с другими устройствами системы.
Кроме выводов для сигналов трех основных шин процессор всегда имеет вывод (или два вывода) для подключения внешнего тактового сигнала или кварцевого резонатора (CLK), так как процессор всегда представляет собой тактируемое устройство. Чем больше тактовая частота процессора, тем он быстрее работает, то есть тем быстрее выполняет команды. Впрочем, быстродействие процессора определяется не только тактовой частотой, но и особенностями его структуры. Современные процессоры выполняют большинство команд за один такт и имеют средства для параллельного выполнения нескольких команд. Тактовая частота процессора не связана прямо и жестко со скоростью обмена по магистрали, так как скорость обмена по магистрали ограничена задержками распространения сигналов и искажениями сигналов на магистрали. То есть тактовая частота процессора определяет только его внутреннее быстродействие, а не внешнее. Иногда тактовая частота процессора имеет нижний и верхний пределы. При превышении верхнего предела частоты возможно перегревание процессора, а также сбои, причем, что самое неприятное, возникающие не всегда и нерегулярно. Так что с изменением этой частоты надо быть очень осторожным.
Рис. 3.1. Схема включения процессора
После включения питания процессор переходит в первый адрес программы начального пуска и выполняет эту программу. Данная программа предварительно записана в постоянную (энергонезависимую) память. После завершения программы начального пуска процессор начинает выполнять основную программу, находящуюся в постоянной или оперативной памяти, для чего выбирает по очереди все команды. От этой программы процессор могут отвлекать внешние прерывания или запросы на ПДП. Команды из памяти процессор выбирает с помощью циклов чтения по магистрали. При необходимости процессор записывает данные в память или в устройства ввода/вывода с помощью циклов записи или же читает данные из памяти или из устройств ввода/вывода с помощью циклов чтения.
Таким образом, основные функции любого процессора следующие:
· выборка (чтение) выполняемых команд;
· ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода;
· вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;
· обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними;
· адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен;
· обработка прерываний и режима прямого доступа.
Функции памяти
Память микропроцессорной системы выполняет функцию временного или постоянного хранения данных и команд. Объем памяти определяет допустимую сложность выполняемых системой алгоритмов, а также в некоторой степени и скорость работы системы в целом. Модули памяти выполняются на микросхемах памяти (оперативной или постоянной). Все чаще в составе микропроцессорных систем используется флэш-память (англ. — flash memory), которая представляет собой энергонезависимую память с возможностью многократной перезаписи содержимого.
Информация в памяти хранится в ячейках, количество разрядов которых равно количеству разрядов шины данных процессора. Обычно оно кратно восьми (например, 8, 16, 32, 64). Допустимое количество ячеек памяти определяется количеством разрядов шины адреса как 2 N , где N — количество разрядов шины адреса. Чаще всего объем памяти измеряется в байтах независимо от разрядности ячейки памяти. Используются также следующие более крупные единицы объема памяти: килобайт — 2 10 или 1024 байта (обозначается Кбайт), мегабайт — 2 20 или 1 048 576 байт (обозначается Мбайт), гигабайт — 2 30 байт (обозначается Гбайт), терабайт — 2 40 (обозначается Тбайт) Например, если память имеет 65 536 ячеек, каждая из которых 16-разрядная, то говорят, что память имеет объем 128 Кбайт. Совокупность ячеек памяти называется обычно пространством памяти системы.
Память программы начального запуска всегда выполняется на ПЗУ или флэш-памяти. Именно с этой области процессор начинает работу после включения питания и после сброса его с помощью сигнала RESET.
Память для стека или стек (Stack) — это часть оперативной памяти, предназначенная для временного хранения данных в режиме LIFO (Last In — First Out).
Принцип действия стека показан на рис. 3.3 (адреса ячеек памяти выбраны условно).
Рис. 3.2. Структура модуля памяти
Рис. 3.3. Принцип работы стека
Следующая специальная область памяти — это таблица векторов прерываний.
В случае аппаратных прерываний номер прерывания или задается устройством, запросившим прерывание (при векторных прерываниях), или же задается номером линии запроса прерываний (при радиальных прерываниях). Процессор, получив аппаратное прерывание, заканчивает выполнение текущей команды и обращается к памяти в область таблицы векторов прерываний, в ту ее строку, которая определяется номером запрошенного прерывания. Затем процессор читает содержимое этой строки (код вектора прерывания) и переходит в адрес памяти, задаваемый этим вектором. Начиная с этого адреса в памяти должна располагаться программа обработки прерывания с данным номером. В конце программы обработки прерываний обязательно должна располагаться команда выхода из прерывания, выполнив которую, процессор возвращается к выполнению прерванной основной программы. Параметры процессора на время выполнения программы обработки прерывания сохраняются в стеке.
Прерывание в случае аварийной ситуации обрабатывается точно так же, только адрес вектора прерывания (номер строки в таблице векторов) жестко привязан к данному типу аварийной ситуации.
Программное прерывание тоже обслуживается через таблицу векторов прерываний, но номер прерывания указывается в составе команды, вызывающей прерывание.
Рис. 3.4. Упрощенный алгоритм обработки прерывания
Такая сложная, на первый взгляд, организация прерываний позволяет программисту легко менять программы обработки прерываний, располагать их в любой области памяти, делать их любого размера и любой сложности.
Еще одна специальная область памяти микропроцессорной системы — это память устройств, подключенных к системной шине. Такое решение встречается нечасто, но иногда оно очень удобно. То есть процессор получает возможность обращаться к внутренней памяти устройств ввода/вывода или каких-то еще подключенных к системной шине устройств, как к своей собственной системной памяти. Обычно окно в пространстве памяти, выделяемое для этого, не слишком большое.
Все остальные части пространства памяти, как правило, имеют универсальное назначение. В них могут располагаться как данные, так и программы (конечно, в случае одношинной архитектуры). Иногда это пространство памяти используется как единое целое, без всяких границ. А иногда пространство памяти делится на сегменты с программно изменяемым адресом начала сегмента и с установленным размером сегмента. Оба подхода имеют свои плюсы и минусы. Например, использование сегментов позволяет защитить область программ или данных, но зато границы сегментов могут затруднять размещение больших программ и массивов данных.
Признаки поломки
Прежде чем приступить к ремонту, необходимо убедиться, в чем же все-таки скрывается проблема, каковы ее признаки. Наиболее важной и дорогой частью ЭЛТ устройств является кинескоп.
Качество изображения, отображаемого на экране, напрямую зависит от работы этой детали. Правильность и продолжительность функционирования кинескопа обусловлена условиями эксплуатации.
Пользователям таких телевизоров крайне важно следить, чтобы напряжение на электродах в точности отвечало техническим параметрам, указанным в инструкции. Существует всего несколько классических признаков поломки, которые указывают на сбой того или иного элемента в системе ТВ.
Читайте также: