Класифікація сучасних зп
Для класифікації ЗП, рис.3, найважливішим признаком являється спосіб доступу до даних. У напівпровідникових ЗП виділяють адресні, послідовні й асоціативні способи доступу до даних (рис. 3).
При адресному доступі адресний код указує номер комірки пам′яті, з якою має проводитися обмін. Усі комірки в момент звернення рівно доступні. До адресних ЗП відносяться:
RAM (Random Access Memory), українські синоніми: ОЗП (оперативний ЗП) або ЗПДВ (ЗП з довільною вибіркою);
ROM (Read Only Memory), український термін – ПЗП (постійні ЗП).
З прямим розміщенням
RDRAM
Рис.3
Оперативні ЗП зберігають дані, необхідні при виконанні поточної програми; вони можуть бути змінені в будь-який момент часу. Оперативні ЗП в більшості є енергозалежні. У постійних ЗП вміст комірок або взагалі не змінюється, або змінюється рідко в спеціональних режимах.
Запам′ятовуючі пристрої RAM поділяються на статичні SRAM (Static RAM) і динамічні DRAM (Dynamic RAM). У статичних RAM елементами пам′яті є тригери. Вони зберігають свій стан, поки схема має напругу живлення і нові дані не записуються. У динамічних RAM дані зберігаються у вигляді зарядів конденсаторів, створюваних компонентами МОН-транзисторів. Самозаряд конденсаторів веде до руйнування даних, тому вони періодично (кожні 2-30 мс) мають регенеруватися. Але щільність упакування динамічних ЕП перевищує в 4 - 5 разів такий же показник для статичних RAM. Регенерація даних здійснюється за допомогою спеціальних контролерів. Розроблені також DRAM із внутрішніми схемами регенерації; такі ЗП називаються квазістатичними.
Статичні ОЗП розподіляють на такі типи:
асинхронні – керуючі сигнали можна задавати як імпульсами, так і рівнями;
тактовані – в них деякі сигнали мають бути обов′язково імпульсами, наприклад, сигнал дозволу роботи
;синхронні, в яких організований конвеєрний канал передачі даних, що синхронізується від тактової системи процесора.
Динамічні ЗП характеризуються найбільшою інформаційною ємністю і невисокою вартістю, тому вони використовуються як основна пам′ять комп′ютерів.
Статичні ЗП в 4 – 5 разів дорожчі динамічних і приблизно у стільки ж і приблизно у стільки разів менша їхня інформаційна ємність. Їхнім достоїнством є висока швидкодія, а типовою областю застосування – схеми кеш-пам′яті.
Основні структури запам’ятовуючих пристроїв
Для статичних ОЗП та пам’яті типу ROM характерні структури 2D, 3D, 2DM та блочні структури на їх основі, рис.4.
С
труктуру
пам’яті визначає спосіб розподілу КП
між адресними та розрядними лініями.
За цією ознакою виділяють такі структури
пам’яті: 2D,
3D,
2,5D
і модифіковану 2DМ
(D
від Dimention
- розмірність).
а б в г
Рис. 4 Узагальнене поняття структури пам’яті: а - 2D; б - 3D;
в – 2,5D; г -.
Кожна матриця (М) в пристрої пам’яті має систему адресних і розрядних ліній (провідників). Адресні (словникові) лінії служать для виділення за адресою будь-якої комірки пам’яті (КП). Сукупність різних адресних кодів утворює адресний простір пам’яті. Розрядні лінії записування (ЛЗП) служать для введення в кожний розряд вибраної КП цифри 0 або 1 відповідно до вхідної інформації. Розрядні лінії зчитування (ЛЗЧ) служать для знімання інформації, яка зберігається, з розряду вибраної КП. Часто використовують спільну лінію записування-зчитування (ЛЗЗ). Адресні та розрядні лінії разом називаються лініями вибірки. Якщо довжина адресного коду дорівнює k, то кількість слів N, які зберігаються в пам’яті як окремі одиниці даних, визначаються із співвідношення N = 2k.
Структура типа 2D використовується лише в ПЗ малої інформаційної ємності, так як при рості ємності проявляється декілька її недоліків, найбільш явним із котрих являється надмірне ускладнення дешифратора адреси (кількість виходів дешифратора рівно числу зберігаючих слів).
У системі 2D кожний ЕП має одну адресну лінію Аj (одне D), лінії записування ЛЗПj і зчитування ЛЗЧj, які спільно утворюють друге D (рис. 4, а).
Структура 3D дозволяє різко спростити дешифрування адреси за допомогою двухкоординатної вибірки запам’ятовуючих елементів.
У структурі 3D адресу розподіляють на дві частини: старша Ах визначає адреси рядків, а молодша Ау – адреси стовпців; разом вони утворюють 2D. Лінії записування і зчитування утворюють третє D (рис. 4, б). Структури типу 3D мають також досить обмежене застосування, оскільки в структурах типу 2DМ поєднуються переваги обох розглянутих структур - спрощується дешифрація адреси і не потрібні запам'ятовуючі елементи з двокоординатною вибіркою. У структурі 2,5D одна з ЛЗП або ЛЗЧ суміщена з напівадресою Ахі або Ауj (рис. 4, в). В структурах типа 2DМ поєднуються переваги структур 2D, 3D – спрощується дешифрація адреси і не потребується ЕП з двухкоординатною вибіркою. У модифікованій системі 2DM використовується спільна лінія ЛЗЗJ, яка поєднується з адресною лінією Ауі. Структури динамічних ОЗП мають свою специфіку.
Мікросхеми пам’яті
Основні типи ЗП та їх умовне позначення наведені в табл.1.
Табл.1.
Назва ЗП |
Позначення ЗП |
|
За ЕСКД |
Види ІС |
|
Оперативні ЗП (ОЗП) |
RAM – Random Access Memory |
РУ |
Постійні ЗП (ПЗП)
|
ROM –Read Only Memory PROM - Programmable ROM |
РЕ РТ |
Репрограмовані ПЗП (РПЗП)
|
EPROM – Erasable Programmable ROM
EEPROM – Electrically Erasable Programmable ROM |
РФ
РР
|
Асоціативні ЗП (АЗП) |
CAM |
РА |
Інші ЗП |
|
РП |
Приклад. Мікросхеми оперативних запам’ятовуючих пристроїв
КР541РУ2А Статичний оперативний ЗП на основі інжекційних структур
Інформаційна ємність 4096 біт
Організація 1024 слів х 4 розряда
Напруга живлення 5В ± 5%
Сумісність по входу й виходу із ТТЛ-схемами
Таблиця істинності мікросхеми К541РУ2А К541РУ2,
Таблиця 2 К541РУ2, К541РУ2А
CS |
|
A0…A9 |
DIO0…DIO3 |
Режим роботи |
1 0 0 0
|
Х 0 0 1 |
Х А А А
|
Roff 0 1 Вихідні дані в прямому коді |
Зберігання Запис 0 Запис 1 Зчитування |
Рис. 5
Призначення виводів мікросхем КР 541РУ2А
Таблиця 3
Виводи |
Призначення |
Позначення |
1…7, 15 16, 17 11…14
8 10 18 9 |
Адресні входи
Вхід-вихід даних Вибір мікросхеми Сигнал запис – зчитування Напруга живлення Загальний |
А6…А3, А0…A2, А9…А7 DIO3…DIO0
UCC 0B |
