Основные параметры ЗУ

1. Информационная емкость — максимально возможный объем хранимой ин­формации. Выражается в битах или словах (в частности, в байтах). Бит хранится запоминающим элементом (ЗЭ), а слово — запоминающей ячейкой (ЗЯ), т. е. группой ЗЭ, к которым возможно лишь одновременное обращение. Добавление к единице измерения множителя «К» (кило) означает умножение на 2¹⁰ = 1024, а множителя «М» (мега) — умножение на 2²⁰ = 1048576.

2. Организация ЗУ— произведение числа хранимых слов на их разрядность. Видно, что это дает информационную емкость ЗУ, однако при одной и той же информационной емкости организация ЗУ может быть различной, так что организация является самостоятельным важным параметром.

3. Быстродействие памяти оценивают временами:

Время обращения при записи – время, затраченное на поиск места в памяти, предназначенного для хранения единицы информации и на её запись в память

Время обращения при считывании - время, затраченное на поиск нужной единицы информации в памяти и на её считывание

В динамических ЗУ считывание информации сопровождается её стиранием. В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления (регенерации) считанной информации на прежнем месте в памяти

4. Потребляемая мощность может существенно различатся при хранении и обращении, поэтому в таких случаях в справочниках приводят два значения этого параметра.

Кроме отмеченных параметров для ЗУ используется и ряд других (уровни напряжений, токи, емкости выводов, температурный диапазон и т.д.), которые не требуют специального рассмотрения, т.к. они традиционны для цифровой схемотехники. Исключение составляет свойство энергонезависимости, т.е. способность ЗУ сохранять данные при отключении напряжения питания. Энергонезависимость может быть естественной, т.е. присущей самим ЗЭ, или искусственной, достигаемой введением резервных источников питания, автоматически подключаемых к накопителю ЗУ при снятии основного питания.

Сигналы ЗУ

Микросхемы памяти имеют типовые выводы, на которых действуют определенные адресные, информационные и управляющие сигналы. В таблице 8.1 представлены сигналы устройств памяти и их обозначения.

Таблица 8.1 - Сигналы устройств памяти

Наименование сигнала	Обозначение сигнала
Адрес Тактовый сигнал (синхронизация) Строб адреса столбца Строб адреса cтроки Выбор микросхемы Разрешение Запись Cчитывание Запись – считывание Разрешение записи Разрешение по выходу (считывание) Данные (информация) Входные данные Выходные данные Регенерация Программирование Cтирание Напряжение питания Напряжение программирования Общий вывод микросхемы	А С САS RАS СS(V) СE WR RD W/R WE ОЕ D DI D0 REF PR ЕR UCC UPR UGC (0V)

 

На рисунке 8.1, а и б представлено условное графическое обозначение микросхемы оперативного запоминающего устройства и временные диаграммы его работы.

а) б)

Рисунок 8.1

Микросхема имеет следующие наборы сигналов:

· А(Address) — адрес, разрядность которого n определяется числом ячеек ЗУ, т.е. максимально возможным числом хранимых в ЗУ слов. Для ЗУ типично число ячеек, выражаемое целой степенью двойки. Адрес является номером ячейки, к которой идет обращение. Очевидно, что разрядность адреса связана с числом хранимых слов N соотношением n = log2N (имеется в виду максимально возможное число хранимых слов). Например, ЗУ с информационной емкостью 64К слов имеет 16-разрядные адреса, выражаемые словами А = А15А14А13...А0;

· D1 (Data Input) и DO (Data Output) — шины входных и выходных данных, разрядность которых m определяется организацией ЗУ (разрядностью его ячеек). В некоторых ЗУ эти линии объединены.

· CS — (Chip Select) или СЕ (Chip Enable) или ВК, который разрешает или запрещает работу данной микросхемы;

· R/W — (Read/Write) (Зап./ Счит.) задает выполняемую операцию (при единичном значении — чтение, при нулевом — запись);

Для ЗУ характерна такая последовательность формирования сигналов:

1. Прежде всего подается адрес, чтобы последующие операции не коснулись какой-либо другой ячейки, кроме выбранной.

2. Затем разрешается работа микросхемы сигналом 1 CS (СЕ) и подается строб записи /чтения W/R (взаимное положение сигналов CS и W/R для разных ЗУ может быть различным). Если задана, например, операция чтения, то после подачи перечисленных сигналов ЗУ готовит 1 данные для чтения, что требует определенного времени. Срез сигнала W/R, положение которого во времени должно обеспечивать установление правильных данных на выходе ЗУ, считывает данные.

Пример временной диаграммы для рассмотренного набора сигналов ЗУ иоперации чтения приведен на рисунке 8.1,б.

Индексом А (от слова Access) обозначаются согласно стандарту времена доступа — интервалы времени от появления того или иного управляющего сигнала до появления информационного сигнала на выходе.

Кроме отмеченных параметров для ЗУ используется и ряд других (уровни напряжений, токи, емкости выводов, температурный диапазон и т. д.), которые не требуют специального рассмотрения, т.к. они традиционны для цифровой схемотехники. Исключение составляет свойство энергонезависимости, т.е. способность ЗУ сохранять данные при отключении напряжения питания. Энергонезависимость может быть естественной, т.е. присущей самим ЗЭ, или искусственной, достигаемой введением резервных источников питания, автоматически подключаемых к накопителю ЗУ при снятии основного питания.

Классификация ЗУ

На рисунке 8.2 представлена классификация микросхем памяти в зависимости от их функционального назначения.

Рисунок 8.2

RAM – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (оперативные ЗУ) или ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой). Оперативные ЗУ хранят данные, участвующие в обмене при исполнении текущей программы, которые могут быть изменены в произвольный момент времени. Запоминающие элементы ОЗУ, как правило, не обладают энергонезависимостью.

ROM –постоянное запоминающее устройство (русский эквивалент — ПЗУ, т.е. постоянные ЗУ) содержимое либо вообще не изменяется, либо изменяется, но редко и в специальном режиме. Для рабочего режима это «память» только для чтения".

RAM делятся на статические и динамические. Статические ЗУ называются SRAM (Static RAM), а динамические — DRAM (Dynamic RAM).

В статических ЗУ запоминающими элементами являются триггеры, сохраняющие свое состояние, пока схема находится под питанием и нет новой записи данных.

В динамических ЗУ данные хранятся в виде зарядов конденсаторов, образуемых элементами МОП-структур. Саморазряд конденсаторов ведет к разрушению Данных, поэтому они должны периодически (каждые несколько миллисекунд) регенерироваться. Регенерация данных в динамических ЗУ осуществляется с помощью специальных контроллеров. В то же время плотность упаковки динамических элементов памяти в несколько раз превышает плотность упаковки, достижимую в статических RAM.

Статические ОЗУ можно разделить на асинхронные, тактируемые и с инхронные (конвейерные).

В асинхронных сигналы управления могут задаваться как импульсами, так и уровнями. Например, сигнал разрешения работы может оставаться неизменным и разрешающим на протяжении многих циклов обращения к памяти.

В синхронных ЗУ некоторые сигналы обязательно должны быть импульсными, например, сигнал разрешения работы в каждом цикле обращения к памяти должен переходить из пассивного состояния в активное (должен формироваться фронт этого сигнала в каждом цикле). Этот тип ЗУ называют часто синхронным. Здесь использован термин «тактируемые», чтобы «освободить» термин «синхронные» для новых типов ЗУ, в которых организован конвейерный тракт передачи данных, синхронизируемый от тактовой системы процессора, что дает повышение темпа передач данных в несколько раз.

Динамические ЗУ характеризуются наибольшей информационной емкостью и невысокой стоимостью, поэтому именно они используются как основная память ЭВМ.Поскольку от этой памяти требуется высокое быстродействие, разработаны многочисленные архитектуры повышенного быстродействия, перечисленные в классификации. Статические ЗУ в 4...5 раз дороже динамических и приблизительно во столько же раз меньше по информационной емкости. Их достоинством является высокое быстродействие, а типичной областью использования — схемы кэш-памяти.

Постоянная память типа ROM программируется при изготовлении ме­тодами интегральной технологии с помощью одной из используемых при этом масок. В русском языке ее можно назвать памятью типа ПЗУМ (ПЗУ масочные). Для потребителя это в полном смысле слова постоянная память, т. к. изменить ее содержимое он не может.

В разновидностях ROM в обозначениях присутствует буква Р (от Programmable). Это программируемая пользователем память (в русской терминологии ППЗУ — программируемые ПЗУ). Ее содержимое записывается либо однократно (в PROM), либо может быть заменено путем стирания старой информации и записи новой (в EPROM и EEPROM). В EPROM стирание выполняется с помощью облучения кристалла ультрафиолетовыми лучами, ее русское название РПЗУ-УФ (репрограммируемое ПЗУ с УФ - стиранием). В EEPROM стирание производится электрическими сигналами, ее русское название РПЗУ-ЭС (репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием). Английские названия расшифровываются как Electrically Programmable ROM и Electrically Erasable Programmable ROM. Программирование PROM и репрограммирование EPROM и EEPROM производятся в обычных лабораторных условиях с помощью либо специальных программаторов, либо специальных режимов без специальных приборов (для EEPROM).

Разновидностью постоянного запоминающего устройства является программируемая логическая матрица ПЛМ. Подробная информация об этом устройстве представлена в теме 9 «Программируемые логические матрицы».

Технико-экономические параметры ЗУ существенно зависят от их схемотехнической реализации. По этому признаку также возможна классификация ЗУ, однако удобнее рассматривать этот вопрос применительно к отдельным типам памяти.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначены полупроводниковые ЗУ?

2. На какие типы делятся запоминающие устройства?

3. Какие основные параметры характеризуют ИМС ЗУ?

4. Чем отличаются режимы работы ОЗУ и ПЗУ?

5. Какие типы ОЗУ Вам известны? Указать отличительные признаки различных типов ОЗУ.

6. На какие типы делятся ППЗУ по способу программирования?

7. Имеется ли возможность изменения старой информации на новую в ПЗУ?

⇐ Предыдущая27282930313233343536Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: