23. Оп. Память и организ. Запом. Среды (на ферритовых сердечниках, полупровод. Озу)

ОП представляет устройство, обеспечивающее хранение информации (программа, данные) непосредственно используемых в процессе выполнения операции в АЛУ и УУ. Характеристики ОП в значительной степени влияют на показатели быстродействия в первую очередь. ОП высокопроизводительных ЭВМ должна иметь 128:512Мб, цикл обращения должен находиться в наносекундном диапазоне. ЗЭ ОП могут строиться на магнито-ферритовых сердечниках, интегральных микросхемах, магнитных лентах.

Организация запоминающей среды.

+B_m

+B_r

1

-H_m -H_c H_c H_m H

вх вых 0

-B_m -B_r

-H_c –коэрцитивная сила необходимая для того, чтобы изменить намагниченность и превысить H_c.

Процесс рассматривается на основе петли гистерезиса, которая имеет форму близкую к прямоугольнику. Запоминание двоичных кодов основано на наличии у сердечников двух устойчивых состояний остаточного намагничивания противоположных знаков (ферромагнетики). Остаточная намагниченность, соответствующая единице (+B_r), соответствующая нулю (-B_r). Запись единицы в сердечник происходит подачей тока, создающей поле +H_m превышающее коэрцитивную силу сердечника +H_c, при этом сердечник после снятия поля устанавливается в состояние +B_r. Для записи нуля во входную обмотку подается импульс тока создающий поле -H_m, после снятия, которого сердечник перейдет в состояние -B_r.

Для считывания во входную обмотку подается импульс тока той же полярности, что и при записи нуля; создающий поле по модулю превышающее H_c, при этом сердечник устанавливается в состояние 0; если перед этим он находился в состоянии единицы, то при считывании индукция в сердечнике будет изменяться от +B_r до -B_r и в выходной обмотке индуцируется ЭДС, т.е. сигнал считывания равен единице. Если же наоборот, то индукция в сердечнике будет незначительно меняться, ЭДС близка к нулю.

Полупроводниковые запоминающие устройства.

По сравнению с ферритовыми имеют ряд достоинств:

• большее быстродействие;

• компактность;

• дешевизна;

• совместимость по сигналу с логическими схемами.

Недостаток заключается в их энергозависимости.

По типу ЗУ делят на:

1. биполярные (на основе биполярных транзисторов, построенных на основе ТТЛ, ЭСЛ схемах);

2. МОП ЗУ (на основе МОП транзисторов).

В биполярных интегральных ЗУ в качестве ЗЭ используется статический триггер на двух многоэмиттерных транзисторах.

Еr

р азрядная линия записи разрядная линия записи

с читывания нуля считывания единицы

Т1 Т2

1.1 1.3 2.3 2.1 адресн линия 1

адресн линия 2

Считывание единицы

Запись единицы

Запись нуля

Считывание нуля

Эмиттеры 1.1,2.1 – являются парафазными информационными входами ЗЭ и служат для записи информации в триггер. Адресные эмиттеры 1.2,2.2,1.3,2.3 образуют два связных входа выборки.

0.4В ~0, 2.4B ~ 1, 1.5B ~ промежуточное состояние.

Состояния нуля и единицы распознаются по наличию тока в разрядной линии нуль (открыт Т1), или в разрядной линии единица (открыт Т2). В режиме хранения, когда ЗЭ не выбран, эмиттерный ток открытого транзистора замыкается на землю через адресные эмиттеры, адресные линии и адресные дешифраторы, находятся под потенциалами логического нуля. При этом информационные эмиттеры должны быть заперты, для чего на них подается 1,5В, которые больше потенциалов адресных эмиттеров. При выборке ЗЭ на его адресный эмиттеры с адресных дешифраторов подается логическая единица (напряжение 2,4В), превышающий потенциал информационного эмиттера. Поэтому информационные эмиттеры остаются запертыми, а коллекторный ток открытого транзистора течет в его информационный эмиттер, чем обеспечивает считывание из ЗЭ или запись в него.

Считывание происходит без разрушения хранимой информации в ЗЭ. Информация доступная для чтения все время, пока ЗЭ находится в выбранном состоянии и в него не производится запись. При считывании на входы обоих усилителей записи подается логический ноль, в результате на их выходах оказывается потенциал логической единицы, запирающий усилители записи, тем самым, предотвращающий ответвления в них тока считывания (тока информационных эмиттеров). При считывании ток вытекает из информационного эмиттера открытого транзистора и втекает в базовую цепь входного транзистора соответствующего усилителя считывания, в результате чего выходной транзистор усилителя считывания полностью открывается.

Для записи в ЗЭ нуля или единицы соответствующего усилителя записи с его выхода на подключенный информационный эмиттер подключается потенциал логического нуля, а на другой информационный эмиттер продолжает поступать, с его невозбужденного усилителя потенциал 1,5В. при записи единицы триггер, который перед этим находился в состоянии единицы (открыт Т2) подача потенциала низкого уровня на эмиттер 2.1 не меняет состояние триггера. Если находился в состоянии нуля до записи (открыт Т1), то при подаче потенциала низкого уровня откроется Т2, а Т1 закроется и триггер переходит в состояние единицы.

Интегральная микросхема биполярных ЗУ строится на основе кристалла кремния. В нем образуется массивы ЗЭ (т.е. триггеров с соответствующими соединениями, с адресными дешифраторами, усилителями формирования чтения, записи, схемы для управления выборкой). В настоящее время биполярные ЗУ дороже и, следовательно, используются в качестве СОЗУ. Для построения ОЗУ используются МОП транзисторы с быстродействием 10-100 нсек. Этот тип относится к динамическим МОП ЗУ.