Запоминающие устройства. Классификация. УГО. Параметры

ЗУ - основная функциональная часть цифровой системы. ЗУ характеризуется емкостью (числом бит или байт) и временем обращения. С ростом емкости ЗУ увеличивается и время обращения. Поэтому обычно применяется иерархическая система ЗУ, т.е. используется несколько видов ЗУ разного объема и быстродействия. Информация распределяется по ЗУ в зависимости от частоты ее использования. В цифровых системах используются "внутреннее" и "внешнее" ЗУ. "Внутреннее" ЗУ реализуются на интегральных схемах и имеют высокое быстродействие (от единиц до сотен нсек.). В качестве "внешних" ЗУ используются различные накопители на магнитных и лазерных дисках.

По выполняемым функциям "внутренние» ЗУ делятся:

1) ОЗУ - для записи и считывания произвольной информации;

2) ПЗУ - для хранения и считывания постоянно записанной информации.

Если быстродействие ОЗУ не удовлетворяет требованию системы, используются сверхбыстродействующие ОЗУ, реализованные на специальных регистрах.

Классификация, функциональное обозначение и обозначение ИМС приведены в таблице.

По способу записи и считывания ЗУ подразделяется на:

- с произвольной выборкой данных;

- с последовательной выборкой данных.

В виде ИМС выпускаются ЗУ с произвольной выборкой.

Для реализации ИМС используются различные технологии: ТТЛШ, ЭСЛ, КМДП и т.д. Наиболее перспективными являются ЗУ на КМДП элементах, которые обеспечивают максимальную степень интеграции и минимальную потребляемую мощность.

Основные параметры ЗУ:

1) информационная емкость;

2) организация ЗУ (поразрядная, побайтная и т.д.);

3) время выборки t_в - промежуток времени между подачей сигнала считывания и до появления данных на выходе; лежит в пределах от единиц до сотен нс.;

4) время цикла t_ц - минимальное время между сигналом выборки для записи и сигналом выборки для считывания;

5) потребляемая мощность:

а) мощность в режиме хранения Р_хp;

б) мощность в режиме выборки Р_выбp.

Р_хp<<Р_выбp

Остальные параметры ИМС ЗУ определяются типом серии.

Основным элементом любой ИМС ЗУ является накопитель, который представляет собой матрицу из X´Yэлементов памяти.

Элементы памяти в различных ИМС реализованы либо на тpиггеpных элементах, либо на транзисторных ключах с различными схемными вариантами.

Кроме накопителя в состав ЗУ входят схемы управления.

УГО ИМС ОЗУ с поразрядной выборкой емкостью 256 бит организация 2⁸´1 представлено на рис 150, а.

Рис. 150

При байтной или словарной организации ОЗУ для уменьшения количества выводов ИМС обычно используются комбинированные двунаправленные выводы данных DIO, которые при записи работают как DI, а при считывании как DO. При этом вводится дополнительный вход разрешения выхода . При =1 DO в Z-состоянии, а при =0 выполняется происходит считывание. УГО ИМС ОЗУ с поразрядной выборкой емкостью 256 байт организацией 2⁸´8 и объединенной шиной данных DIO представлена на рис. 150, б.

Для уменьшения числа адресных входов используется их временное мультиплексирование, т.е. разделение во времени подачи адреса строки и адреса столбца. При этом на входах ДСХ и ДСУ(рис. 147) включаются регистры RGX и RGY, в которые заносятся адреса строки и столбца в зависимости от значений стробирующих сигналов (ROW ASCCESS STROBE - строб доступа к строке) и (COLUMN ASCCESS STROBE - строб доступа к столбцу).

Вначале на адресных входах устанавливается адрес строки, который заносится в RGX по сигналу =0. Затем поступает адрес столбца, который заносится в RGY по сигналу =0. Одновременно устанавливается сигнал =0 (запись), =1 (считывание). Если = =1, ИМС находится в режиме хранения ( и осуществляют выбор ИМС аналогично ).

УГО ИМС с мультиплексированной адресной шиной емкостью 64 кбита с организацией 2¹⁶´1 представлена на рис. 150, в.

Данные ИМС позволяют осуществлять постраничное обращение, при котором в RGX заносится адрес строки, а затем, меняя адреса столбцов и подавая =0, осуществляется проход по странице. Постраничная выборка уменьшает временные параметры ЗУ t_в и t_ц.

ИМС ПЗУ емкостью 1024 бит с организация 2⁸´4 представлена на рис. 151, а.

Рис. 151

Вход отсутствует. Обращение к ИМС осуществляется по сигналу . Несколько входов расширяют возможности управления.

Программируемые и перепрограммируемые ПЗУ имеют специальные схемы, работающие в режиме программирования, который задается специальным сигналом . Кроме этого имеется дополнительный вывод U_PR , на который подается импульс программирующего напряжения с повышенной амплитудой.

ИМС программируемого ПЗУ емкостью 2048 бит и организацией 2⁸´8, представлен на рис. 151,б. Сигнал обеспечивает дополнительные возможности управления по выходу.