3. Классификация, физическая организация микросхем памяти
Архитектура микросхем памяти:
Память организуется в виде двухмерной матрицы состоящей из ячеек, причем каждая из ячеек способна хранить один бит информации (0 или 1). Матрица имеет m строк и n столбцов, т.е. имеет m·n ячеек памяти. Фактически память представляет собой стопку таких матриц, что отображено на рисунке 1. При одном обращении к строке и столбцу, таким образом, происходит считывание не одного байта, а всех байт находящихся друг под другом, т.е. одна ячейка памяти содержит столько байт, сколько слоев в матрице. Адрес, передаваемый по шине адреса, поступает на дешифратор адреса, который определяет номер и строку ячейки. Далее, после того как определен номер строки и столбца ячейки памяти происходит обращение к ней через дешифраторы строки и столбца. На входы дешифраторов строки и столбца подаются соответствующие номера (строки и столбца) в соответствии с которыми происходит замыкание требуемых выходов дешифраторов, после чего содержимое ячейки поступает на шину данных, т.е. чтение данных по указанному адресу будет выполнено.
Дешифратор имеет n входов и 2n выходов.
Классификация памяти:
ПАМЯТЬ - ROM (пост) и RAM (опер)
ROM - PROM (програмир.) - EPROM (перепрогр.) - EEPROM (перепрог. с электрич. стиранием (флешка))
RAM - SRAM (статич.) и DRAM (динамич. (компактная, дешевая, медленная))
SRAM - TTL и CMOS
По способности сохранять информацию после отключения питания память можно разделить на два больших класса – постоянная и оперативная. Постоянная память хранит информацию, которая не должна изменяться во время выполнения процессором программы. Она сохраняет информацию при отключении питания. Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как предусматривает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором операций.
Достоинства масочной памяти:
сравнительная простота процесса производства;
высокое быстродействие (время доступа 30-70 нс);
практически не чувствительна к магнитным полям;
высокая надежность.
Недостатки масочной памяти:
вся информация в микросхему закладывается в процессе производства, без возможности перепрошивки данной микросхемы.
Достоинства памяти PROM:
есть возможность разработчикам аппаратуры самостоятельно запрограммировать микросхему;
высокое быстродействие (время доступа 30-70 нс);
Недостатки памяти PROM:
возможна только однократная запись информации;
Достоинства EPROM:
возможность многократно перезаписывать микросхему.
Недостатки EPROM:
на стирание микросхемы уходит 5 минут и более, в зависимости от емкости микросхемы, расстояния до лампы и ее мощности;
возможно стирание только всей микросхемы полностью.
Достоинства EEPROM:
возможность многократно и выборочно перезаписать информацию;
сравнительно высокая скорость стирания и записи данных;
Недостатки EEPROM:
дорого стоит;
количество циклов перезаписи относительно оперативной памяти небольшое.
Достоинства SRAM:
высокое быстродействие;
в режиме хранения информации расходуется очень мало энергии.
Недостатки SRAM:
сложная и дорогая;
сильно греется в процессе работы.
Достоинства DRAM:
простота конструкции;
низкая цена;
Недостатки DRAM:
более низкая производительность по сравнению с SRAM из-за необходимости регенерации.
SRAM. Данная память способна хранить информацию в статическом режиме – то есть сколь угодно долго при отсутствии обращений (но при наличие питающего напряжения).
DRAM.
1. Подается сигнал разрешения чтения OE.
2. С шины адреса поступает адрес на буфер и дешифратор адресов.
3. Номер строки поступает на дешифратор строки.
4. Выдается сигнал разрешения чтения RAS.
5. Данные всей строки поступают на буфер строки (буфер ввода/вывода)
6. Номер столбца поступает на дешифратор столбца.
7. Выдается сигнал разрешения чтения СAS.
8. Данные всего столбца поступают на буфер столбца (буфер ввода/вывода)
9. Данные из буфера поступают на шину данных.
10. Сигналы OE, RAS, CAS возвращается в исходное состояние.
Данные в DRAM хранятся в виде электрического заряда, который постепенно разряжается. Для того, что бы он не разряжался, его примерно каждые 2 минуты подзаряжает блок регенерации.