Статические оперативные запоминающие устройства - ОЗУ (RAM)

В радиоаппаратуре часто требуется хранение временной информации, значение которой не важно при включении устройства. Такую память можно было бы построить на микросхемах EEPROM или FLASH -памяти, но, к сожалению, эти микросхемы дороги, обладают малым количеством перезаписей и чрезвычайно низким быстродействием при считывании и особенно записи информации. Для хранения временной информации можно воспользоваться параллельными регистрами. Так как запоминаемые слова не нужны одновременно, то можно воспользоваться механизмом адресации, который применяется в ПЗУ.

Схемы, в которых в качестве запоминающей ячейки используется параллельный регистр называются статическим оперативным запоминающим устройством - статическим ОЗУ (RAM - random access memory - память с произвольным доступом), т.к. информация в нем сохраняется все время, пока к микросхеме ОЗУ подключено питание. В отличие от статической ОЗУ в микросхемах динамического ОЗУ постоянно требуется регенерировать их содержимое, иначе информация будет испорчена.

В микросхемах ОЗУ присутствуют две операции: операция записи и операция чтения. Для записи и чтения информации можно использовать различные шины данных (как это делается в сигнальных процессорах), но чаще используется одна и та же шина данных. Это позволяет экономить внешние выводы микросхем, подключаемых к этой шине и легко осуществлять коммутацию сигналов между различными устройствами. Сигнал записи WR позволяет записать логические уровни, присутствующие на информационных входах во внутреннюю ячейку ОЗУ (RAM). Сигнал чтения RD позволяет выдать содержимое внутренней ячейки памяти на информационные выходы микросхемы. В приведенной на рисунке 1 схеме невозможно одновременно производить операцию записи и чтения, но обычно это и не нужно.

Конкретная ячейка ОЗУ выбирается при помощи двоичного кода - адреса ячейки. Объем памяти ОЗУ (RAM) зависит от количества ячеек, содержащихся в ней или, что то же самое, от количества адресных проводов. Количество ячеек в ОЗУ можно определить по количеству адресных проводов, возводя 2 в степень, равную количеству адресных выводов в микросхеме. Статические ОЗУ требуют для своего построения большой площади кристалла, поэтому их ёмкость относительно невелика. Статические ОЗУ применяются для построения микроконтроллерных схем из-за простоты построения принципиальной схемы и возможности работать на сколь угодно низких частотах, вплоть до постоянного тока. Кроме того статические ОЗУ применяются для построения КЭШ-памяти в универсальных компьютерах из-за высокого быстродействия статического ОЗУ.

64.Элементы памяти ПЗУ.
Принцип работы таких устройств основан на относительно длительном времени хранения заряда конденсатором. В качестве запоминающей емкости используют псевдоконденсатор, образованный на кристалле между электродами затвор и исток.

Также как и в ОЗУ для запоминания бита информации в ПЗУ предусматривается наличие элемента памяти. У однократно программируемых устройств в качестве запоминающего элемента используют проволочную перемычку между проводником адреса и проводником данных. Обычно, такая перемычка выполняется из материала с высоким удельным сопротивлением с целью получения малых токов пережигающих эти перемычки при программировании.

Наиболее удобными являются устройства памяти, которые могут хранить информацию при отключении питания, но программирование и стирание у которых осуществляется электрическими сигналами. В таких устройствах в качестве элемента памяти используют полевые транзисторы структуры металл-нитрид-окисел-полупроводник (МНОП) или металл-окись алюминия-окисел-полупроводник (МАОП).

На рис. 80 показана конструкция n-канального МНОП транзистора. В подложке p типа встроены два кармана с электронной проводимостью. Затем на кристалл нанесен слой двуокиси кремния, поверх которого нанесен слой нитрида кремния. При подаче на затвор положительного напряжения, превышающего критическую величину, благодаря тунельному эффекту на границе нитрида и окисла образуется объемный заряд. Окисел предохраняет заряд от исчезновения и после снятия напряжения с затвора. После этой процедуры -- программирования, канал транзистора находится в проводящем состоянии. Физические свойства и толщина окисного слоя определяют величину напряжения программирования, быстродействие и время хранения заряда, и,следовательно, время хранения информации. Обычно, время хранения может составлять годы.

Для стирания информации нужно уничтожить объемный заряд. Это осуществляется подачей на затвор отрицательного напряжения равного по величине напряжению программирования.

Таким образом, использование МНОП или МАОП транзисторов позволяет построить запоминающие устройства с электрическим программированием и стиранием информации и длительным сроком хранения при отключенном источнике питания.