3.5 Цифровые запоминающие устройства

Запоминающие устройства (ЗУ) составляют самостоятельный широко развитый класс микросхем средней, большой и сверхбольшой степени интеграции. Используются для записи, хранения и выдачи данных. По функциональному назначению запоминающие устройства можно разделить на следующие категории:

а)       оперативные запоминающие устройства (ОЗУ, или RAM – random access memory ‑ память произвольной выборки) предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. Такие ЗУ позволяют в ходе выполнения программы заменять старую информацию новой. По способу хранения информации ОЗУ разделяют на статические и динамические;

б)   постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, или ROM ‑ read only memory – память только для чтения) — матрицы пассивных элементов памяти со схемами управления, при выключении питания информация не разрушается. Постоянные ЗУ предназначены для хранения постоянной информации: подпрограмм, микропрограмм, констант и т. п. Такие ЗУ работают только в режиме многократного считывания. Постоянные запоминающие устройства можно разделить по способу их программирования на следующие категории:

1) масочные ПЗУ, т. е. программируемые при изготовлении. Данная разновидность ПЗУ программируется однократно и не допускает последующего изменения информации;

2) программируемые постоянные запоминающие устройства (или программируемые пользователем ‑ ППЗУ) — постоянные запоминающие устройства с возможностью однократного электрического программирования; они отличаются от масочных ПЗУ тем, что позволяют в процессе применения микросхемы однократно изменить состояние запоминающей матрицы электрическим путем по заданной программе;

3) репрограммируемые постоянные запоминающие устройства (РПЗУ) — постоянные запоминающие устройства с возможностью многократного электрического перепрограммирования. Репрограммируемые ПЗУ допускают неоднократное изменение своего содержимого.

Перепрограммирование осуществляют с помощью специально предусмотренных в структуре РПЗУ функциональных узлов. Элементом памяти в РПЗУ является полевой транзистор с плавающим затвором. Такие транзисторы под воздействием программирующего напряжения способны запасать электрический заряд под затвором и сохранять его много тысяч часов без напряжения питания. Указанный заряд изменяет пороговое напряжение транзистора: оно становится меньше того значения, которое имеет транзистор без заряда под затвором. На этом свойстве и основана возможность программирования матрицы РПЗУ. Однако время программирования довольно большое, что делает практически невозможным использование РПЗУ в качестве ОЗУ.

Стирание хранящейся в РПЗУ старой информации перед процедурой записи новой можно осуществлять по-разному. Часто это делают либо с помощью электрических сигналов, снимающих заряд, накопленный под затвором, либо с помощью ультрафиолетового излучения. В последнем случае для этих целей в корпусе микросхемы предусматривают окно из кварцевого стекла.

Основные параметры цифровых запоминающих устройств представлены в таблице 3.13.

 

Т а б л и ц а 3.13

Параметр	Обозначение	Определение
Информационная емкость	N	Число бит памяти в накопителе ЗУ
Число слов в ЗУ	п	Число адресов слов в накопителе ЗУ
Разрядность	т	Число разрядов в накопителе ЗУ
Коэффициент разветвления по выходу	Кр	Число единичных нагрузок (входов других ИМС), которые можно одновременно подключить к выходу ЗУ
Потребляемая мощность	Рс	Потребляемая ЗУ мощность в установленном режиме работы
Потребляемая мощность в режиме хранения	Рсх	Мощность, потребляемая ЗУ при хранении информации в режиме не выбора
Время хранения информации	t	Интервал времени, в течение которого ЗУ в заданном режиме сохраняет информацию
Быстродействие		Быстродействие количественно характеризуется несколькими временными параметрами, среди которых можно выделить в качестве обобщающего параметра время цикла записи (считывания), отсчитываемое от момента поступления кода адреса до завершения всех процессов в ИС при записи (считывании) информации