2.3 – Memory Map

 
  1. Zeichnen Sie eine Memory Map für einen “Von Neumann”-Rechner und für einen Rechner nach dem Harvard Prinzip.
  2. Erklären Sie den Unterschied zwischen “Memory Mapped I/O” und “I/O Mapped I/O” mit Hilfe von Memory Maps.

Lösung

a)

harvard-von-neumann-memory-map-struktur

Beim von Neumann Rechner sind Daten und Programme im selben Speicher, während es bei der Harvard-Architektur verschiedene Speicher gibt.

b)

Memory-mapped I/O und Port I/O (auch port-mapped I/O, I/O-mapped I/O oder Isolated I/O genannt) sind zwei gegensätzliche Verfahren für die Ein- und Ausgabe zwischen Computer und Peripheriegeräten.

Memory-mapped I/O benutzt den selben Adress-Bus um den Speicher und die I/O-Geräte zu adressieren. Die CPU-Befehle, mit denen auf den Speicher zugegriffen wird, werden auch genutzt, um auf die I/O-Geräte zuzugreifen. Hierzu müssen Teile des Adressbereichs der CPU für Ein- und Ausgabe reserviert werden, wobei die Reservierung temporär oder permanent sein kann. Jedes Ein- und Ausgabegerät überwacht den Adressbus der CPU und antwortet auf Anfragen der CPU, deren Adressbereich dem jeweiligen Gerät zugewiesen ist.

Beim Port-mapped I/O werden von der CPU spezielle Befehle für die Ein- und Ausgabe benutzt. Dieses Verfahren wird in Form von 1-4 Byte langen IN und OUT Befehlen von Intel-Mikroprozessoren verwendet, um auf I/O-Geräte zuzugreifen. Die I/O-Geräte haben einen vom Hauptspeicher getrennten Adressbereich, der entweder durch einen extra Pin oder sogar einen eigenen Bus verwirklicht wird.

Veranschaulichung:

memory-mapped-io-port-isolated-map

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