Ячейки памяти

Обязательным устройством любой ЭВМ является запоминающее устройство (память). Память современных вычислительных машин представляет собой комбинацию запоминающих устройств (ЗУ): магнитных накопителей на различных носителях (лента, жесткий и мягкий диски и пр.), полупроводниковых ЗУ.

Основа любого ЗУ – элементарная ячейка, которая принимает, хранит и выдает при обращении к ней 1 разряд двоичного кода – бит информации. Комбинация двоичного кода из восьми бит называется байтом или словом. Хранимая информация слова в запоминающем устройстве имеет младший и старший разряды.

Для запоминания больших массивов информации необходима матрица ЗУ, характеризующаяся разрядностью (шириной) и количеством строк (длиной). Ширина матрицы задается в битах или байтах. Байт – ширина строки матрицы в 8 бит (8-разрядное слово). Количество строк задают, используя приставки кило-, мега- и т.д.

Так количество строк определено максимальным адресом, который задается в двоичном коде, то количество строк в ЗУ принимается равным 2ⁿ (n – разрядность адреса).

Матрица памяти, имеющая 8 разрядов в ширину и 2¹² в длину, содержит 4096 слов по 8 бит или 4096´8, или 4К´8, или 4 К байт = 32 К бит. В информатике приставка кило- обозначает число 1024 = 2¹⁰.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для хранения не меняющейся (редко меняющейся) информации: таблиц функций, констант и др. Основные требования – неразрушимость хранимой информации и энергонезависимость, т.е. сохранение информации при отключении питания.

Рис.99. Постоянное запоминающее устройство на основе диодной матрицы

Простейшим вариантом ПЗУ является диодное ПЗУ на основе диодной матрицы, рис.99.

Для выбора слова на дешифратор (по шине адреса, горизонтальным проводникам) подается код адреса. На соответствующем выходе дешифратора устанавливается логический 0. При этом те диоды матрицы, которые находятся под нулевым потенциалом данного адреса, открываются. Остальные диоды по другим адресам заперты положительными потенциалами на катодах диодов. Через них ток не протекает и их состояние можно считать как обрыв данного места цепи. Открытые диоды выбранного адреса имеют на аноде потенциал около 0.5 В, т.е. логический 0, который передается по шине данных на регистр. Там, где по шине данных диоды отсутствуют, потенциал источника передается практически полностью, т.е. имеет значение логической 1.

Например, если выбран код адреса 101, то это соответствует выходу D дешифратора. На этом выходе устанавливается логический 0 (низкий потенциал). Через диоды этого адреса протекает прямой ток, так как на их аноды через резисторы подается +5 В относительно низкого потенциала на катодах. На соответствующих шинах данных устанавливается низкий уровень напряжения (прямое падение напряжения на диодах), а там, где диоды не установлены, потенциал на регистр передается от источника питания полностью, так как не шунтируется диодами. Те диоды, которые установлены по другим адресам, ток не пропускают, и потому представляют собой разомкнутые ветви, не влияющие на потенциалы адресной ветви.

Из рис.99 видно, что на вход регистра поступают потенциалы, соответствующие логическим 101 начиная с младшего разряда справа.

МДП технология позволяет заменить диоды МДП полевыми транзисторами, рис.100, на котором показана элементарная ячейка ЗУ

Рис.100. Элметарная ячейка постоянного запоминающего устройства на основе МДП транзисторов.

При стоке, замкнутом на нулевой потенциал, в случае выбора адреса (логический 0 на затворе) канал транзистора открыт и имеет очень малое сопротивление. Через него протекает ток от источника питания через ограничивающий резистор и падение напряжения на канале практически равно 0 (логический 0). В разорванной цепи сток-исток транзистора ток не протекает и шины адареса и данных не взаимодействуют.

Перепрограммируемые запоминающие устройства (ППЗУ) позволяют изменять содержимое ячеек памяти за счет стирания информации и введения новой. Это осуществляется изменением зарядового состояния элементарных ячеек при подаче специальных сигналов при программировании или перепрограммировании. Стирание информации может осуществляться освещением кристалла микросхемы памяти ультрафиолетовым излучением через специально сделанное в корпусе микросхемы окно.

В оперативных запоминающих устройствах используют триггеры в качестве элементарных ячеек памяти. После окончания работы и выключения питания информация в таких ЗУ пропадает безвозвратно.

Дата добавления: 2015-05-06