Оперативные запоминающие устройства

Оперативное ЗУ - это внутреннее запоминающее устройство микро-ЭВМ, обеспечивающее возможность оперативного изменения информации, используемое для записи, хранения и выдачи информации, в том числе во время выполнения программы, и имеющее длительность цикла обращения, соизмеримое с длительностью цикла выполнения микропроцессором основных операций.

По принципу запоминания информации ОЗУ подразделяются на СТАТИЧЕСКИЕ и ДИНАМИЧЕСКИЕ, которые различаются схемотехникой ячеек и принципом хранения информации.

₁

₁₅ А0 RAM à

А1 ₅

Рис. 11. Условное графическое обозначение ИМС ТТЛ статического ОЗУ К155РУ2, имеющей структуру 16 х 4 и общую емкость 64 бита, где:   A0-A3 - адресные выводы DI0-DI3 - выводы входа данных (записи) DO0-DO3 - выводы выхода данных (чтения) WR/RD – установка режима записи/чтения CS - выбора кристалла (инициализация) +U - напряжение питания GND (OV) - общий вывод    

¹⁴ А2 DO0 ₇

₁₃ А3 DO1

₂ DO2 ⁹

CS DO3 ₁₁

³ WR/

RD

⁴

₆ DI0

₁₀ DI1 ₁₆

DI2 U+

¹² DI3 GND ⁸

Элементы памяти статических ЗУ представляют собой бистабильные ячейки, что определяет потенциальный характер управляющих сигналов и возможность чте­ния информации без ее разрушения. Каждая ячейка статического ОЗУ является триггером, который содержит несколько транзисторов, поэтому такая память является относительно дорогостоящей, потребляет много энергии и не обладает высокой плотностью информации на кристалле. К достоинствам памяти отностится то, что после записи информация хранится сколько угодно долго до перезаписи или до отключения питания, и для организации работы такой памяти не требуется никаких дополнительных устройств.

Таблица 3. Основные режимы микросхемы памяти

Режимы/сигналы	CS	WE
Запись		O
Считывание
Хранение		X

Каждая ячейка данного ОЗУ содержит 4 бита (полубайт) информации. Всего 16 ячеек. Таким образом, общий объем памяти ИС К155РУ2 - 64 бит, а ее СТРУКТУРА записывается как 16 х 4 бит. Т.е. структура памяти содержит информацию о количестве ячеек или объеме адресного пространства и об информационной емкости каждой ячейки. Если для какого-либо устройства понадобится память 16 байт, то придется использовать две микросхемы К155РУ2. Знание структура помогает выбрать нужный тип микросхем памяти. Например, с помощью данных микросхем можно организовать память 16 х 8 или 32 х 4, а для организации памяти 64 х 2 или 128 х 1 требуется другой тип микросхем.

	A0 A1 A2 A3   DI0 DI1 DI2 DI3 DI4 DI5 DI6 DI7   WRCS
			DO4 DO5 DO6 DO7

Рис. 12. Организация ОЗУ 16х8 (16 байт) с помощью двух ИМС К155РУ2

Ячейкой ДИНАМИЧЕСКОЙ памяти является емкость p-n-перехода полевого транзистора. Поэтому, такая память имеет большую информационную емкость на одном кристалле, низкое энергопотребление (5..500 mW) и низкую стоимость. К сожалению, время хранения информации ограничено очень малым значением времени из-за токов утечки p-n-перехода (1 mS), поэтому требуется постоянная циклическая перезапись информации. Этот процесс называется регенерацией и требует специальных контроллеров динамической памяти.

Рис. 13. Запоминающая ячейка динамического ОЗУ

Режим хра­нения обеспечива-ется периодиче­ской регенерацией заряда емкости C_GS с частотой около сотни герц. В процессе регенерации уменьшение заряда на емкости C_GS компенсиру­ется усилителем регене-ратором.

Всвязи с большими объемами памяти требуется значительное число выводов микросхемы под адресные разряды, что приводит к увеличению размеров корпуса. Для предотвращения этого в таких микросхемах адрес вводится в два этапа, сначала адрес строки, затем адрес столбца. Существуют микросхемы памяти в которых ввод адреса осуществляется в три или четыре этапа.

A0 RAMD D0 чтение

A1 данных

A2 DI запись

A3 данных

A4 WR

A5 D0

A6 CAS

RAS RAS

CAS

WR адрес адрес адрес адрес

A0-A6 строки столбца строки столбца

DI

Рис.14. ИС динамической памяти К565РУ3 со структурой 16К х 1 и временная диаграма ее режимов работы

Динамические полупроводниковые ЗУ с произвольной выборкой имеют высокий уровень интеграции и быстродействия, низкую стоимость и поэтому находят широкое применение в микропроцессорных вычислительных системах.

Некоторые виды ОЗУ имеют в ЭВМ специальное назначение и называется СВЕРХОПЕРАТИВНЫМ ОЗУ (СОЗУ). СОЗУ - это ОЗУ, быстродействие которого соизмеримо с быстродействием микропроцессора и служит для временного хранения информации, необходимой для выполнениня некоторой последовательности текущих действий. Например, внутренние регистры микропроцессора образуют СОЗУ.

Как правило быстродействие достигается построением таких ОЗУ по принципу регистров. РЕГИСТРОВОЕ ЗУ - это ЗУ малой информационной емкости, обладающее сложной системой управления записью-считыванием информации для ускорения прохождения данных.

Иногда при обмене между внешними устройствами требуется сохранять информацию, которая выходит из передатчика и не успевает достичь приемника. Для этого служит БУФЕРНОЕ ЗУ (БЗУ), которое предназначено для промежуточного хранения информации при ее обмене между устройствами, работающими с разной скоростью.

Дата добавления: 2013-12-13