2.1. 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 

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	0	O
Считывание	0	1
Хранение	1	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

DO0

DO1

DO2

DO3

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.