Динамические запоминающие устройства

Синхронные и асинхронные ЗУ

В микросхемах, где реализован синхронный принцип, процессы чтения и записи выполняются одновременно с тактовыми сигналами контроллера памяти.

Асинхронный принцип предполагает, что момент начала очередного действия определяется только моментом завершения предшествующей операции. Таким образом, если процесс чтения не был завершен в текущем такте, то контроллер может их считать только в следующем такте.

Большинство современных микросхем оперативной памяти не в состоянии сохранять данные без внешнего источника энергии, т.е. являются энергозависимыми. При этом, в отличии от энергонезависимых ЗУ, они обладают более высоким быстродействием, большей емкостью, низким энергопотреблением и невысокой себестоимостью хранения единицы информации.

Энергозависимые ОЗУ подразделяются на статическую память (SRAM – Static Random Access Memory) и динамическую память (DRAM – Dynamic Random Access Memory)

В динамических запоминающих устройствах двоичные коды хранятся на "запоминающих ёмкостях", в качестве которых используются паразитные ёмкости некоторых цепей схемы.

Отсутствие зарядов на "запоминающих ёмкостях" соответствует состоянию логического "0", а наличие заряда соответствует состоянию логической "1".

В соответствии с этим считывание информации заключается в определении - заряжены или нет "запоминающие ёмкости", а запись - в заряде ёмкость или в её разряде.

"Запоминающая ёмкость" может неопределённо долго хранить состояние "0", но ограниченное время из-за утечки заряда сохранять состояние "1" (порядка 3-4 мсек).

В соответствии с этим в динамических запоминающих устройствах периодически 1 раз в 2 мсек восстанавливается хранимая информация.

Динамическое восстановление информации в литературе называется REFRESH, а запоминающее устройства получили название динамические.

Принципиальная схема запоминающего элемента может быть представлена следующим образом.

Запоминающей ёмкостью" служит паразитная ёмкость С затвора транзистора Т₂.

Линия разрядно-адресного коммутатора Y используется для записи бита информации в запоминающий элемент и его считывание из запоминающего элемента.

Предварительно перед считыванием от разрядно-адресного коммутатора подаётся сигнал считывания READ (R), с помощью которого подготавливается считывание с запоминающего элемента информации, выбираемых линией разрядно-адресного формирователя.

Сигнал R открывает транзистор Т₄ и ёмкость С_y подзаряжается от источника напряжения E. Затем на линию X подаётся сигнал считывания (промежуточный уровень сигнала CWR), который открывает транзистор Т₃, но не может открыть Т₁.

Если запоминающий элемент находится в состоянии логической "1", то конденсатор С был заряжен и транзистор Т₂ открыт. В этом случае через открытые транзисторы Т₃ и Т₂ конденсатор С_y разряжается и низкий уровень сигнала D на линии Y указывает, что запоминающий элемент хранил "1" в виду того, что сигнал D был в нулевом состоянии.

Если запоминающий элемент хранит логический "0", то ёмкость С разряжена, трансформатор Т₂ закрыт и сигнал CWR не может вызвать разряд ёмкости С_y.

Высокий уровень сигнала D, то есть логическая "1" указывает, что запоминающий элемент хранил логический "0". Далее сигнал D поступает на выход для дальнейшей работы.

При записи на линию D поступает сигнал, соответствующий записываемому двоичному знаку. Затем по линии X подаётся уровень сигнала CWR (логической "1"-цей), который открывает транзистор Т₁ и подключает к линии Y конденсатор С для записи в него соответствующей информации.

В результате независимо от своего предыдущего состояния ёмкость оказывается заряженой, если записывается "1" и разряженой, если записывается "0".

В запоминающем устройстве периодически производится регенерация информации. При регенерации в запоминающий элемент записывается инверсное значение хранимого до считывания кода.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание хранимой информации. В зависимости от типа ПЗУ занесение в него информации производится или в процессе изготовления, или в эксплуатационных условиях путём настройки, необходимой для использования ПЗУ в вычислительном процессе.

В последнем случае ПЗУ называют ПЗУ с изменяемым в процессе эксплуатации содержимым или программируемым ПЗУ (ППЗУ).

ПЗУ строятся как адресные ЗУ.

Функционирование ПЗУ можно рассматривать как выполнение однозначного преобразования к-разрядного кода адреса ячейки запоминающего массива в n-разрядный код, хранящейся в ней информации.

При такой трактовке ПЗУ можно считать преобразователем кодов или комбинационной схемой с к входами и n-выходами.

По сравнению с ОЗУ конструкция ПЗУ значительно проще, быстродействие и надёжность выше, а стоимость ниже.

Одним из важных применений ПЗУ является хранение микропрограмм, программ запуска тестирования и т.д.

Запоминающий массив образуется системой взаимно-перпендикулярных линий, в пересечении которых устанавливаются запоминающие элементы, которые либо связывают (состояние "1"), либо не связывают (состояние "0") между собой соответствующие адресные и разрядные линии.

Поэтому часто запоминающие элементы в ПЗУ называются связывающими элементами и состояние "0" просто отсутствие связывающего элемента данной позиции запоминающего массива.

Дешифратор по коду адреса в регистре адреса выбирает одну из адресных линий, в которую подаётся сигнал выборки.

Выход (сигнал "1") появляется на тех вертикальных линиях, которые имеют связь с возбуждённой адресной линией и произойдёт считывание кода в РгИ 11010. В зависимости от типа связывающих элементов различают следующие ПЗУ:

1. Резисторные;

2. Ёмкостные;

3. Индуктивные;

4. Полупроводниковые.

В настоящее время наибольшее применение получили полупроводниковые ПЗУ.

Дата добавления: 2014-01-07