Есте сақтау құрылғыларына жалпы сипаттама және олардың жіктелуі
Есте сақтау құрылғылары ақпаратты жазуға, сақтауға, оқуға арналады.
Есте сақтау құрылғылары (ЗУ – запоминающие устройства) қолданылуы, жасалу технологиясы, адрестеу, ақпаратты сақтау тәсілі және т.б. жіктейді.
Қолданылуы бойынша есте сақтау құрылғылары оперативті есте сақтау құрылғылары (ОЗУ) және тұрақты есте сақтау құрылғылары (ПЗУ) болып топталады. Оперативті есте сақтау құрылғылары ақпаратты жазу, сақтау және оқуды оны өңдеу барысынгда қамтамасыз етеді.
Тұрақты есте сақтау құрылғылары жұмыс режимінде тек ақпаратты оқуға ғана мүмкіндік береді.
Жасақтау технологиясы бойынша есте сақтау құрылғылары биполярлық (ТТЛ-, ТТЛШ-, ЭСЛ-, И2Л-технологиялары) және униполярлық (п-МОП, КМОП -, т.б. технологиялар) юолып жіктеледі.
Адрестеу тәсілі бойынша есте сақтау құрылғылары адрестік және адрессіз (ассоциациялық) болық ббөлінеді. Адрестік есте сақтау құрылғыларында жады элементтеріне нұсқаулар олардың адрестеріне сәйкес екілік кодпен беріледі. Есте сақтау құрылғыларының көпшілігі адрестік болып келеді. Ассоциациялық есте сақтау құрылғыларында ақпаратты оқу оның мазмұнына байланысты және жады элементтерінің физикалық координаталарына тәуелді емес. Ассоциациялық есте сақтау құрылғыларының адрестік сигналдларға арналған кірістері болмайды.
1.2 Есте сақтау құрылғыларының негізгі параметрлері
Есте сақтау құрылғыларының негізгі параметрлеріне жататындар:
- ақпараттық сыйымдылығы;
- тұтынатын қуаты;
- ақпаратты сақтау мерзімі;
- жылдамдығы, т.б.
Есте сақтау құрылғысының ақпараттық сыйымдылығы оның жадысындағы ұяшықтар санымен анықталады және сақталатын ақпараттың максимал көлемін көрсетеді. Егер есте сақтау құрылғысы т разрядты п сандарды (сөздерді) сақтауға есептелген болса, құрылғының N ақпараттық сыйымдылығы N = п·т өрнегімен анықталады.
Мысалы, егер есте сақтау құрылғысы 16 сөзді сақтауға есептелген болса, әр сөздің 4 разряды болса, онда оның құрылымдық ұйымдастырылуы 16х4, ал ақпараттық сыйымдылығы – N = 16х4 = 64 бит. 64 бит сыйымдылықты есте сақтау құрылғысын 32х2 деп те ұйымдастыруға болады (2 ьразрядтық 32 сөз). Сыйымдылық жиірек байтпен көрсетіледі, 1 байт 8 битке тең. Есте сақтау құрылғыларының сыйысмдылықтары бірнеше ондық биттен бірнеше миллион битке жетеді.
Тұтынатын қуат – жұмыстың орнатылған режимінде есте сақтау құрылғысының тұтынатын қуаты.
Ақпаратты сақтау уақыты – берілген режимде есте сақтау құрылғысы ақпаратты сақтап тұратын уақыт интервалы.
Жылдамдығы – ақпараттық жазу немесе оқуға қажетті уақыт бөлігі.
Кез келген есте сақтау құрылғысының негізінде жады матрицасы (жинақтауыш) болады.
1.3 Есте сақтау құрылғыларының құрылымы
Ерікті қол жеткізетін есте сақтау құрылғыларының, яғни адрестік есте сақтау құрылғыларының, жүзеге асырылуының түрлілігіне қарамастан оларды жасақтау құрылымында көптеген ұқсастықтар бар. Динамикалық оперативті есте сақтау құрылғыларының құрылымдарында өзіндік ерекшеліктер бар.
Төменде есте сақтау құрылғыларының көптеп кездесетін құрылымдары көрсетілген:
- бір өлшемді адесациялық ЕСҚ (немесе 2D және 2 DM құрылымды, жинақтауыштардың сөздің ұйымдастырылуымен);
- екі өлшемді адресациялы (немесе 3D құрылымды, немесежинақтауыштарының ұйымдастырылуы матрицалық);
Есте сақтау құрылғысының бір өлшемді адресациялық құрылымы келесі матрицатүрінде болады. (1 – сурет). Оның жолдар саны сақталатын п сөдер санына, ал бағаналар саны сөддердің разрядтылығына сәйкес келеді.
1 – сурет. Есте сақтау құрылғысының бір өлшемді адресациялық құрылымы
DC дешифраторы қажетті сөзді таңдап, таңдалған жолдың барлық есте сақтайтын элементтеріне осы сөзге жол ашады. әрі қарай есте сақтау құрылғысының жұмыс режиміне байланысты ақпаратты таңдалған ұяшықтан оқу немесе ақпаратты таңдалған жолдың ұяшығына жазу жүзеге асырылады. Қарастырылған құрылым 2D құрылым деп аталады. Оның басты кемшілігі – жады көлемін үлкейткенде дешифратордың шығыстар саны да жоғарылайды.
Мысалы, 4х4 ұйымдастырылған есте сақтау құрылғысына төрт шығысты дешифратор қажет, ал 256х4 болса, 256 шығысы бар дешифратор керк, бұл аппараттық жүзеге асыруды күрделілендіреді.
Бұл жағдайды болдырмау шарасы ретінде жолының ұзындығы сақталатын сөздердің разрядтылығынан бірнеше есе артық матрицаны қолдануға болады. Бұл матрица жолдарын азайтып, дешифратор шығыстарының санын азайтуға әкеліп соғады. Матрицаның таңдалған жолынан қажетті сөзге сәйкес сол жолдың бір бөлігі ғана алынады.
Мұндай есте сақтау құрылғысының құрылымында (2D құрылым) матрица жолын таңдауға арналған дешифратор және сөз разрядын таңдауға арналған мультиплексор болады (1.1 – сурет)
1.1 – сурет. 2D құрылымды есте сақтау құрылғысы
Керекті сөзді таңдауға арналған адрестік нышанның k+l разряды болады. k бір бөлігі 2k жолдан қажетті жолды таңдауға беріледі, ал екінші l бөлігіберілген жолдағы керекті сөзді таңдауға мүмкіндік береді. Жолдың ұзындығы т·2' тең, мұнда т – сақталатын сөздердің разрядтылығы. Мультиплексорлардың т шығыстарында әр разряды жолдың 2' ұзындығы бойынан таңдалатын шығыс сөзі қалыптасады.
Мысалы, берілген принципке сәйкес 256х4 есте сақтау құрылғысында 32х32 элементті матрицаны қолдануға болады, оның әр элементіне қол жеткізу үшін сегіз разрядтық адрестік сөз қажет. Бұл сөздің бес разряды адрес дешифраторына түсе отырып, матрицаның 32 жолының бірін таңдайды. Адрестік сөздің қалған үш разряды төрт мультиплексордың адрестік кірістеріне түсе отырып, 2'=8 ұзындықтан әр сөзге бір бит алады.
Қарастырылған құрылымдарды көп разрядты сөздерді бір мезгілде жазу және оқу үшін арналған.
Екі өлшемді адресациялы есте сақтау құрылғысын қарастырайық. Ол ақпаратты биттеп жазу мен оқуға мүмүкіндік береді. Ондай құрылымды есте сақтау құрылғылары матрицаның есте сақтау элементтерінің екі координаталық таңдауын жүзеге асырады, осы салдарынан адрестер дешифраторлары қарапайымдалады, яғни дешифратор шығыстарының саны азаяды.
Таңдалатын сөздің бір битіне ерікті қол жеткізетін аталмыш есте сақтау құрылғысының құрылымы (1.2 – сурет)
1.2 - сурет. Есте сақтау құрылғысының құрылымы